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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bajonettkupplung für eine Fluidleitung.
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Bei der Manipulation von Flüssigkeiten beispielsweise in Prüflaboren sowie bei Probenahmen zum Zwecke der Qualitätskontrolle und ähnlichen Anwendungen sind Materialverluste durch Überlaufen bzw. Überdosieren in nicht geschlossenen Systemen nicht immer vermeidbar.
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Festgelegte Arbeitsabläufe im Rahmen von Qualitätssicherung und Prüflabor umfassen auch manuelle Tätigkeiten in Form einfacher Abfüllvorgänge, welche besondere Geschicklichkeit erfordern. Zu beachten ist auch der Sicherheitsaspekt beim Umfüllen von „kritischen“ also gefährlichen Flüssigkeiten, wie z. B. Laugen oder Säuren. Hierbei sind immer wieder Schläuche oder Leitungen zwischen verschiedenen Laborgeräten im Einsatz, die in der Regel mit Schraubverbindungen versehen sind. Diese sind zwar oft sicher und zuverlässig. Sie sind jedoch schlecht zu reinigen. Besonders Gewindegänge von Überwurfmuttern und dergleichen bedeuten einen hohen Zeitaufwand bei der Reinigung. Die Montage und Demontage von Verbindungsleitungen mit Schraubanschlüssen ist zeitaufwändig.
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Aus der
DE 20 2004 013 167 U1 ist eine Koaxial-Kupplung mit einem Basisteil und einem Ansatzteil bekannt, bei der das Basisteil bzw. Aufnahmeteil einen zylindrischen Ansatz aufweist, der in eine hohlzylindrische Aufnahme einführbar und dort festlegbar ist, wobei die Koaxial-Kupplung dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest ein ringförmiger Permanentmagnet vorgesehen ist, der an dem zylindrischen Ansatz oder im Grund der hohlzylindrischen Aufnahme mit dem Gegenstück derart zusammenwirkt, dass beide mittels magnetischer Wechselwirkung gegeneinander gezogen werden. Diese Koaxial-Kupplung hat den Nachteil, dass sie aufgrund ungünstig wirkender Reibungskräfte schwer zu kuppeln ist und dass man zum Lösen der Kupplung gleichzeitig eine Drehkraft und eine gegen die Kraft der Permanentmagnete wirkende Axialkraft aufbringen muss, wobei Reibungskräfte zwischen Radialstiften und Wandungen der Führungsnuten zusätzlich überwunden werden müssen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt eine Aufgabe zugrunde, eine Bajonettkupplung für eine Fluidleitung vorzuschlagen, mit welcher die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden oder zumindest stark verringert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Bajonettkupplung für eine Fluidleitung gemäß Anspruch 1.
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Besonders von Vorteil ist hierbei die Tatsache, dass insbesondere im Laborbetrieb Vorrichtungen mit glatten Oberflächen - wie dies bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fall ist - leichter zu reinigen sind als zum Beispiel Gewindegänge einer Schraubverbindung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise auch blitzschnell montiert und demontiert werden. Die Verbindung erfolgt über eine einfache Steck-Dreh-Bewegung der beiden Hälften zueinander, wobei nur die Kulissenstifte der ersten Hälfte zu den Kulissenkanälen der zweiten Hälfte geführt werden müssen. Dann „übernehmen“ die Magnetkräfte der Stabmagnete die Kupplung von selbst. Zunächst wirkt eine magnetische Axialkraft und zieht die beiden Hälften zueinander. Sobald die Kulissenstifte die Kulissenbahn erreicht haben, bewirken die Magnetkräfte eine Drehung der beiden Hälften zueinander, sodass die Kulissenstifte bis an das Ende der Kulissenbahnen streben. Die Kupplung ist und bleibt aufgrund der Kraft der Dauermagneten geschlossen. Die erste und die zweite Hälfte der Bajonettkupplung können auch an beiden Enden eines Rohres oder Schlauches angebracht werden und dienen dann regelrecht als „Verlängerungsschnur“ einer Fluidleitung.
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In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Bajonettkupplung dadurch gekennzeichnet, dass ihre erste Hälfte und / oder zweite Hälfte an einer Durchflussregelvorrichtung angeordnet ist. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise dafür geeignet, gleichsam als „halbe Kupplung“ mit einer als „Verlängerungsschnur“ einer Fluidleitung ausgestalteten Bajonettkupplung gemäß der Erfindung gekuppelt zu werden. Ein schnelles Kuppeln und Entkuppeln von Gerätschaften im Laborbetrieb ist möglich, wodurch Zeit und Geld gespart werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Bajonettkupplung dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Hälfte und / oder der zweiten Hälfte eine Verschraubung angeordnet ist. Dies ermöglicht eine unkomplizierte Adaption der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung mit konventionellen Verbindern. So kann eine Hälfte der Bajonettkupplung z. B. an einen Durchflusskanal oder Auslass oder auch an einen konventionellen Schlauch oder eine andere Verbindung gekuppelt werden.
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In einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Bajonettkupplung dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hälfte und die mit dieser lösbar verbindbare zweite Hälfte Einrichtungen zur gegenseitigen Zentrierung und zur Abdichtung der Abschnitte des Durchflusskanals aufweisen. Hierdurch werden vorteilhafter die Betriebssicherheit erhöht und die Handhabung vereinfacht. Dabei können jeweils eine O-Ringdichtung oder auch ein Dichtlippe aus zweckmäßigem Material eingesetzt werden.
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Schließlich ist in noch einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung die Bajonettkupplung dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Hälfte und / oder der zweiten Hälfte an der der Kupplungsseite gegenüberliegenden Seite eine Einrichtung zur Befestigung von Schläuchen, Rohren angeordnet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Hierbei wird die Erfindung zum leichteren Verständnis anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme einer Zeichnung kurz beschrieben.
- 1 zeigt schematisiert ein erstes Ausführungsbeispiel zweier Hälften einer erfindungsgemäßen Bajonettkupplung vor der Kupplung in Perspektive.
- 2 zeigt die Bajonettkupplung nach 1 in einer anderen Perspektive.
- 3 zeigt schematisiert eine weitere Anordnung zweier Hälften einer erfindungsgemäßen Bajonettkupplung als „Verlängerungsschnur“, wobei zwischen den Hälften ein Schlauch angeordnet ist, in Perspektive.
- 4 zeigt zwei Hälften der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung nach 2 vor der Kupplung in Perspektive.
- 5 zeigt zwei Hälften der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung nach 2 nach der Kupplung in Perspektive.
- 6 zeigt zwei Hälften der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung, wobei die zweite Hälfte als Buchse mit einer konventionellen Schraubverbindung kombiniert ist, in Perspektive.
- 7 zeigt die beiden Hälften der Bajonettkupplung nach 6 vor der Kupplung in Perspektive.
- 8 zeigt zwei Hälften der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung nach 6 nach der Kupplung in Perspektive.
- 9a zeigt eine Draufsicht auf eine in Form einer Hülse ausgebildete zweite Hälfte eines Bajonettverschlusses mit vier Stabmagneten welche mit wechselnder Nord-Süd-Ausrichtung angeordnet sind, sowie in Position S angeordnete Kulissenkanäle in der Stellung beim Aufsetzen eines Drehrings auf die Hülse.
- 9b zeigt eine Draufsicht auf eine in Form des Drehrings ausgebildete erste Hälfte eines Bajonettverschlusses mit vier Stabmagneten welche mit wechselnder Nord-Süd-Ausrichtung angeordnet sind, sowie zwischen N und S angeordnete Kulissenstifte beim Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse.
- 10a entspricht der Darstellung von 9a in der Stellung beim Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse.
- 10b entspricht der Darstellung von 10a, jedoch in verriegelter Stellung nach dem Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse.
- 11a und 11 b zeigen jeweils eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Drehsituationen der in 9a und 9b gezeigten Elemente beim Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse.
- 12a und 12 b zeigen jeweils eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Drehsituationen der in 10a und 10b gezeigten Elemente in verriegelter Stellung nach dem Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse.
- 13 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Durchflussregelvorrichtung ausgeführt als Teil einer Bajonettkupplung vor der Koppelung in perspektivischer Darstellung gesehen von links oben.
- 14 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Durchflussregelvorrichtung ausgeführt als Teil einer Bajonettkupplung vor der Koppelung in perspektivischer Darstellung gesehen von rechts oben.
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Anmerkung: Für die gesamte hier vorliegende Beschreibung gilt, wenn bei der Erwähnung von Magnetpolarisierungen von zueinander kombinierten Magneten z. B. eine Nord-Süd-Polarisierung mit einer Süd-Nord-Polarisierung (Abstoßung) gekoppelt wird, äquivalent auch die Kombination einer Süd-Nord-Polarisierung mit einer Nord-Süd-Polarisierung (Abstoßung). Dies gilt ferner analog auch für den Fall der Kombination einer Süd-Nord-Polarisierung mit einer Süd-Nord-Polarisierung (Anziehung) und vice versa.
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1 zeigt links einen an einen Schlauch SCH angeschlossenen Steckzylinder DR einer ersten Hälfte EH der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung BV vor der Kupplung mit der auf der rechten Seite dargestellten zweiten Hälfte ZH der Bajonettkupplung BV. Man erkennt gut die Kopfflächen von vier Stabmagneten S3H, wobei die dunkel gezeichneten Kopfflächen der vier Stabmagneten S3H deren Nordpol N und die hell gezeichneten Kopfflächen der vier Stabmagneten S3H deren Südpol S markieren sollen. Ein Kulissenstift KS der ersten Hälfte ist „zwischen“ zwei Stabmagneten, einem mit nach außen zeigenden Südpol S und einem mit nach außen zeigenden Nordpol N, angeordnet. Eine an der ersten Hälfte EH angebrachte Einrichtung ED zur gegenseitigen Zentrierung und zur Abdichtung der Abschnitte des Durchflusskanals 1 der beiden Hälften EH und ZH der Bajonettkupplung BV ist ebenfalls gut sichtbar. Bei der zweiten Hälfte (in 1 rechts) ist ein Kulissenkanal KK erkennbar, der benachbart zu einem Stabmagneten S3H angeordnet ist, mit nach außen zeigendem Nordpol N, im Wechsel mit einem Südpol S usw.
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2 zeigt die Bajonettkupplung nach 1 in einer anderen Perspektive. Hier ist das erste Ende KBE1 der Kulissenbahn KB zu erkennen, an dem jeweils der Kulissenkanal KK in die Kulissenbahn KB übergeht. Mit KBE2 ist das zweite Ende der Kulissenbahnen KB bezeichnet, welches in gekuppelter Stellung der Bajonettkupplung BV mit der Rastposition RP für den Kulissenstift in gekuppelter Stellung zusammenfällt. Die Verbindung der beiden Hälften EH und ZH der Bajonettkupplung BV erfolgt über eine einfache Steck-Dreh-Bewegung der beiden Hälften zueinander, wobei nur die Kulissenstifte KS der ersten Hälfte EH zu den Kulissenkanälen KK der zweiten Hälfte ZH geführt werden müssen. Dann „übernehmen“ die Magnetkräfte der Stabmagnete die Kupplung von selbst. Zunächst wirkt eine magnetische Axialkraft und zieht die beiden Hälften EH und ZH zueinander. Sobald die Kulissenstifte KS die Kulissenbahnen KB erreicht haben (Position KB1) bewirken die Magnetkräfte eine Drehung der beiden Hälften zueinander, sodass die Kulissenstifte KS bis an das jeweilige Ende KB2 der Kulissenbahnen KB in die Rastpositionen RP streben und ohne Einwirkung von außen dort verbleiben.
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3 zeigt schematisiert eine weitere Anordnung zweier Hälften EH und ZH einer erfindungsgemäßen Bajonettkupplung BV als „Verlängerungsschnur“, wobei zwischen den Hälften EH und ZH ein Schlauch SCH angeordnet ist. 4 zeigt die beiden Hälften EH und ZH der Anordnung von 3, diesmal jedoch einander zugewandt, in einer Stellung vor der Kuppelung. Die Kulissenstifte KS der ersten Hälfte EH müssen zur Kuppelung der beiden Hälften in die Kulissenkanäle KK geführt werden, dann wirken die Kräfte der Magnete und ziehen die beiden Hälften EH und ZH in einer Steck-Dreh-Bewegung der beiden Hälften zu- und ineinander, wie oben beschrieben. Gut zu erkennen sind Einrichtungen ED zur gegenseitigen Zentrierung, wie hier ein männlicher Teil MT der ersten Hälfte EH als leichter Konus, der im gekuppelten Zustand in einen analog konischen weiblichen Teil WT (1) der zweiten Hälfte ZH ragt, und zur Abdichtung AD, hier beispielhaft ein auf dem Konus sitzender O-Ring, welcher gegen die nicht gezeigte Wandung des weiblichen Teils WT der zweiten Hälfte zur Anlage kommt und die in den beiden Hälften angeordneten Abschnitte des Durchflusskanals 1 abdichtet. An den, axial gesehen, beiden Außenseiten der beiden Hälften der Bajonettkupplung BV sind zum Anschluss von Schläuchen und dergl. Nippel NA angesetzt.
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5 zeigt die beiden Hälften EH und ZH nach 4 nach der Kuppelung. Der (hier nur zu sehende eine) Kulissenstift KS hat in der Kulissenbahn KB in der Rastposition RP Platz gefunden.
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6 zeigt zwei Hälften EH und ZHS einer Variante der erfindungsgemäßen Bajonettkupplung, wobei die erste Hälfte EH aus den vorher beschriebenen Figuren bekannt ist. Die zweite Hälfte ZHS ist mit einer konventionellen Schraubverbindung VS, mittels welcher sie an Standardsystemen angeschlossen werden kann, kombiniert. Sich aus dem Zusammenhang ergebende zuvor beschriebene Elemente werden an dieser Stelle nicht noch einmal beschrieben.
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7 zeigt die beiden Hälften der Bajonettkupplung nach 6 vor der Kuppelung in einer Stellung analog zu der in 4 gezeigten Situation.
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8 zeigt zwei Hälften der Bajonettkupplung nach 6 nach der Kuppelung. Der (hier nur zu sehende eine) Kulissenstift KS hat in der Kulissenbahn KB in der Rastposition RP Platz gefunden.
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9a zeigt eine Draufsicht auf eine in Form einer Hülse ausgebildete zweite Hälfte einer Bajonettkupplung mit vier zweiten Stabmagneten S3H, welche mit wechselnder Nord-Süd-Ausrichtung in „Spitzlochposition“ angeordnet sind und zwei in Position S angeordnete Kulissenkanäle KK in der Stellung beim Aufsetzen einer als Drehring DR ausgebildeten ersten Hälfte EH einer Bajonettkupplung (9b) auf die Hülse H. Die Nordpole der Magnete sind hier als dunkle Kreise, die Südpole als helle Kreise gezeichnet.
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9b zeigt eine Draufsicht auf eine in Form eines Drehrings DR ausgebildete erste Hälfte EH eines Bajonettverschlusses BV mit vier ersten Stabmagneten S3D welche mit wechselnder Nord-Süd-Ausrichtung in „Zweilochposition“ angeordnet sind, sowie zwischen N und S angeordnete Kulissenstifte KS beim Aufsetzen des Drehrings DR auf die Hülse H. Die Magnetpole N-N und S-S der beiden Hälften sind um 45° gegeneinander verdreht und stoßen sich voneinander ab.
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10a entspricht der Darstellung von 9a in der Stellung beim Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse.
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10b entspricht der Darstellung von 10a, jedoch in verriegelter Stellung nach dem Aufsetzen des Drehrings auf die Hülse. Die Magnetpole N-N liegen jetzt gegenüber den Achsen S-S und ziehen sich zueinander an.
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Man muss sich das Zueinander-führen der in den 9a und 10a gezeigten zweiten Hälften ZH des Bajonettverschlusses zu den in den 9b und 10b gezeigten ersten Hälften EH des Bajonettverschlusses BV so vorstellen, dass man die Teile in den in der Zeichenebene liegenden Ansichten zueinander und dann ineinander führt, wobei die Kulissenstifte KS in die Kulissenkanäle KK eingeführt werden, danach aufgrund der Kraftwirkung der dritten S3D, S3H Stabmagnete zueinander gezogen und sobald die Kulissenstifte KS die Kulissenbahnen KB erreicht haben in diese per Magnetkraft hineingezogen werden. Ein Lösen des Bajonettverschlusses BV geschieht dadurch, dass man die eben beschriebenen Bewegungsabläufe umgekehrt durchführt.
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Um die Sache etwas plastischer zu erläutern zeigen die 11a und 11b jeweils eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Drehsituationen der in 9a und 9b gezeigten Elemente beim Aufsetzen des Drehrings DR auf die Hülse H und die 12a und 12b zeigen jeweils eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Drehsituationen der in 10a und 10b gezeigten Elemente in verriegelter Stellung nach dem Aufsetzen des Drehrings DR auf die Hülse H.
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In der in den 11a und 11b gezeigten Drehstellung der beiden Hälften vor dem Kuppeln ist die Stellung der (in dieser Darstellung bei der ersten Hälfte EH nicht sichtbaren) ersten und zweiten Stabmagnete bei axialer Flucht der Kulissenkanäle KK und der Kulissenstifte KS um 45° zueinander verdreht positioniert, analog zu 9a und 9b.
In der in den 12a und 12b gezeigten Drehstellung der beiden Hälften nach dem Kuppeln der beiden Hälften fluchten die Stabmagnete, analog zu 10a und 10b.
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In 13 sind zwei Hälften EH und ZH eines Bajonettverschlusses BV gezeigt, wobei die erste Hälfte EH auch eine integrierte Durchflussregelvorrichtung DRV aufweist. Die beiden Hälften sind gemäß dem Pfeil DB zunächst axial aufeinander zuzubewegen, wobei der Kulissenstift KS in den Kulissenkanal KK und darauffolgend in einer Drehbewegung die Kulissenbahn KB eingeführt wird.
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14 zeigt die Situation gemäß 13 vor der Kuppelung in perspektivischer Darstellung gesehen von rechts oben, wobei man auch einen Blick in das Innere der Hülse hat.
