DE102014003709A1

DE102014003709A1 - Rohrverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102014003709A1
Application number: DE102014003709.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Riekhof; Dieter Schneegans; Rudolf Gattringer; Andreas Kling
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindungsanordnung mit einem ersten Rohrende, einem in das erste Rohrende einsteckbaren zweiten Rohrende, Mitteln zum zugfesten Verriegeln der Rohrverbindung nach axialem Einstecken des zweiten Rohrendes durch anschließende Relativdrehung der Rohrenden und mit einer nach dem Einstecken zwischen einer Innenwand des ersten Rohrendes und einer Außenwand des zweiten Rohrendes angeordneten umlaufenden Dichtung. Die Dichtung ist an die Innenwand des ersten Rohrendes und/oder an die Außenwand des zweiten Rohrendes angespritzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum dichtenden Verbinden zweier Rohrenden mit einem ersten Rohrende, einem in das erste Rohrende einsteckbaren zweiten Rohrende, Mitteln zum zugfesten Verriegeln der Rohrverbindung nach axialem Einstecken des zweiten Rohrendes durch anschließende Relativdrehung der Rohrenden in eine Verriegelungsstellung und mit einer nach dem Einstecken zwischen einer Innenwand des ersten Rohrendes und einer Außenwand des zweiten Rohrendes angeordneten umlaufenden Dichtung.
Unter einem Rohrende wird ein beliebiger, zumindest einseitig offener rohrförmiger Abschnitt eines Bauteils verstanden. Die Rohrenden können beispielsweise Teile einer Zu- oder Abführleitung eines Wärmetauschers oder Kühlers für ein Automobil sein, an der eine rohrförmige Verbindungsleitung mit einem weiteren Rohrende anzuschließen ist, um ein Fluid wie etwa ein Gas oder eine Flüssigkeit zu dem Wärmetauscher hin oder von dem Wärmetauscher weg zu transportieren. Die Rohrenden können Teile beliebiger, ineinander steckbarer Verbindungsleitungen wie etwa Rohrverlängerungen, Schläuche, Winkelstücke o. dgl. sein.
Zum Abdichten einer Rohrverbindung wird herkömmlicherweise eine Dichtung wie etwa ein O-Ring zwischen die Innenwand des außen angeordneten Rohrendes und die Außenwand des innen angeordneten Rohrendes eingebracht. Ein solcher O-Ring kann bspw. in eine Umfangsnut eingelegt werden, die in die Außenwand des zweiten Rohrendes eingebracht ist, und das zweite Rohrende kann anschließend in das erste Rohrende eingesteckt werden, so dass der O-Ring an der Innenwand des ersten Rohrendes dichtend anliegt.
Es ist bekannt, die beiden Rohrenden zugfest miteinander zu verriegeln, so dass sie sich nicht durch eine entgegen der Einsteckrichtung wirkende Zugkraft voneinander lösen können. Zu diesem Zweck können die beiden Rohrenden miteinander verschraubt, mit einem Haltebügel o. dgl. verklemmt, eingepresst, angeschweißt und/oder gelötet werden, wobei in den letztgenannten Fällen keine zusätzliche Dichtung erforderlich ist. Dies erfordert allerdings komplizierte Fertigungs- und Montagevorgänge.
In der Druckschrift DE 102 03 521 A1 ist eine Schnellverschlusskupplung zur dichtenden Verbindung zweier Rohrenden beschrieben, die durch die Wirkung eines einrastenden Haltebügels, der in eine Einraststelle eingreift, zugfest miteinander verbunden werden.
In der Druckschrift DE 195 27 050 A1 ist ein Verschluss zum Anschließen eines Rohrendes an den Ausgangsstutzen eines Kühlers (zweites Rohrende) beschrieben, wobei die beiden Rohrenden durch die Wirkung einer Federklammer, die nach dem axialen Ineinanderstecken über die Verbindungsstelle geklemmt wird, zugfest miteinander verbunden werden.
Diese Verschlüsse halten die beiden Rohrenden zwar zuverlässig zusammen, sind allerdings fertigungstechnisch komplex und benötigen aufgrund der zusätzlich erforderlichen Bauteile wie etwa des Haltebügels und der Federklammer einen erheblichen Bauraum, der bei bestimmten Anwendungen nicht immer vorhanden ist.
Deshalb wurden Rohrverbindungen entwickelt, bei denen die beiden Rohrenden zunächst axial ineinander gesteckt und anschließend relativ zueinander verdreht werden, um die beiden Rohrenden zugfest zu verriegeln. Dabei ist nur eine Relativdrehung um einen Winkel von weniger als 180° erforderlich, bspw. wenn die Rohrverbindung nach Art eines Bajonettverschlusses gestaltet ist. Rohrverbindungen mit einem Bajonettverschluss sind bspw. in den Druckschriften DE 1 096 128 und EP 2 522 894 A1 beschrieben. Der Vorteil von Bajonettverschlüssen ist der geringe Raumbedarf für die Herstellung der Verbindung. Probleme können sich allerdings dadurch ergeben, dass sich die Verriegelung bei Bajonettverschlüssen unter Umständen selbsttätig lösen kann. Ferner sind die Dichtigkeitseigenschaften nicht immer zufriedenstellend.
In Anbetracht der oben beschriebenen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung bereitzustellen, die eine zufriedenstellende Dichtheit gewährleistet und bei geringem Raumbedarf einfach und schnell herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Rohrverbindungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung ist die Dichtung an die Innenwand des ersten Rohrendes und/oder an die Außenwand des zweiten Rohrendes angeformt, insbesondere angespritzt. Mit anderen Worten ist die Dichtung nicht in Form eines separat hergestellten O-Rings o. dgl. gebildet, der nach seiner Herstellung an einem der Rohrenden angebracht wird. Vielmehr ist die Dichtung durch ein Spritzgussverfahren unmittelbar an eines der Rohrenden angeformt. Somit entsprechen die Konturen der Dichtung exakt dem Negativbild der Konturen des Rohrendes, an dem die Dichtung angebracht ist, was die angespritzte Dichtung von nachträglich angebrachten Dichtungen wie etwa einem O-Ring unterscheidbar macht. Ferner weisen angeformte Dichtungen anders als separat hergestellte Dichtungen einen Anspritzpunkt auf, über den die Spritzmasse an das Rohrende herangeführt wird. Das Rohrende und die Dichtung können unmittelbar nacheinander in einem Zweikomponentenspritzverfahren mit einer einzigen Spritzform gebildet werden. Bspw. wird zunächst das Rohrende bzw. das gesamte Rohrelement spritzgegossen und anschließend werden Kavitäten in der Spritzform geöffnet, in die eine zweite Spritzmasse zum Bilden der Dichtung an dem Rohrende eingespritzt wird. Alternativ wird das fertig hergestellte Rohrende bzw. das gesamte Rohrelement in eine Spritzform gegeben und die Dichtung daran angespritzt.
Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass eine separat hergestellte und nachträglich angebrachte Dichtung nicht so exakt an das Rohrende angepasst ist wie eine angespritzte Dichtung. So kann ein O-Ring zu locker an dem Rohrende anliegen, was dazu führt, dass er beim Aufdrehen des komplementären Rohrendes verschoben oder verkrümmt wird, wodurch die Dichtheit der Verbindung beeinträchtigt werden kann. Alternativ kann ein O-Ring zu eng und unter Vorspannung an dem Rohrende anliegen, was zu einer starken Materialbeanspruchung und einer kürzeren Haltbarkeit führen kann. Die Dichtigkeitseigenschaften der Verbindung lassen dann früher nach. Im Gegensatz dazu ist eine angeformte Dichtung exakt an die Kontur des Rohrendes angepasst, was zu einer besonders guten Dichtheit und einer langen Haltbarkeit der Rohrverbindung führt. Hinzu kommt, dass erfindungsgemäß kein zusätzliches Bauteil in Form einer separaten Dichtung für die Verbindungsherstellung an eines der Rohrenden angelegt werden muss, da die Dichtung bereits angespritzt ist. Die Verbindung kann deshalb schnell und einfach auch bei engen Raumverhältnissen hergestellt werden.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, eine Verdrehsicherung anzubringen, um eine ungewollte Relativdrehung der beiden Rohrenden aus dem Verriegelungszustand zu verhindern. Eine Verdrehsicherung kann einen vorzugsweise in radialer Richtung verlaufenden Haftabschnitt zum Erhöhen der Reibung zwischen den beiden Rohrenden bei einer Relativdrehung der Rohrenden ausgehend von der Verriegelungsstellung aufweisen. Während beim Herstellen der Verbindung diese Reibungskraft durch den Monteur leicht überwunden werden kann, wird durch den Haftabschnitt ein versehentliches Lösen der Verbindung zuverlässig verhindert. Der Haftabschnitt kann zwischen einer Anlagefläche des ersten Rohrendes und einer im Wesentlichen parallel dazu verlaufenden Anschlagsfläche des zweiten Rohrendes angeordnet sein, an der die Anlagefläche in der Verriegelungsstellung anliegt. Der Haftabschnitt verläuft vorzugsweise quer zur Umfangsrichtung, besonders bevorzugt im Wesentlichen in radialer Richtung, so dass ein vorderer Rand des zweiten Rohrabschnitts beim Verdrehen damit in Reibkontakt gelangen kann.
Die Reibung zwischen den beiden Rohrenden kann auf einfache und zuverlässige Weise erhöht werden, indem der Haftabschnitt eine Oberflächenstrukturierung wie etwa eine Riffelung, Kerbung, Wellung o. dgl. aufweist und/oder aus einem Elastomer- und/oder Gummimaterial besteht. Der Reibungskoeffizient zwischen einem Elastomermaterial und dem Material des daran anliegenden Rohrendes ist nämlich höher als der Reibungskoeffizient zwischen den Materialien der beiden Rohrenden (vorzugsweise Kunststoff wie etwa ein Thermoplast).
Die Herstellung des Rohrendes kann vereinfacht werden, indem der Haftabschnitt zusammen mit der Dichtung angespritzt und/oder einteilig mit dieser gebildet ist. Der Haftabschnitt und die Dichtung können dann in einem einzigen Verfahrensschritt, nämlich durch Einspritzen einer Spritzmasse in eine gemeinsame Kavität zur Bildung von Haftabschnitt und Dichtung, gefertigt werden. Ein Dichtungsmaterial wie etwa ein Elastomer- oder Gummimaterial hat nämlich herkömmlicherweise einen besonders hohen Reibungskoeffizienten bei Reibkontakt mit einem thermoplastischen Material, so dass das Material der Dichtung gleichzeitig auch als Material für den Haftabschnitt einsetzbar ist.
Hinzu kommt, dass ein zusammen mit der Dichtung einteilig angespritzter Haftabschnitt Anspritzpunkte, über die die Spritzmasse der Kavität beim Spritzgießen zugeführt wird, nur im Bereich des Haftabschnitts, nicht aber im Bereich der Dichtung aufweisen kann, wo sich Anspritzpunkte negativ auf die Dichtheitseigenschaften auswirken können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Rohrverbindung zwei einteilig mit der Dichtung gebildete Haftabschnitte auf, die um etwa 180° versetzt angeordnet sind und vorzugsweise axial beabstandet von der Dichtung im Wesentlichen senkrecht zur Einsteckrichtung verlaufen.
Aus verfahrenstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die Dichtung in eine in das zweite Rohrende eingebrachte Umfangsnut einzuspritzen und/oder den Haftabschnitt in eine in einer radial verlaufenden Anschlagsfläche des zweiten Rohrendes eingebrachte Vertiefung einzuspritzen. Die Dichtung und/oder der Haftabschnitt können auf diese Weise ortsfest in der Umfangsnut bzw. der Vertiefung fixiert werden, da sie genau komplementär zu der Umfangsnut bzw. zu der Vertiefung angeformt sind und darin aufgenommen sind. Dadurch werden die Dichtung und der damit zusammenhängende Haftabschnitt auch bei der Einwirkung einer in Umfangsrichtung oder Einsteckrichtung wirkenden Kraft bei dem Aufstecken/Aufdrehen des anderen Rohrendes nicht verschoben oder verspannt.
Die einteilige Herstellung von Dichtung und Haftabschnitt kann dadurch vereinfacht werden, dass die Umfangsnut mit der Vertiefung durch einen zumindest abschnittsweise axial verlaufenden Anspritzkanal verbunden ist. Der Anspritzkanal kann in Form einer Axialnut in die Außenfläche des zweiten Rohrendes eingebracht sein. Die Spritzmasse kann dann über die Kavität zur Ausbildung des Haftabschnitts eingespritzt werden und unter Druck über den Anspritzkanal in die Kavität zur Ausbildung der Dichtung einlaufen, wo die Dichtung angeformt wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Dichtung selbst einen Anspritzpunkt aufweist.
Die Dichtwirkung kann verbessert werden, indem die Dichtung mit zwei, drei oder mehr aus der Umfangsnut radial nach außen ragenden Dichtlippen ausgestattet ist.
Zusätzlich kann die Sicherungswirkung gegen ein versehentliches Verdrehen verbessert werden, wenn der Haftabschnitt axial aus der Vertiefung nach außen ragende, komprimierbare Bereiche aufweist, die in der Verriegelungsstellung gegen die Anlagefläche des ersten Rohrendes gepresst sind.
Im Hinblick auf eine einfach herstellbare und dennoch dichte Verbindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Rohrenden zumindest teilweise aus einem Thermoplasten gebildet sind, und die Dichtung und/oder der Haftabschnitt aus einem Elastomer- und/oder Gummiwerkstoff in einem Spritzgussverfahren angespritzt sind. Vorzugsweise werden dabei Werkstoffe verwendet, die in einem Zweikomponentenspritzverfahren zum Einsatz kommen können.
Im Hinblick auf ein einfaches und schnelles zugfestes Verriegeln der beiden Rohrenden hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Mittel zum zugfesten Verriegeln in Form einer Anordnung nach Art eines Bajonettverschlusses auszubilden.
Ein Bajonettverschluss ist eine schnell herstell- und lösbare mechanische Verbindung zweier Rohrenden. Die Rohrenden werden durch Ineinanderstecken und Relativverdrehung verbunden und voneinander gelöst. Die Verbindung erfolgt also über eine Steck-Dreh-Bewegung: Die beiden zu verbindenden Rohrenden werden zunächst ineinandergesteckt. Etwa senkrecht zur Einsteckrichtung sind an beiden Teilen an der Verbindungsstelle Vorsprünge bzw. Halteabschnitte angebracht. Diese laufen jedoch nicht rundum, sondern sind unterbrochen, da sonst ein Ineinanderstecken nicht möglich wäre. Die Vorsprünge können derart schräg verlaufen, dass sie durch eine Drehbewegung der beiden Rohrenden gegen die Halteabschnitte gepresst werden.
Mit anderen Worten kann das erste Rohrende radial vorstehende Vorsprünge und das zweite Rohrende Halteabschnitte haben, die die Vorsprünge in der Verriegelungsstellung übergreifen, oder umgekehrt. Die Vorsprünge werden derart in die Haltabschnitte hineingedreht, dass das zweite Rohrende in der Verriegelungsstellung aufgrund der übergreifenden Halteabschnitte unter Zug nicht mehr axial von dem ersten Rohrende abgezogen werden kann.
Vorzugsweise sind zwei um etwa 180° versetzt angeordnete Vorsprünge und zwei um etwa 180° versetzt angeordnete Halteabschnitte vorgesehen, die einander jeweils radial entgegengesetzt sind. Zum Verstellen in die Verriegelungsstellung ist dann eine Relativdrehung um weniger als 180° erforderlich. Zur Ausbildung einer zuverlässigen Verdrehsicherung kann jeweils ein Haftabschnitt zwischen zwei Halteabschnitten bzw. zwischen zwei Vorsprüngen vorgesehen sein.
Vorzugsweise weisen die Halteabschnitte in Umfangsrichtung verlaufende Nutabschnitte zur Führung der Vorsprünge in die Verriegelungsstellung und zur Aufnahme zumindest eines Teils der Vorsprünge in der Verriegelungsstellung auf. Die Breite der Nutabschnitte in axialer Richtung kann im Wesentlichen der Breite der Vorsprünge in axialer Richtung entsprechen, so dass die Vorsprünge ohne größeres Spiel in den Nutabschnitten geführt werden und dabei vorzugsweise gegen die Haftabschnitte gepresst werden. Eine der Seitenwände des Nutabschnitts kann durch die radial verlaufende Anschlagsfläche des zweiten Rohrendes gebildet sein.
Zumindest ein Nutabschnitt kann durch eine quer zur Umfangsrichtung verlaufende Wand begrenzt sein, an der ein Vorsprung bei der Relativdrehung in die Verriegelungsstellung anschlägt. Der Monteur weiß dann aufgrund des Anschlags des Vorsprungs an der Wand sofort, dass die Verriegelungsstellung erreicht ist.
Ein einfacher, aber dennoch wirksamer Bajonettverschluss kann sich dadurch auszeichnen, dass die Vorsprünge ausgehend von einem vorderen Rand des ersten Rohrendes nach Art eines Kragens und/oder einer Nase radial nach außen vorstehen. In der Verriegelungsstellung liegen die Vorsprünge unmittelbar an der Anschlagsfläche des zweiten Rohrendes an, in der die Haftabschnitte gebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Vorsprünge vorhanden, die jeweils über einen Umfangswinkel von mehr als 50°, aber weniger als 120° verlaufen. Dies führt zu einem sicheren Halt in der Verriegelungsstellung, da ein vorderer Abschnitt des Vorsprungs zur Verriegelung von einem Halteabschnitt übergriffen und ein hinterer Abschnitt des Vorsprungs zur Verdrehsicherung gegen einen Haftabschnitt gedrückt werden kann.
Zur Zentrierung des zweiten Rohrendes beim Einstecken in das erste Rohrende sind vorzugsweise von dem zweiten Rohrende radial nach außen vorstehende Abstandstücke vorgesehen. Durch die Abstandstücke kann ferner verhindert werden, dass die Dichtung beim Einstecken in das erste Rohrende beschädigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei, vorzugsweise vier Abstandstücke vorgesehen, von denen sich jeweils zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Die Abstandstücke stehen vorzugsweise ausgehend von der Außenwand des Rohrendes weniger weit vor als die Dichtung, so dass die Dichtungswirkung durch die Abstandstücke nicht beeinträchtigt wird. Alternativ kann nur ein Abstandstück in Form eines umlaufenden Vorsprungs wie etwa einer umlaufenden Wölbung o. dgl. vorgesehen sein.
Das erste Rohrende kann ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Adapterteil aufweisen, das an einem Trägerrohr befestigbar ist. Das Trägerrohr kann ein Ausgangsrohr eines Abgasrückführungsmoduls (AGR- bzw. EGR-Modul) oder einer Kühleranordnung sein und zum Führen von Flüssigkeiten und/oder Gasen vorgesehen sein. Üblicherweise weist das Trägerrohr selbst nämlich keine Vorsprünge und/oder Halteabschnitte auf, die für eine Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses geeignet sind. In diesen Fällen kann es vorteilhaft sein, einen Adapter, der die Verbindungselemente des Bajonettverschlusses wie etwa Vorsprünge und/oder Halteabschnitte trägt, an dem Trägerrohr zu befestigen. Bspw. kann der Adapter in das Trägerrohr eingeschweißt oder eingelötet werden. Der Adapter kann im Wesentlichen napfförmig gebildet sein und einen Innendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des zweiten Rohrendes entspricht, das in den Napf einsteckbar ist.
Alternativ können die Vorsprünge und/oder die Halteabschnitte des Bajonettverschlusses direkt an das Trägerrohr angeformt, bspw. angeschweißt oder angelötet, werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Rohrverbinder für eine oben beschriebene erfindungsgemäße Rohrverbindungsanordnung. Der Rohrverbinder weist ein zweites Rohrende auf, das in ein erstes Rohrende einsteckbar ist, und an dessen Außenwand eine Dichtung zur Anlage an einer Innenwand des ersten Rohrendes angespritzt ist. An einem weiteren Ende kann der erfindungsgemäße Rohrverbinder ein Anschlussstück zum Anschließen eines Verbindungsrohrs ausbilden.
Der Rohrverbinder kann in Form eines Winkelstücks gebildet sein, bei dem das zweite Rohrende quer, insbesondere etwa senkrecht zu dem weiteren Ende verläuft. Der erfindungsgemäße Rohrverbinder ist nämlich insbesondere zur Verbindung unter engen Raumverhältnissen geeignet, bspw. kurz vor einer Krümmung oder Kurve einer Rohrleitung. Nach der Führung der Rohrleitung um die Kurve durch das Winkelstück kann ausreichend Raum zum Anschließen eines Verbindungsrohrs an dem Anschlussstück des Rohrverbinders vorhanden sein.
Das zweite Rohrende des erfindungsgemäßen Rohrverbinders kann die oben beschriebenen Merkmale im Hinblick auf die Dichtung, die Verbindungselemente des Bajonettverschlusses wie etwa die Halteabschnitte, die Haftabschnitte, die Abstandstücke etc. einzeln oder in beliebiger Kombination aufweisen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Das Anschlussstück des Rohrverbinders kann in Form eines oben beschriebenen ersten Rohrendes ausgebildet sein und/oder kann ebenfalls eine angespritzte Dichtung aufweisen. Das Anschlussstück kann derart ausgebildet sein, dass mehrere erfindungsgemäße Rohrverbinder zur Herstellung dichter Verbindungen miteinander verbunden werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
1 eine erfindungsgemäße Rohrverbindungsanordnung in einer perspektivischen Darstellung, wobei das erste Rohrende nicht mit dem zweiten Rohrende verbunden ist,
2 die Rohrverbindungsanordnung aus 1 in einer Verriegelungsstellung, in der das erste Rohrende dichtend mit dem zweiten Rohrende verbunden ist,
3 die Rohrverbindungsanordnung aus 2 in einer perspektivischen Ansicht von hinten,
4 die Rohrverbindungsanordnung aus 2 in einer axial verlaufenden Schnittansicht mit einer daran angeschlossenen Verbindungsleitung,
5 die Rohrverbindungsanordnung aus 2 in einer radial durch den Verbindungsbereich verlaufenden Schnittansicht,
6 das angespritzte Dichtungselement der erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung in einer vergrößerten Schnittdarstellung,
7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung in einer Schnittansicht,
8 das erste Rohrende einer erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung, und
9 einen erfindungsgemäßen Rohrverbinder mit einem zweiten Rohrende für eine erfindungsgemäße Rohrverbindungsanordnung.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Rohrverbindungsanordnung 1 zum dichtenden Verbinden zweier Rohrenden dargestellt. Die Rohrverbindungsanordnung weist zwei Bauteile mit jeweils einem Rohrende 10, 20 auf. Das erste Bauteil ist ein Adapterteil 60, das an einem Trägerrohr 70 eines AGR-Moduls angebracht, insbesondere angeschweißt ist. Das Adapterteil 60 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch und weist das erste Rohrende 10 auf. Das zweite Bauteil ist ein Rohrverbinder 100, der auf einer Seite das zweite Rohrende 20 aufweist.
Die Bauteile sind jedoch nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Rohrverbindungsanordnung zwei beliebige Bauteile wie etwa zwei Rohre, Schläuche, Behälter mit rohrförmigem Ausgang o. dgl. aufweisen, von denen das erste Bauteil ein erstes Rohrende und das zweite Bauteil ein zweites Rohrende aufweist. Unter einem Rohrende wird dabei das offene Ende eines zur Fluidführung geeigneten rohrförmigen Abschnitts verstanden.
Das zweite Rohrende 20 ist in das erste Rohrende 10 einsteckbar. Die Rohrenden sind im Wesentlichen hohlzylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt, so dass sie in einem ineinander gesteckten Zustand relativ zueinander verdreht werden können. Der Außendurchmesser des zweiten Rohrendes 20 entspricht dabei im Wesentlichen dem Innendurchmesser des ersten Rohrendes 10, so dass nur ein geringes Radialspiel im eingesteckten Zustand zwischen den Rohrenden vorhanden ist.
Die Rohrverbindungsanordnung 1 weist ferner Mittel zum zugfesten Verriegeln der Rohrverbindung nach dem axialem Einstecken des zweiten Rohrendes 20 auf, wobei diese Mittel einen Bajonettverschluss aufweisen: Das erste Rohrende 10 weist an seinem vorderen Rand radial nach außen vorragende Vorsprünge 14 in Form von zwei einander radial entgegengesetzt angeordneten Krägen auf, die nach einer Verdrehung des zweiten Rohrendes 20 gegenüber dem ersten Rohrende 10 im eingesteckten Zustand von Halteabschnitten 24 übergriffen werden, die an dem zweiten Rohrende 20 gebildet sind.
Wie besonders deutlich in 4 dargestellt ist, weisen die Halteabschnitte 24 jeweils einen Nutabschnitt 26 auf, in den ein Vorsprung 14 durch die Relativdrehung derart eingeführt wird, dass er von einem radial nach innen zurückgebogenen Rand des Halteabschnitts 24 übergriffen wird. Insgesamt sind zwei einander radial gegenüberliegenden Halteabschnitte 24 vorgesehen.
Wie besonders deutlich in 2 dargestellt ist, sind die Nutabschnitte 26 jeweils auf einer Seite durch eine quer zu der Nutrichtung verlaufende Wand 28 begrenzt, an die der Vorsprung 14 beim Verdrehen anschlägt. Der Monteur erhält durch den Anschlag den Hinweis, dass die Verriegelungsstellung erreicht ist. Eine Verdrehung des zweiten Rohrendes 20 gegenüber dem ersten Rohrende 10 zum Erreichen der Verriegelungsstellung ist deshalb in der Darstellung der 3 nur im Gegenuhrzeigersinn möglich.
In 4 ist dargestellt, dass die axiale Breite B des Vorsprungs 14 im Wesentlichen der Breite des Nutabschnitts 26 entspricht. Ein axialer Versatz der beiden verriegelten Rohrenden ist deshalb ausgeschlossen.
In der Verriegelungsstellung liegt der vordere Rand des ersten Rohrendes 10 an einer im Wesentlichen radial verlaufenden Anschlagsfläche 29 des zweiten Rohrabschnitts 20 an. Dadurch wird ein zu weites Ineinanderstecken der beiden Rohrenden verhindert. Diese Anschlagsfläche 29 kann eine Seitenfläche des Nutabschnitts 26 bilden (siehe 4).
In den 1 und 2 ist dargestellt, dass in die Anschlagsfläche 29 Haftabschnitte 40 eingebracht sind, die gegenüber der Anschlagsfläche 29 in axialer Richtung erhaben sind, so dass der vordere Rand des ersten Rohrendes 10 beim Einstecken in das zweite Rohrende 20 zunächst die Haftabschnitte 40 kontaktiert. Die Haftabschnitte 40 ragen in axialer Richtung weiter von der Anschlagsfläche 29 vor als das Maß des axialen Spiels der Vorsprünge 14 in den Nutabschnitten 26. Die Haftabschnitte 40 sind aus einem nachgiebigen, elastischen Material gebildet, so dass die Vorsprünge 14 im Verriegelungszustand zwischen den nach innen zurückgebogenen Rändern der Halteabschnitte 24 und den Haftabschnitten 40 eingeklemmt sind. Die Halteabschnitte 24 und die Haftabschnitte 40 sind in der Umfangsrichtung versetzt angeordnet, wobei jeweils zwischen zwei Halteabschnitten 24 ein Haftabschnitt 40 angeordnet ist.
Durch die Haftabschnitte wird eine Verdrehsicherung bereitgestellt, die ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Rohrenden 10, 20 ausgehend von dem Verriegelungszustand verhindert. Zunächst muss nämlich die oben beschriebene Klemmkraft, die durch das elastische vorgespannte Material der Haftabschnitte 40 auf die Vorsprünge 14 wirkt, überwunden werden. Die Haftabschnitte 40 bestehen aus einem Elastomer- oder Gummimaterial, während der vordere Rand des ersten Rohrabschnitts 10 aus einem Thermoplast besteht, so dass eine erhebliche Reibungskraft zwischen den Vorsprüngen 14 und den Haftabschnitten 40 wirkt. Ein versehentliches Verdrehen der beiden Rohrenden in eine Freigabestellung wird somit zuverlässig verhindert. Die Vorsprünge 14 erstrecken sich jeweils über einen Umfangswinkel von mehr als 50°, bevorzugt mehr als 90°, so dass ein hinterer Teil der Vorsprünge jeweils gegen einen Haftabschnitt 40 gepresst wird, während ein vorderer Teil der Vorsprünge bereits in dem Nutabschnitt 26 aufgenommen ist und an der Wand 28 anschlägt (siehe insbesondere 5).
Die Verbindung zwischen den beiden Rohrenden 10, 20 ist durch die Wirkung einer zwischen der Innenwand 12 des ersten Rohrendes 10 und der Außenwand 22 des zweiten Rohrendes 20 angeordneten Dichtung 30 dicht, insbesondere gas- und/oder wasserdicht, ausgestaltet. Unter der Innenwand 12 wird die im Wesentlichen zylindrische Innenfläche des ersten Rohrendes 10 verstanden, während unter der Außenwand 22 die im Wesentlichen zylindrische Außenfläche des zweiten Rohrendes 20 verstanden wird, die der Innenfläche des ersten Rohrabschnitts 10 im zusammengesteckten Zustand mit geringem Radialspiel gegenüberliegt. Anders als bei herkömmlichen Rohrverbindungen ist die Dichtung 30 bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung an die Außenwand 22 des zweiten Rohrendes 20 angespritzt. Dazu kann eine die Außenwand 22 des zweiten Rohrendes 20 umgebende Kavität einer Gussform mit einer Spritzmasse gefüllt werden. Die angespritzte Dichtung 30 weist somit die negative Kontur der Außenwand 22 des zweiten Rohrendes 20 auf, wie besonders deutlich in den Schnittansichten der 4 und 6 dargestellt ist.
Die Außenwand 22 weist eine Umfangsnut 32 auf, in die die Dichtung 30 in dem Spritzgießverfahren eingespritzt wird. Allerdings wird die Spritzmasse nicht im Bereich der Umfangsnut 32 zugeführt, sondern im Bereich davon beabstandeter Vertiefungen 27, die mit der Umfangsnut 32 über Anspritzkanäle 33 verbunden sind, die im Wesentlichen nutförmig in axialer Richtung entlang der Außenwand 22 verlaufen. Dies führt dazu, dass die Dichtung selbst keinen Anspritzpunkt aufweist, der die Dichtheit beeinträchtigen könnte.
Die Dichtung 30 ist einteilig mit den Haftabschnitten 40 gebildet und aus einem Elastomer- und/oder Gummimaterial angespritzt. Die in die Umfangsnut 32 eingespritzte Spritzmasse bildet die Dichtung 30 aus, während die in die Vertiefungen 27 eingespritzte Spritzmasse die Haftabschnitte 40 ausbildet. Auf diese Weise können die Dichtung 30 und die Haftabschnitte 40 in einem einzigen Verfahrensschritt angespritzt werden.
Die Spritzform ist so geformt, dass die Dichtung 30 zwei radial nach außen vorstehende Dichtlippen 34 ausbildet, während die Haftabschnitte 40 axial in Richtung des ersten Rohrendes 10 vorstehende Kerbungen aufweisen können. Aufgrund der Kerbungen kann der axial von der Anschlagsfläche 29 vorstehende Bereich der Haftabschnitte beim Einsteckvorgang leichter komprimiert werden.
In 7 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung gezeigt, bei der die angespritzte Dichtung 30' drei Dichtlippen 34' aufweist. Hierdurch kann die Dichtheit der Verbindung weiter verbessert werden.
8 zeigt das das erste Rohrende 10 aufweisende Bauteil, nämlich einen Adapter 60 in Form eines Napfes, der in ein Trägerrohr 70 eingeschweißt oder eingelötet ist. Der Adapter 60 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch und weist an seinem vorderen Rand zwei radial nach außen vorstehende Vorsprünge 14 auf, die mit den Halteabschnitten 24 des zweiten Rohrendes zum Bilden eines Bajonettverschlusses zusammenwirken. Die Innenwand 12 des Adapters 60 ist glatt, so dass die Dichtung 30 dichtend daran anliegen kann.
9 zeigt das das zweite Rohrende 20 aufweisende Bauteil, nämlich einen erfindungsgemäßen Rohrverbinder 100. Der Rohrverbinder 100 ist in Form eines Winkelstücks gebildet und weist an seinem einen Ende das zweite Rohrende 20 und an seinem anderen Ende ein Anschlussstück 102 zum Anschließen eines Verbindungsrohrs, Verbindungschlauchs o. dgl. auf.
Bezugszeichenliste

1: Rohrverbindungsanordnung
10: erstes Rohrende
12: Innenwand des ersten Rohrendes
14: Vorsprung
20: zweites Rohrende
21: Abstandstück
22: Außenwand des zweiten Rohrendes
24: Halteabschnitt
26: Nutabschnitt
27: Vertiefung
28: Wand
29: Anschlagsfläche
30: Dichtung
32: Umfangsnut
33: Anspritzkanal
34: Dichtlippen
40: Haftabschnitt
60: Adapter
70: Trägerrohr
100: Rohrverbinder
102: Anschlussstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10203521 A1 [0005]
DE 19527050 A1 [0006]
DE 1096128 [0008]
EP 2522894 A1 [0008]

Claims

Rohrverbindungsanordnung (1) mit einem ersten Rohrende (10), einem in das erste Rohrende einsteckbaren zweiten Rohrende (20), Mitteln zum zugfesten Verriegeln der Rohrverbindung nach axialem Einstecken des zweiten Rohrendes (20) durch anschließende Relativdrehung der Rohrenden in eine Verriegelungsstellung und mit einer nach dem Einstecken zwischen einer Innenwand (12) des ersten Rohrendes (10) und einer Außenwand (22) des zweiten Rohrendes (20) angeordneten umlaufenden Dichtung (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (30) an die Innenwand (12) des ersten Rohrendes und/oder an die Außenwand (22) des zweiten Rohrendes angespritzt ist.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verdrehsicherung mit einem Haftabschnitt (40) zum Erhöhen der Reibung zwischen den beiden Rohrenden (10, 20) bei einer Relativdrehung der Rohrenden ausgehend von der Verriegelungsstellung.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftabschnitt (40) eine Oberflächenstrukturierung wie etwa eine Riffelung, Kerbung, Wellung o. dgl. aufweist und/oder aus einem nachgiebigen Material wie etwa einem Elastomer- und/oder Gummimaterial besteht.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftabschnitt (40) zusammen mit der Dichtung (30) angespritzt und/oder einteilig mit dieser gebildet ist.
Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (30) in eine in das zweite Rohrende (20) eingebrachte Umfangsnut (32) eingespritzt ist und/oder der Haftabschnitt (40) in eine in einer radial verlaufenden Anschlagsfläche (29) des zweiten Rohrendes (20) eingebrachte Vertiefung (27) eingespritzt ist.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsnut (32) mit der Vertiefung (27) durch einen zumindest abschnittsweise axial verlaufenden Anspritzkanal (33) verbunden ist.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch zwei, drei oder mehr aus der Umfangsnut (32) radial nach außen ragende Dichtlippen (34; 34') der Dichtung (30; 30').
Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden (20) zumindest teilweise aus einem Thermoplasten gebildet sind, und die Dichtung (30) und/oder der Haftabschnitt aus einem Elastomer- und/oder Gummiwerkstoff in einem Spritzgussverfahren angespritzt sind.
Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum zugfesten Verriegeln einen Bajonettverschluss aufweisen.
Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrende (10) radial vorstehende Vorsprünge (14) und das zweite Rohrende (20) Halteabschnitte (24) aufweist, die die Vorsprünge (14) in der Verriegelungsstellung übergreifen.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteabschnitte (24) in Umfangsrichtung verlaufende Nutabschnitte (26) zur Führung der Vorsprünge (14) in die Verriegelungsstellung und zur Aufnahme zumindest eines Teils der Vorsprünge (14) in der Verriegelungsstellung aufweisen, wobei die Breite (B) der Nutabschnitte (26) in axialer Richtung bevorzugt im Wesentlichen der Breite der Vorsprünge (14) in axialer Richtung entspricht.
Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Nutabschnitt (26) durch eine quer zur Umfangsrichtung verlaufende Wand (28) begrenzt ist, an der ein Vorsprung (14) bei der Relativdrehung in die Verriegelungsstellung anschlägt.
Rohrverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (14) ausgehend von einem vorderen Rand des ersten Rohrendes (10) nach Art eines Kragens und/oder einer Nase radial nach außen vorstehen.
Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch von dem zweiten Rohrende (20) radial nach außen vorstehende Abstandstücke (21) zur Zentrierung des zweiten Rohrendes (20) beim Einstecken in das erste Rohrende (10).
Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrende (10) ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Adapterteil (60) aufweist, das an einem Trägerrohr (70) befestigt ist, bevorzugt in das Trägerrohr (70) eingeschweißt oder eingelötet ist.
Rohrverbinder (100) für eine Rohrverbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem in ein erstes Rohrende einsteckbaren zweiten Rohrende (20), an dessen Außenwand (22) eine Dichtung (30) zur Anlage an einer Innenwand des ersten Rohrendes angespritzt ist, wobei der Rohrverbinder vorzugsweise an einem weiteren Ende ein Anschlussstück (102) zum Anschließen eines Verbindungsrohrs ausbildet.