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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden eines ersten Rohres mit einem zweiten Rohr, sowie ein Verbindungssystem mit einer derartigen Verbindungsvorrichtung und mit einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr, die durch die Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
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Verbindungsvorrichtungen zum starren Verbinden von Rohren sind in vielen Ausgestaltungen seit langem bekannt. In der Regel sind die Verbindungsvorrichtungen der Gestalt ausgebildet, dass sie von außen, in Form von so genannten Schellen oder Klammern, an die beiden Rohre angreifen und die beiden Rohre miteinander verbinden. Derartige von außen an die beiden Rohre angreifenden Verbindungsvorrichtungen sind nachteilig hinsichtlich der Verschmutzung und der Reinigungsmöglichkeiten. Durch die nach außen von den beiden Rohren wegragenden Verbindungsvorrichtungen entstehen Überstände und Kanten, an denen sich Schmutz anlagert. Auch die Reinigung derartiger Verbindungsvorrichtungen ist durch die nach außen stehende Form derartiger Verbindungsvorrichtungen relativ schwierig.
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Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gesetzt, eine Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden eines ersten Rohres mit einem zweiten Rohr bereitzustellen, die im Gebrauch nicht so stark verschmutzen wie die bekannten Verbindungsvorrichtungen, sowie leichter zu reinigen ist.
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Die obige Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden eines ersten Rohres mit einem zweiten Rohr gemäß Anspruch 1 gelöst. Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verbindungssystem gemäß den Ansprüchen 9 und 11 gerichtet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden eines ersten Rohres mit einem zweiten Rohr umfasst ein ankerförmiges Verbindungselement, dass ein mit einer Aussparung versehenes Schaftteil aufweist, welches im Rohrinneren des ersten Rohres angeordnet werden kann, und das weiterhin ein Kopfteil aufweist, dass in eine Bohrung des zweiten Rohres eingreifen kann, ein Spannlager, dass in eine Bohrung des ersten Rohres so einsetzbar ist, dass das Schaftteil des ankerförmigen Verbindungselementes in einer ersten Öffnung des Spannlagers aufgenommen werden kann, und ein Spannelement mit einem sich verjüngenden Ende, dass in eine zweite Öffnung des Spannlagers eingeführt werden kann und geeignet ist, mit dem sich verjüngenden Ende in die Aussparrung des Schaftteiles so einzugreifen, dass es das ankerförmige Verbindungselement im Rohrinneren des ersten Rohres in dessen Längsrichtung verspannt.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ist insofern weniger schmutzanfällig und leichter zu reinigen im Vergleich zu den bekannten Verbindungsvorrichtungen, als die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung im Inneren der beiden Rohre angeordnet ist und keine nach außen wegragenden Teile aufweist. Alle von außen einsetzbaren bzw. bedienbaren Elemente der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung können vorteilhafterweise fluchtend mit den beiden Rohren ausgebildet sein, so dass keine Kanten oder andere Überstände vorhanden sind. Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ist daher insbesondere für Anwendungen in Reihenraumsystemen, in der Lebensmittelindustrie, in der Pharmaindustrie und dergleichen von großem Vorteil, da keine außenliegenden Überstände oder Konturen vorhanden sind, an denen sich Schmutz und Bakterien anlagern können.
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Vorteilhafterweise ist das Spannelement mit einem Gewinde versehen und in der zweiten Öffnung des Spannlagers verschraubbar. Durch die Verschraubung ist eine vorteilhafte Verbindung des Spannelementes im Spannlager gegeben und die Verspannung des ankerförmigen Verbindungselements im ersten Rohr kann auf eine einfache Weise hergestellt werden.
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Vorteilhafterweise hat das Spannlager eine längliche Form und weist eine Länge auf, die dem Durchmesser des ersten Rohres entspricht. Hierdurch kann das Spannlager beim Einsetzen in das erste Rohr im Inneren des ersten Rohres auf der Innenwandung des ersten Rohres anliegen und daher eine stabilere Verspannung ermöglichen.
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Vorteilhafterweise ist die erste Öffnung des Spannlagers eine quer zur Längsachse des Spannlagers durchgehende Bohrung, und die zweite Öffnung des Spannlagers ist eine sich in Richtung der Längsachse erstreckende Innenbohrung. Hierdurch ist eine einfache und effektive Form des Spannlagers gegeben und eine einfache Verspannung des ankerförmigen Verbindungselements ist ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist das im in das erste Rohr eingesetztem Zustand des Spannlagers nach außen freiliegende Ende des Spannlagers an die Außenform des ersten Rohres so angepasst, dass das freiliegende Ende mit der Außenfläche des ersten Rohres fluchtet. Hierdurch werden nach außen stehende Konturen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung vermieden, so dass sich kein Schmutz anlagern kann.
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Vorteilhafterweise ist das ankerförmige Verbindungselement mittels einer Feder in Richtung weg vom Spannlager vorgespannt. Hierdurch wird das Einsetzen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung in die beiden Rohre und das Verbinden der beiden Rohre erleichtert. Weiterhin wird auch das Lösen der beiden Rohre und das Entnehmen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung erleichtert.
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Vorteilhafterweise weist das Kopfteil des ankerförmigen Verbindungselements eine längliche Form auf und hat eine Breite, die geringer ist als die Breite der Bohrung des zweiten Rohres und eine Länge, die größer ist als die Breite der Bohrung des zweiten Rohres. Hierdurch kann das Kopfteil auf einfache Weise in die Bohrung des zweiten Rohres eingesetzt werden, und kann dann zum starren Verbinden der beiden Rohre um 90 Grad gedreht werden, sodass eine Verspannung des Kopfteils in der Bohrung des zweiten Rohres ermöglicht ist.
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Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung weiterhin ein Adapter-Element zum Aufsetzen auf ein Ende des ersten Rohres auf, mit einer Außenseite die mit der Außenform des ersten Rohres fluchtet, mit einer Stirnseite, die an die Außenform des zweiten Rohres angepasst ist und mit einer Innenbohrung zum Durchführen des Schaftteils des ankerförmigen Verbindungselementes. Durch das Adapter-Element ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung zwei beliebig geformte Rohre miteinander zu verbinden, ohne das die Stirnseite des ersten Rohres an die Außenform des zweiten Rohres in irgendeiner Weise angepasst werden muss. Die Anpassung der Form der Stirnseite des Adapter-Elements gewährleistet, dass die beiden Rohre durch die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung formschlüssig und passgenau erfolgen kann, ohne das überstehende Kanten oder Außenkonturen vorhanden sind, an denen sich Schmutz anlagern kann.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verbindungssystem mit einer Verbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und mit einem ersten und einem zweiten Rohr, die durch die Verbindungsvorrichtungen miteinander verbunden sind, wobei das erste Rohr eine Stirnseite aufweist, die an die Außenform des zweiten Rohres angepasst ist. Bei dieser Ausgestaltung ist das so eben diskutierte Adapter-Element nicht notwendig und daher nicht vorgesehen, sondern die beiden Rohre können durch die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung direkt miteinander verbunden werden. Es ist jedoch nötig, die Stirnseite des ersten Rohres an die Außenform des zweiten Rohres anzupassen, um eine formschlüssige und passgenaue Verbindung zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise weist die Bohrung des zweiten Rohres eine längliche Form auf, mit einer seitlichen Ausbuchtung zum Einsetzen des Kopfteils des ankerförmigen Verbindungselements. In Folge der Formanpassung der Stirnseite des ersten Rohres an die Außenform des zweiten Rohres können die beiden Rohre beim Verbindungsvorgang mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung nicht gegenseitig verdreht werden. Daher ist es notwendig, die Bohrung des zweiten Rohres so auszuführen, dass das Kopfteil eingeführt werden kann, und dann durch eine Verschiebung des Kopfteils in Längsrichtung des zweiten Rohres, ohne Verdrehung des Kopfteils, festzulegen und zu verspannen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verbindungssystem mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, mit einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr, die durch die Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
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Vorteilhafterweise weist die Bohrung des zweiten Rohres eine längliche Form auf. Insbesondere in Verbindung mit dem Adapter-Element der Verbindungsvorrichtung ist hierbei ausreichend, wenn die Bohrung des zweiten Rohres eine längliche Form aufweist, ohne seitliche Ausbuchtung, da durch das Adapter-Element das Kopfteil nach Einsetzen in die Bohrung des zweiten Rohres um 90 Grad verdreht werden kann, um die Verspannung herzustellen.
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Vorteilhafterweise weist die Bohrung des zweiten Rohres eine Länge auf, die kleiner ist als der Durchmesser des ersten Rohres. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Bohrung des zweiten Rohres nicht offenliegt oder freiliegt, wenn die beiden Rohre miteinander verbunden sind, wodurch sich weitere Vorteile in Bezug auf Schmutzansammlung ergeben. Diese technische Ausgestaltung gilt für alle Verbindungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Weiterhin vorteilhaft weisen das erste Rohr und das zweite Rohr jeweils einen runden Querschnitt auf. Alternativ können das erste Rohr und das zweite Rohr jeweils auch einen eckigen Querschnitt aufweisen. Auch diese Ausgestaltungen gelten für alle Verbindungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In der folgenden detaillierten Beschreibung wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, worin
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1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung und einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr,
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2 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Rohr und ein zweites Rohr, welche durch eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung verbunden sind,
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3 eine Perspektivdarstellung eines ersten Rohres und eines zweiten Rohres, die mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung verbunden sind, und
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4 eine schematische Darstellung einer alternativen Form für die Bohrung des zweiten Rohres zeigen.
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1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1, sowie eines ersten Rohres 10 und eines zweiten Rohres 20. Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen ein ankerförmiges Verbindungselement 2, ein Spannlager 6 und ein Spannelement 8. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 ein Adapter-Element 16 umfassen, das jedoch in einem vereinfachten Ausführungsbeispiel auch weggelassen sein kann.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 von 1 und das erste Rohr 10 und das zweite Rohr 20 im zusammengebauten und verspannten Zustand. 3 zeigt eine Perspektivansicht des ersten Rohres 10, des zweiten Rohres 20 und der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 im zusammengebauten Zustand in einer Außenansicht.
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Wie in den 1 und 2 zu erkennen ist, umfasst das ankerförmige Verbindungselement 2 ein mit einer in diesem Beispiel kegelförmigen Aussparung 4 versehenes Schaftteil 3 und ein Kopfteil 5. Das Kopfteil 5 ist dazu ausgelegt, in eine Bohrung 21 des zweiten Rohres 20 eingeführt und in diesem verspannt zu werden. Hierzu hat das Kopfteil 5 im gezeigten Beispiel eine längliche Form und eine Breite, die geringer ist als die Breite der Bohrung 21 des zweiten Rohres 20, und eine Länge, die größer ist als die Breite der Bohrung 21 des zweiten Rohres 20. Hierdurch kann das Kopfteil 5 in die Bohrung 21 eingeführt und dann um 90 Grad gedreht und darin verspannt werden. Das Schaftteil 3 ist ausgelegt, in dem Rohrinneren 11 des ersten Rohres 10 angeordnet zu werden. Weiterhin ist das Schaftteil 3 ausgelegt, in einer ersten Öffnung 7 des Spannlagers 6 aufgenommen zu werden, wenn das Spannlager 6 in eine Bohrung 12 des ersten Rohres 10 eingesetzt ist. Im gezeigten Beispiel hat das Spannlager 6 eine im Wesentlichen längliche oder hülsenartige Form, mit einer ersten Öffnung 7, die als durchgehende Quer-Bohrung ausgelegt ist, und in die das Schaftteil 3 formschlüssig eingeführt werden kann. Die Länge des Spannlagers 6 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des ersten Rohres 10, sodass das Spannlager 6 im eingeführten Zustand an der gegenüberliegenden Innenwand zur Öffnung 12 anliegt und sich quer durch das Rohrinnere 11 erstreckt, wie es in 2 gut zu erkennen ist. Hierbei sind die beiden Enden des Spannlagers 6 an die Form des Rohres 10 angepasst. Insbesondere ist das nach außen freiliegende Ende 14 des Spannlagers 6 der Gestalt an die Außenform des ersten Rohres 10 angepasst, dass es mit der Außenfläche des ersten Rohres 10 fluchtet, wie in 2 und in 3 zu erkennen ist. Das Schaftteil 3 und entsprechend die erste Öffnung des Spannlagers 6 können eine runde Querschnittsform aufweisen, jedoch ist auch jede andere geeignete Form möglich. Das ankerförmige Verbindungselement 2 kann, wie in 1 und 2 zu erkennen ist, in dem Bereich, der dem Kopfteil 5 zugeordnet ist, eine Verdickung im Schaftteil 3 aufweisen. Diese Verdickung kann als Anlage für eine Feder 15 dienen, die das ankerförmige Verbindungselement 2 im eingesetzten Zustand zwischen dem Spannlager 6 und der Verdickung des Schaftteiles 3 so verspannt, dass das ankerförmige Verbindungselement 2 weg vom Spannlager 6 hin zum zweiten Rohr 20 vorgespannt ist. Dies erleichtert das Verspannen des ersten Rohres 10 und des zweiten Rohres 20 gegen die Kraft der Feder 15 und erleichtert auch das Lösen der Verbindungsvorrichtung 1.
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Das Schaftteil 3 des ankerförmigen Verbindungselementes 2 weist, wie erwähnt, eine im gezeigten Beispiel kegelförmige Aussparung 4 auf. Im zusammengesetzten Zustand der Verbindungsvorrichtung 1 liegt die Aussparung 4 im Inneren des Spannlagers 6 und dient zusammen mit dem Spannelement 8 zum Verspannen der Verbindungsvorrichtung 1. Das Spannelement 8 hat ein sich verjüngendes Ende 9, das in die kegelförmige Ausnehmung 4 der Gestalt eingreift, dass es durch Druck auf die Kegelflächen das ankerförmige Verbindungselement 2 in Längsrichtung des ersten Rohres 10 bewegt und der Gestalt des zweiten Rohres 20 verspannt, wie aus 2 gut zu erkennen ist. Hierzu weist das Spannelement 8 ein Außengewinde auf, und die als Innenbohrung ausgelegte zweite Öffnung 13 des Spannlagers 6 ebenfalls ein entsprechendes Gegengewinde, sodass das Spannelement 8 im Spannlager 6 verschraubt werden kann. Im eingeschraubten Zustand ist hierbei das Spannelement 8 der Gestalt wie im Spannlager 6 angeordnet, dass es versenkt ist und mittels einer Abdeckscheibe 19 oder Dergleichen eine Kanten- und Überstands-freie Situation gegeben ist, sodass die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 keinerlei nach außen wegragende Kanten oder Überstände aufweist.
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Es ist zu beachten, dass bei dem Verbinden des ersten Rohres 10 mit dem zweiten Rohr 20 die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 zuerst in das erste Rohr 10 eingesetzt wird. Hierbei wird das Spannelement 8 zuerst nur ein wenig in das Spannlager 6 eingeschraubt, sodass das sich verjüngende Ende 9 des Spannelementes 8 nur ein wenig, beispielsweise, einige Millimeter, in die Aussparung 4 des Schaftteiles 3 hineinragt, um dieses im ersten Rohr 10, d. h. in dessen Inneren 11, festzulegen. Durch die Feder 15 wird das ankerförmige Verbindungselement 2 jedoch vom Spannlager 6 weg vorgespannt, sodass der Kopfteil 5 in die Bohrung 21 des zweiten Rohres 20 eingeführt werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel der 1, 2 und 3 umfasst, wie erwähnt, die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 ein zusätzliches Adapter-Element 16, das auf ein Ende des ersten Rohres 10 aufgesetzt wird. Die Außenseite des Adapters 16 fluchtet mit der Außenform des ersten Rohres 10, und die Stirnseite 17 des Adapter-Elementes 16 ist an die Außenform des zweiten Rohres 20 so angepasst, dass im verbundenen Zustand, wie aus den 2 und 3 erkennbar ist, keine Kanten oder Schlitze offen bleiben und eine Anlagerung von Schmutz ermöglichen könnten. Das Adapter-Element 16 weist weiterhin eine Innenbohrung 18 zum Durchführen des Schaftteiles 3 des ankerförmigen Verbindungselementes 2 auf, wie in 2 gut zu erkennen ist. Der Durchmesser der Innenbohrung 18 entspricht daher im Wesentlichen dem Durchmesser des verdickten Endes des Schaftteiles 3, um eine formschlüssige Anlage zu ermöglichen, wie aus 2 zu erkennen ist. Das Adapter-Element 16 hat die Wirkung, dass das dem zweiten Rohr 20 zugewandte Ende des Rohres 10 nicht an die Außenform des Rohres 20 angepasst werden muss, da das durch das Adapter-Element 16 bzw. die Anpassung seiner Stirnseite 17 erfolgt. Weiterhin ermöglicht das Adapter-Element 16, nach dem Einsetzten der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 in das Innere 11 des ersten Rohres 10, dass das Kopfteil 5 in die Bohrung 21 des zweiten Rohres 20 eingeführt und dann gemeinsam mit dem Adapter-Element 16 verdreht werden kann, um in der Bohrung 21 verspannt zu werden. Hierzu ist es lediglich notwendig, dass die Bohrung 21, wie in 1 dargestellt ist, eine längliche Form hat.
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In einem vereinfachten Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 ohne das Adapter-Element 16 ausgebildet sein. Hierzu muss dann das dem zweiten Rohr 20 zugewandte Ende des ersten Rohres 10 an die Außenform des zweiten Rohres 20 angepasst sein. Um ein Einsetzen des Kopfteils 5 in die Bohrung 21 des zweiten Rohres 20 und ein entsprechendes Verdrehen um 90 Grad und damit ein Verspannen zu ermöglichen, muss die Bohrung 21 in diesem Fall eine längliche Form mit einer seitlichen Ausbuchtung 22 haben, wie es in 4 schematisch dargestellt ist. Hierdurch kann das Kopfteil 5 in die seitliche Ausbuchtung 22 der Bohrung 21 eingesetzt und dann nach unten oder oben in der Bohrung 21 verschoben werden, um die beiden Rohre miteinander zu verspannen.
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Wie erwähnt ist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 sowie die erfindungsgemäßen Verbindungssysteme, umfassend eine erfindungsgemäße Verbindungvorrichtung 1 sowie das erste Rohr 10 und das zweite Rohr 20, besonders vorteilhaft dahingehend, dass es keine Überstände oder Außenkanten, und auch keine freiliegende Schlitze oder Rillen gibt, wie aus den 2 und 3 gut zu erkennen ist. Die Rohre 10 und 20 sind so ausgestaltet, dass sie keine Nieten oder Rillen, und vorteilhafterweise auch keine Kanten aufweisen, sondern eine glatte Außenfläche haben. Hierdurch ist die Anwendung insbesondere in Situationen vorteilhaft, in denen eine große Hygiene erforderlich ist, wie zum Beispiel in pharmazeutischen Anwendungen, in Reinraum-Anwendungen, in Lebensmittel-Anwendungen usw. Weiterhin ist hervorzuheben, dass die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 aus verschiedenen Materialen hergestellt sein kann, die abhängig von der Anwendung ausgewählt sein können. Hierbei kann die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 aus einem einzigen Material hergestellt sein, jedoch können die verschiedenen Elemente der Verbindungsvorrichtung 1 auch aus unterschiedlichen Materialen hergestellt sein. Das Gleiche gilt für die Rohre 10 und 20, die ebenfalls aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialen hergestellt sein können. Auch die Größen-Verhältnisse der verschiedenen Elemente der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 und die jeweils verwendeten Querschnitte können abhängig von der jeweiligen Anwendung variieren und entsprechend ausgewählt sein.
