DE102016123200A1

DE102016123200A1 - Rohrendstück mit einem Anschlussmechanismus

Info

Publication number: DE102016123200A1
Application number: DE102016123200.9A
Authority: DE
Inventors: Volker Robrecht; Bernd Ruppert; Thomas Holder
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohrendstück (11) mit einem Anschlussmechanismus zum Anschließen des Rohrendstücks (11) an ein Rohr, umfassend: ein erstes und ein zweites Rohrstück (13, 15) mit koaxial zueinander angeordneten Rohrstückmittelachsen (16), wobei das zweite Rohrstück (15) gegenüber dem ersten Rohrstück (13) um die Rohrstückmittelachsen (16) von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt drehbeweglich und unverlierbar gelagert ist, an dem ersten Rohrstück (13) einenends ausgebildete Ausnehmungen (19), an dem zweiten Rohrstück (15) einenends ausgebildete elastische Greifelemente (23), wobei die Greifelemente (23) in der Schließstellung zumindest teilweise durch die Ausnehmungen (19) und über die Innenseite (32) des ersten Rohrstücks (13) hinaus radial nach innen ragen, und wobei die Greifelemente (23) in der Offenstellung derart radial nach außen verschwenkbar sind, dass die Greifelemente (23) nicht mehr durch die Ausnehmungen (19) ins Rohrstückinnere ragen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Rohrendstück mit einem Anschlussmechanismus zum Anschließen des Rohrendstücks an ein Rohr. Die Erfindung betrifft ferner ein Rohrverbindungssystem mit einem solchen Rohrendstück. Derartige Rohrendstücke bzw. Rohrverbindungssysteme werden im Luftfahrbereich beispielsweise im Bereich der Wasser- und Abwasserverrohrung oder im Bereich von Hydraulikleitungen oder im Bereich von Luftleitungen des Klimasystems (vgl. ATA-Kapitel 38, 29, 21 eingesetzt. Auch andere Anwendungsbereiche, bei denen Fluide durch Rohrleitungen bzw. Rohrleitungssysteme transportiert werden, sind im Luftfahrbereich oder in weiteren Anwendungsgebieten denkbar.
Typischerweise sind in diesem technischen Bereich Rohrverbindungselemente bzw. Rohrverbindungssysteme bekanntermaßen aus Baugruppen mit einer Vielzahl an Einzelbauteilen zusammengesetzt (so genannte Differenzialbauweise). Alle diese Einzelbauteile müssen dabei zu Installationszwecken miteinander verbunden bzw. miteinander gekoppelt werden. Unter Umständen kann ein solcher Zusammenbau bzw. eine solche Verbindungsweise Komplexität und ein vergleichsweise hohes Gewicht mit sich bringen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rohrendstück und ein Rohrverbindungssystem der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die eine einfachere und schnelle Montage sowie Herstellung ermöglichen. Insbesondere soll das Rohrendstück bzw. das Rohrverbindungssystem im Aufbau leichter und weniger komplex sein.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch Rohrendstück mit einem Anschlussmechanismus zum Anschließen des Rohrendstücks an ein weiteres Rohr gelöst, umfassend ein erstes und ein zweites Rohrstück mit koaxial zueinander angeordneten Rohrstückmittelachsen, wobei das zweite Rohrstück gegenüber dem ersten Rohrstück um die Rohrstückmittelachsen von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt drehbeweglich und unverlierbar gelagert ist, an dem ersten Rohrstück anschlussseitig ausgebildete Ausnehmungen, an dem zweiten Rohrstück anschlussseitig ausgebildete elastische Greifelemente, wobei die Greifelemente in der Schließstellung zumindest teilweise durch die Ausnehmungen und über die Innenseite des ersten Rohrstücks hinaus radial nach innen ragen, und wobei die Greifelemente in der Offenstellung derart radial nach außen verschwenkbar sind, dass die Greifelemente nicht mehr durch die Ausnehmungen ins Rohrstückinnere ragen.
Zum Anschließen des Rohrendstücks an ein weiteres Rohr (an ein offenes Ende des weiteren Rohres) kann in vorteilhafter Weise das zweite Rohrstück einfach gegenüber dem ersten Rohrstück in Umfangsrichtung in die Offenstellung verdreht werden, sodass die elastischen Greifelemente radial nach außen verschwenkt sind und nicht mehr durch die Ausnehmungen ins Rohrstückinnere ragen. Somit ist das gesamte Rohrstückinnere des ersten Rohrstücks frei (der Innendurchmesser des ersten Rohrstücks ist frei von elastischen Greifarmen des zweiten Rohrstücks) und das weitere Rohr bzw. dessen offenes Ende kann in das erste Rohrstück eingeführt (eingeschoben) werden.
Typischerweise weist das weitere Rohr (bzw. weisen weitere anzuschließende Rohre) im Bereich des offenen Endes eine radial nach außen ragende Aufnahme für eine Dichtung auf (beispielsweise in der Form eines in der Aufnahme angeordneten O-Rings). Diese Dichtungsaufnahme bzw. der darin angeordnete O-Ring dichtet im eingebauten Zustand das weitere Rohr gegen die Innenseite des ersten Rohrstücks ab und stellt somit eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Rohrendstück und dem weiteren Rohr her. Im restlichen Bereich ist das weitere Rohr im Vergleich zu dieser Dichtungsaufnahme dann radial zurückgesetzt (zur Mittelachse des weiteren Rohres hin).
Um den Vorgang des Anschließens des Rohrendstücks an das weitere Rohr fortzuführen, wird das weitere Rohr so weit in das (sich weiterhin in der Offenstellung befindende) Rohrendstück geschoben, bis die Dichtungsaufnahme des weiteren Rohres in axialer Richtung hinter dem Bereich der Ausnehmungen bzw. der elastischen Greifarme zu liegen kommt. Dann kann das zweite Rohrstück des Rohrendstücks in Umfangsrichtung von der Offenstellung in die Schließstellung gedreht werden, sodass die Greifarme des zweiten Rohrstücks zumindest teilweise durch die Ausnehmungen des ersten Rohrstücks und über die Innenseite des ersten Rohrstücks hinaus radial nach innen ragen. Somit hintergreifen diejenigen Teile (bzw. Abschnitte) der Greifarme, die über die Innenseite des ersten Rohrstücks hinaus radial nach innen ragen, die Dichtungsaufnahme des weiteren Rohres in axialer Richtung und sichern die Verbindung zwischen dem Rohrendstück und dem weiteren Rohr.
Es versteht sich, dass zum Lösen dieser Verbindung in einfacher Art und Weise das zweite Rohrstück in Umfangsrichtung gegenüber dem ersten Rohrstück von der Schließstellung in die Offenstellung verdreht werden kann, sodass die elastischen Greifelemente zunehmend radial nach außen verschwenken und nicht mehr durch die Ausnehmungen ins Rohrstückinnere ragen. Somit ist das erste Rohrstück des Rohrendstücks in axialer Richtung frei und das weitere Rohr kann in axialer Richtung entnommen werden.
Die beiden Rohrstücke des Rohrendstücks sind ferner erfindungsgemäß unverlierbar miteinander gekoppelt, d.h. die beiden Rohrstücke sind derart mechanisch aneinander gekoppelt, dass sie nicht voneinander räumlich getrennt werden können ohne zumindest eines der beiden Rohrstücke strukturell zu modifizieren oder zu beschädigen. Mit anderen Worten: Das erste und das zweite Rohrstück sind ständig miteinander drehbeweglich gekoppelt. Das zweite Rohrstück ist an dem ersten Rohrstück aussenseitig angeordnet.
Durch das erfindungsgemäße Rohrendstück ist in vorteilhafter Weise eine schnelle und gleichzeitig einfache Montage von Rohren möglich. Insbesondere können Rohre einfach und schnell an das Rohrendstück angeschlossen werden, sodass komplizierte Montageprozesse vereinfacht werden können. Das erfindungsgemäße Rohrendstück kann dabei ein Teil eines ansonsten beliebig geformten und beliebig zusammengesetzten Rohres oder Rohrsystems sein. Insbesondere entfallen somit weitere zusätzliche Kopplungselemente, sodass die Komplexität von Rohrsystemen in vorteilhafter Weise reduziert werden kann.
Das erfindungsgemäße Rohrendstück kann im Luftfahrbereich beispielsweise im Bereich der Wasser- und Abwasserverrohrung oder im Bereich von Hydraulikleitungen oder im Bereich von Luftleitungen des Klimasystems eingesetzt werden. Auch andere Anwendungsbereiche, bei denen Fluide durch Rohrleitungen bzw. Rohrleitungssysteme transportiert werden, sind denkbar.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Rohrendstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente jeweils Gleitflächen aufweisen, die beim zunehmenden Drehen des zweiten Rohrstücks in Umfangsrichtung in die Offenstellung mit an den Ausnehmungen ausgebildeten Kontaktflächen zusammenwirken, sodass die Greifelemente beim zunehmenden Drehen zunehmend radial nach außen verschwenkt werden. Durch das Zusammenwirken der an den elastischen Greifelementen ausgebildeten Gleitflächen mit den an den Ausnehmungen ausgebildeten Kontaktflächen ist ein besonders wirkungsvolles Verschwenken der Greifarme in radialer Richtung möglich. Dies ist unabhängig von der Drehrichtung des zweiten Rohrstücks und damit der Verschwenkrichtung der elastischen Greifarme der Fall. Um ein besseres Gleiten der Gleitfläche an der Kontaktfläche bzw. umgekehrt zu ermöglichen, kann ein Schmier- bzw. Gleitmittel auf eine und/oder beide Flächen aufgebracht werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der vorhergehenden Ausführungsform verlaufen die Gleitflächen und/oder die Kontaktflächen in Umfangsrichtung schräg.
Mit anderen Worten, die Gleitflächen und/oder die Kontaktflächen weisen sowohl eine Radialkomponente als auch eine Umfangskomponente auf. Auf diese Weise wird das radiale Verschwenken der elastischen Greifelemente während des Drehens des zweiten Rohrstücks gegenüber dem ersten Rohrstück weiter unterstützt. Ein solcher erfindungsgemäßer schräger Verlauf kann beispielsweise auch die Form einer Evolvente sein. Eine solche Evolventenform kann den gegenseitigen Eingriff weiter verbessern.
Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform des Rohrendstücks, bei der die Greifelemente zum Drehen des zweiten Rohrstücks von der Schließstellung in die Offenstellung gegen die elastische Federkraft der Greifelemente bewegbar sind. Die elastischen Greifarme sind erfindungsgemäß in der Schließstellung spannungsfrei und in der Offenstellung elastisch vorgespannt. Mit anderen Worten: Zum Drehen des zweiten Rohrstücks von der Schließstellung in die Offenstellung ist eine elastische Federkraft zu überwinden (Es ist die Summe der Rückstellkräfte der elastisch ausgelenkten bzw. verschwenkten Greifarme zu überwinden). Somit kann sich das zweite Rohrstück gewissermaßen selbsttätig von der Offenstellung in die spannungsfreie Schließstellung in Umfangsrichtung zurück drehen (wenn die elastische Federkraft nicht mehr aufgebracht wird - Selbstschließeffekt). Die Gleitflächen und Kontaktflächen an den elastischen Greifelementen bzw. an den Ausnehmungen unterstützen das selbsttätige Rückstellen des zweiten Rohrstücks von der Offenstellung in die Schließstellung (anhand der vorgenannten Rückstellkraft durch die Summe der Rückstellkräfte der elastischen Greifelemente).
Ferner ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das erste und das zweite Rohrstück Umfangsnuten und Umfangsfedern aufweisen, die zur relativen drehbeweglichen Lagerung des ersten und zweiten Rohrstücks miteinander in Eingriff stehen. Auf diese Weise kann eine wirkungsvolle Form der unverlierbaren Kopplung beider Rohrstücke aneinander realisiert werden. Gleichzeitig wird auf wirkungsvolle Weise die drehbewegliche Lagerung der beiden Rohrstücke zueinander um deren jeweilige Rohrstückmittelachsen ermöglicht. Das Rohrendstück vereint in sich somit mehrere Funktionen auf einmal.
Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen und Greifelemente in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt. Unter einer regelmäßigen Verteilung in Umfangsrichtung wird verstanden, dass beispielsweise an gleich großen Winkelsektoren des Rohrendstücks jeweils eine Ausnehmung am ersten Rohrstück und ein elastisches Greifelement am zweiten Rohrstück angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich eine rotationssymmetrische Anordnung aus miteinander in Eingriff stehenden Ausnehmungen/Greifelementen und somit eine besonders sichere Verbindung in der Schließstellung (mit angeschlossenem weiteren Rohr). Beispielsweise können über dem gesamten Umfang des Rohrendstücks acht Ausnehmungen bzw. acht Greifelemente vorgesehen sein.
Des Weiteren ist eine Ausführungsform des Rohrendstücks bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das erste Rohrstück in einem anschlussseitigen Bereich gegenüber einem anschlussabgewandten Bereich radial aufgeweitet ist. Bevorzugt erstreckt sich der anschlussseitige Bereich in axialer Richtung zumindest um die axiale Breite des zweiten Rohrstücks. Mit anderen Worten: Der anschlussseitige Bereich ist im Wesentlichen so breit wie die axiale Breite des zweiten Rohrstücks. Ferner beträgt die radiale Aufweitung des ersten Rohrstücks in etwa der radialen Erstreckung der Greifelemente, wenn diese in der Schließstellung radial nach innen über die Innenseite des ersten Rohrelements hinausragen. Durch die radiale Aufweitung ist es möglich, dass der anschlussabgewandte Bereich des ersten Rohrstücks hinsichtlich seines (Innen-)Durchmessers im Wesentlichen an den Innendurchmesser eines an das Rohrendstück anzuschließenden weiteren Rohres angepasst sein kann. Somit wird der Strömungsquerschnitt der entstehenden Rohrverbindung nicht negativ beeinflusst.
Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der das erste und das zweite Rohrstück mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels eines Pulverbettverfahrens, hergestellt sind. Als weitere generative Verfahren können auch so genannte Printverfahren genutzt werden, bei denen sich Flüssigkeiten (z.B. Monomere) durch die Einwirkung eines Lasers vernetzen. Somit kann das Rohrendstück bzw. das erste und das zweite Rohrstück derart hergestellt werden, dass diese unverlierbar miteinander gekoppelt sind. Ferner kann das Rohrendstück bzw. können das erste und das zweite Rohrstück mittels eines generativen Fertigungsverfahrens derart hergestellt werden, dass sich das erste und das zweite Rohrstück in der Schließstellung befinden und/oder dass die Umfangsnuten und Umfangsfedern miteinander in Eingriff stehen. Das erste und das zweite Rohrstück werden somit bevorzugt gleichzeitig generiert bzw. hergestellt (engl. „printed in one shot“). Als ein Pulverbettverfahren kann beispielsweise das selektive Laserschmelzen (engl. Selective Laser Melting, kurz: SLM) angewendet werden. Durch das Erzeugen des Rohrstücks mittels eines generativen Fertigungsverfahrens können verschieden Funktionen des Rohrendstücks, wie beispielsweise das unverlierbare Aneinanderkoppeln und die drehbewegliche Lagerung der Rohrstücke zueinander in integraler Weise realisiert werden.
Schließlich ist eine Ausführungsform des Rohrendstücks bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das erste und das zweite Rohrstück aus einem Material gefertigt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe: Titan- Legierung, Aluminium-Legierung, Kunststoff. Bevorzugt kann das Material auch ein Verbundwerkstoff (Englisch: Composite) sein. Besonders bevorzugte Beispiele von Kunststoffen sind insbesondere die Familie der Polyaryletherketone (PAEK), oder die Familie der Polyamide (PA), oder die Familie der Polyetherimide (PEI)). Die vorgenannten Materialen haben in unterschiedlichen Anwendungsbereichen der Luftfahrt gute Ergebnisse hinsichtlich Stabilität, struktureller Integrität und Festigkeit gezeigt.
Die Aufgabe wird auch durch ein Rohrverbindungssystem gelöst, das ein erfindungsgemäßes Rohrendstück und ein weiteres Rohr, an das das Rohrendstück anschließbar ist, umfasst. Das erfindungsgemäße Rohrverbindungssystem macht prinzipiell von denselben Vorteilen Gebrauch wie das erfindungsgemäße Rohrendstück. Bevorzugt weist das weitere Rohr im Bereich des offenen Endes eine radial nach außen ragende Dichtungsaufnahme auf. Diese Dichtungsaufnahme bzw. der darin angeordnete O-Ring dichtet im eingebauten Zustand das weitere Rohr gegen die Innenseite des ersten Rohrstücks ab und stellt somit eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Rohrendstück und dem weiteren Rohr her.
Die oben beschriebenen Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen der Ausführungsformen entnommen werden, welche im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.
Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest ähnliche Elemente, Komponenten oder Aspekte verwendet. Es wird angemerkt, dass im Folgenden Ausführungsformen im Detail beschrieben werden, die lediglich illustrativ und nicht beschränkend sind.
Die Figuren sind nicht maßstäblich zu verstehen sondern haben nur schematischen und illustrativen Charakter. Es zeigen

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrendstücks in einer isometrischen Ansicht,
2 eine Vorderansicht des Rohrendstücks aus 1 in axialer Richtung des Rohrendstücks,
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht aus 2,
4 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch das Rohrendstück gemäß 1,
5 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rohrverbindungssystems umfassend mehrere Rohrendstücke gemäß erster Ausführungsform,
6 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrendstücks in einer isometrischen Ansicht,
7 einen Querschnitt durch ein Rohrendstück gemäß 6 mit daran angeschlossenem weiteren Rohr,
8 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht aus 7,
9 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rohrverbindungssystems mit einem Rohrendstück gemäß 6 und einem weiteren Rohr,
10 einen Längsschnitt durch das Rohrverbindungssystem nach 9, und
11 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rohrverbindungssystems umfassend mehrere Rohrendstücke gemäß zweiter Ausführungsform.

In 1 ist ein Rohrendstück 10 dargestellt, das ein erstes und ein zweites Rohrstück 12, 14 aufweist. Die jeweiligen Rohrstückmittelachsen 16 der Rohrstücke 12, 14 sind koaxial zueinander angeordnet. Das Rohrendstück 10 weist einen Anschlussmechanismus zum Anschließen des Rohrendstücks 10 an ein weiteres, in der 1 nicht dargestelltes Rohr auf. Das zweite Rohrstück 14 ist im Wesentlichen radial aussenseitig an dem ersten Rohrstück 12 angeordnet, wobei das erste und das zweite Rohrstück 12, 14 im Wesentlichen einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und gegeneinander drehbeweglich gelagert sind.
An dem ersten Rohrstück 12 sind einenends Ausnehmungen 18 ausgebildet. Insgesamt sind acht Ausnehmungen 18 regelmäßig über den Umfang des ersten Rohrstücks 12 verteilt vorgesehen. Die Ausnehmungen 18 weißen jeweils eine zum offenen Ende 20 des Rohrstücks 12 hin einseitig offene und im Wesentlichen rechteckförmige (mit anderen Worten: U-Förmige) Kontur auf. Jede Ausnehmung 18 umfasst somit zwei axial verlaufende Kanten 18a, 18b und eine diese beiden Kanten 18a, 18b verbindende Kante 18c, welche in Umfangsrichtung U verläuft. Die Ausnehmungen sind einenends, also in der 1 an dem linken offenen Ende 20 des ersten Rohrstücks 12, ausgebildet bzw. angeordnet. An dem zweiten Rohrstück 14 sind einenends elastische Greifelemente 22 ausgebildet. Insgesamt sind acht elastische Greifelemente 22 regelmäßig über den Umfang des zweiten Rohrstücks 14 verteilt angeordnet. Die elastischen Greifelemente 22 umfassen jeweils einen Kopf 24, der über einen elastischen Arm 26 an den Rohrstückkörper angeformt ist. Die elastischen Greifelemente 22 sind jeweils abschnittsweise durch einen Spalt 28 von dem restlichen Rohrstückkörper getrennt. Die elastischen Greifelemente 22 sind einenends, also in der 1 an dem linken offenen Ende 20 des zweiten Rohrstücks 14, ausgebildet bzw. angeordnet. Die in Umfangsrichtung U regelmäßig verteilten Ausnehmungen 18 und Greifelemente 22 greifen jeweils ineinander. Dies bedeutet, dass jeweils einer Ausnehmung 18 ein Greifelement 22 zugeordnet ist und umgekehrt.
Das Rohrendstück 10 kann anderenends, also in der 1 am rechten offenen Ende 20 beispielsweise an ein weiteres Rohrleitungssystem in herkömmlicherweise angeschlossen sein (z.B. mittels einer Verschraubung, Presspassung oder dergleichen) oder das Rohrendstück 10 kann selbst Teil eines Rohrleitungssystems sein (an einem Rohrende eines solchen Rohrleitungssystems ausgebildet sein).
Die 2 zeigt in axialer Richtung eine Vorderansicht auf das Rohrendstück 10 der 1, wobei das zweite Rohrstück 14 gegenüber dem ersten Rohrstück 12 um die Rohrstückmittelachsen 16 von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt drehbeweglich gelagert ist. In 2 ist die Offenstellung durch in der oberen Hälfte des Rohrendstücks 10 gestrichelt dargestellte Greifelemente 22 angedeutet, wohingegen sich in der unteren Hälfte des Rohrendstücks 10 die elastischen Greifelemente 22 in der Schließstellung befinden. Es versteht sich, dass diese hälftige Darstellung lediglich dem Verständnis dient und sich tatsächlich entweder alle Greifelemente 22 (sowohl untere als auch obere Hälfte) in der einen oder der anderen Stellung befinden.
Mit Bezug zur oberen Hälfte der 2 sind die Greifelemente 22 in der Offenstellung derart radial nach außen verschwenkt, dass die Greifelemente 22, insbesondere deren Köpfe 24, nicht mehr durch die Ausnehmungen 18 ins Rohrstückinnere 30 ragen. Dies ermöglicht das Einführen eines weiteren Rohres in das offene Rohrendstück 10 (bzw. in das sich in der Offenstellung befindliche Rohrendstück 10).
Durch Drehen des zweiten Rohrstücks 14 in Umfangsrichtung U (in der 2 nach rechts), wird das zweite Rohrstück 14 in die Schließstellung gebracht, bei der die Greifelemente 22, insbesondere deren Köpfe 24, zumindest teilweise durch die Ausnehmungen 18 und über die Innenseite 32 des ersten Rohrstücks 12 hinaus radial nach innen ragen. In der Schließstellung bilden diejenigen Teile oder Abschnitte der Greifelemente 22, die über die Innenseite 32 des ersten Rohrstücks 12 hinaus radial nach innen ragen (also insbesondere die Köpfe 24 der Greifelemente 22), Hindernisse in axialer Richtung. Diese überragenden Elemente bzw. Hindernisse können dann bei eingeführtem bzw. angeschlossenem weiteren Rohr ein axiales Herausrutschen desselbigen verhindern.
Die Greifelemente 22 sind zum Drehen des zweiten Rohrstücks 14 von der Schließstellung in die Offenstellung gegen die elastische Federkraft der Greifelemente 22 bewegbar, d.h. die elastischen Greifarme 26 sind erfindungsgemäß in der Schließstellung spannungsfrei und in der Offenstellung elastisch vorgespannt. Dadurch kann sich das zweite Rohrstück 14 selbsttätig von der Offenstellung in Umfangsrichtung in die spannungsfreie Schließstellung zurück drehen.
Die 3 zeigt einen kleinen Ausschnitt der unteren Hälfte der 2. Hieraus wird besser ersichtlich, dass die Greifelemente 22 jeweils Gleitflächen 34 aufweisen und dass die Ausnehmungen 18 jeweils Kontaktflächen 36 aufweisen. Bei zunehmendem Drehen des zweiten Rohrstücks14 in Umfangsrichtung U in die Offenstellung wirken die Gleitflächen 34 mit den Kontaktflächen 36 derart zusammen, dass die Greifelemente 22 zunehmend radial nach außen verschwenkt werden. Bei einem Drehen des zweiten Rohrstücks 14 in die entgegengesetzte Umfangsrichtung U (also in die Schließstellung) wirken die Gleitflächen 34 mit den Kontaktflächen 36 derart zusammen, dass die Greifelemente 22 zunehmend radial nach innen verschwenkt werden. Bevorzugt sind die Gleitflächen 34 und/oder die Kontaktflächen 36 in Umfangsrichtung U schräg verlaufend ausgebildet, d.h. beide Flächen 34,36 weisen eine radiale Komponente und eine Umfangskomponente auf. Zur einfacheren Handhabung beim Schließen bzw. Öffnen des Rohrendstücks 10 können die Gleitflächen 34 und Kontaktflächen 36 an den sich berührenden Seiten mit einem Schmier- oder Gleitmittel benetzt sein.
Die 4 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch das Rohrendstück 10 gemäß 1. Daraus wird ersichtlich, dass das erste und das zweite Rohrstück 12, 14 eine Umfangsnut 38 und eine Umfangsfeder 40 aufweisen. Die Nuten 38, 40 stehen zur relativen drehbeweglichen Lagerung des ersten und zweiten Rohrstücks 12, 14 miteinander in Eingriff. Die relative Drehbeweglichkeit ist in der 4 durch die entgegengesetzten Pfeilrichtungen 42 a,b links der Nuten 38, 40 angedeutet. Es versteht sich, dass je nachdem ob von der Schließstellung in die Offenstellung gedreht wird oder umgekehrt, sich die Drehrichtungen 42 a,b entsprechend umdrehen können.
Das erste und das zweite Rohrstück 12, 14 sind mittels eines Pulverbettverfahrens, also einem generativen Fertigungsverfahren (auch dreidimensionales Druckverfahren genannt), hergestellt. Als weitere generative Verfahren können auch so genannte Printverfahren genutzt werden, bei denen sich Flüssigkeiten (z.B. Monomere) durch die Einwirkung eines Lasers vernetzen. Auf diese Weise kann das Rohrendstück 10 bzw. das erste und das zweite Rohrstück 12, 14 derart hergestellt werden, dass diese unverlierbar miteinander gekoppelt sind. Das erste und das zweite Rohrstück 12, 14 können im Wege des Pulverbettverfahrens gleichzeitig generiert bzw. hergestellt werden. Das Rohrendstück 10 bzw. das erste und zweite Rohrstück 12, 14 sind aus einer Titan-Legierung im generativen Pulverbettverfahren hergestellt.
In 5 ist ein Beispiel eines Rohrverbindungssystems 44 dargestellt, das vier Rohrendstücke 10 gemäß 1 aufweist, deren jeweiligen erste Rohrstücke 12 alle miteinander kreuzförmig verbunden sind. Das Rohrverbindungssystem 44 umfasst ferner vier Rohre 46, die jeweils an ein Rohrendstück 10 angeschlossen sind. Es ist aus 5 ersichtlich, dass bei jedem Rohrendstück 10 das erste Rohrstück 12 in einem anschlussseitigen Bereich 48 gegenüber einem anschlussabgewandten Bereich 50 radial aufgeweitet ist.
Die 6 zeigt ein Rohrendstück 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform, mit einem ersten und einem zweiten Rohrstück13, 15. Die Rohrstückmittelachsen 16 der Rohrstücke 13, 15 verlaufen koaxial zueinander. Beide Rohrstücke 13, 15 weisen einen kreisrunden Querschnitt auf und sind gegeneinander drehbeweglich gelagert, wobei das zweite Rohrstück 15 außen an dem ersten Rohrstück 13 angeordnet ist.
An dem ersten Rohrstück 13 sind einenends Ausnehmungen 19 ausgebildet. Die Ausnehmungen 19 sind in einem anschlussseitigen Bereich des Rohrendstücks 11 ausgebildet. Insgesamt sind acht Ausnehmungen 19 regelmäßig (in gleichen Winkelabständen) über den Umfang des ersten Rohrstücks 13 verteilt. Die Ausnehmungen 19 weißen jeweils eine im Wesentlichen rechteckförmige Kontur auf. Mit anderen Worten: Die Ausnehmungen 19 sind als rechteckförmige Durchbrüche im ersten Rohrstück 13 geformt. Jede Ausnehmung 19 umfasst somit zwei axial verlaufende und zwei diese beiden Kanten 19a, 19b verbindende Kanten 19c, 19d, welche in Umfangsrichtung U verlaufen.
Die Ausnehmungen 19 sind einenends, also in der 6 im Bereich des linken offenen Endes 21 des ersten Rohrstücks 13, ausgebildet bzw. angeordnet. An dem zweiten Rohrstück 15 sind einenends elastische Greifelemente 23 ausgebildet. Insgesamt sind acht elastische Greifelemente 23 regelmäßig über den Umfang des zweiten Rohrstücks 15 verteilt angeordnet. Die elastischen Greifelemente 23 umfassen jeweils einen Kopf 25, der über einen elastischen Arm 27 an den Rohrstückkörper angeformt ist. Die elastischen Greifelemente 23 sind jeweils abschnittsweise durch zwei Spalte 29 bzw. von durch einen insgesamt U-förmigen Spalt 29 von dem restlichen Rohrstückkörper getrennt.
Die elastischen Greifelemente 23 sind einenends, also in der 6 an dem linken offenen Ende 21 des zweiten Rohrstücks 15, ausgebildet bzw. angeordnet. Die in Umfangsrichtung U regelmäßig verteilten Ausnehmungen 19 und Greifelemente 23 greifen jeweils ineinander ein. Dies bedeutet, dass jeweils einer Ausnehmung 19 ein Greifelement 23 zugeordnet ist und umgekehrt.
Im Unterschied zu den vorangehenden Figuren weist das Rohrendstück 11 an dem linken offenen Ende 21 einen Rand 31 auf. Der Rand 31 wird durch einen Streifen des ersten und zweiten Rohstückmaterials gebildet, der der sich in axialer Richtung unmittelbar an die Ausnehmungen 19 bzw. Greifelemente 23 anschließt. Durch den Rand 31 bzw. die Streifen wird die Stabilität des Rohrendstücks 11 vergrößert. Ferner sind Verstärkungsstege 33 aussenseitig an dem zweiten Rohrstück 15 ausgebildet, die sich in Längsrichtung erstrecken und für eine weitere Stabilisierung des Rohrstücks 15 sorgen. Das Rohrendstück 11 kann anderenends, also in der 6 am rechten offenen Ende beispielsweise an ein weiteres Rohrleitungssystem in herkömmlicherweise angeschlossen sein oder das Rohrendstück 11 kann selbst Teil eines Rohrleitungssystems sein. Das Rohrendstück 11 bzw. das erste und zweite Rohrstück 13, 15 sind aus einer Titan-Legierung im generativen Pulverbettverfahren hergestellt.
In 7 ist eine Vorderansicht in axialer Richtung auf das Rohrendstück 11 der 6 dargestellt. Das zweite Rohrstück 15 ist gegenüber dem ersten Rohrstück 13 um die Rohrstückmittelachsen 16 von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt drehbeweglich gelagert. In der 7 ist die ausschließlich die Schließstellung dargestellt. Die Funktionsweise bzw. das Wirkprinzip entspricht jedoch derjenigen in 2.
Durch Drehen des zweiten Rohrstücks 15 in die Schließstellung, werden die Greifelemente 23 in eine Position gebracht, bei der insbesondere deren Köpfe 25 zumindest teilweise durch die Ausnehmungen 19 und über die Innenseite des ersten Rohrstücks 13 hinaus radial nach innen ragen. In der Schließstellung bilden diejenigen Teile oder Abschnitte der Greifelemente 23, die über die Innenseite des ersten Rohrstücks 13 hinaus radial nach innen ragen (also insbesondere die Köpfe 25 der Greifelemente 23), Hindernisse in axialer Richtung.
Analog zur ersten Ausführungsform müssen die Greifelemente 23 zum Drehen des zweiten Rohrstücks 15 von der Schließstellung in die Offenstellung gegen die elastische Federkraft der Greifelemente 23 (insbesondere deren Greifarme 27) bewegt werden. Umgekehrt kann sich das zweite Rohrstück 15 selbsttätig von der Offenstellung in Umfangsrichtung U in die spannungsfreie Schließstellung zurück drehen. Im Unterschied zur 2 ist in 7 zusätzlich zu dem Rohrendstück 11 auch ein weiteres Rohr 46 im Querschnitt ersichtlich. Das weitere Rohr 46 weist im Bereich seines offenen Endes eine radial nach außen ragende Dichtungsaufnahme 47 auf, in der ein in 7 nicht sichtbarer Dichtungsring angeordnet ist. Die Dichtungsaufnahme 47 bzw. der darin angeordnete Dichtungsring dichten im eingebauten Zustand das weitere Rohr 46 gegen die Innenseite des ersten Rohrstücks 13 ab.
In 8 ist ein kleiner Ausschnitt der unteren Hälfte der 7 dargestellt. Hieraus wird ersichtlich, dass die Greifelemente 23 jeweils Gleitflächen 34 aufweisen und dass die Ausnehmungen 19 jeweils Kontaktflächen 36 aufweisen. Bei zunehmendem Drehen des zweiten Rohrstücks 15 in Umfangsrichtung U in die Offenstellung wirken die Gleitflächen 34 mit den Kontaktflächen 36 so zusammen, dass die Greifelemente 23 zunehmend radial nach außen verschwenkt werden. Bei einem Drehen des zweiten Rohrstücks 15 in die entgegengesetzte Richtung U (also in die Schließstellung) wirken die Gleitflächen 34 mit den Kontaktflächen 36 so zusammen, dass die Greifelemente 23 zunehmend radial nach innen verschwenkt werden. Die Gleitflächen 34 und/oder die Kontaktflächen 36 sind in Umfangsrichtung U schräg verlaufend ausgebildet. Der Kopf 25 des Greifelements 23 kann in der Schließstellung an die Kante 19a der Ausnehmung 19 des ersten Rohrstücks 13 stoßen. Diese Kante wirkt dann gewissermaßen wie ein Anschlag für das Greifelement 23 bzw. dessen Kopf 25. Es ist möglich, die Verstärkungsstege 33 ebenfalls derart zu positionieren, dass diese unterstützend als Anschläge dienen.
In 9 ist eine Seitenansicht eines Rohrverbindungssystems 45 dargestellt. Das Rohrverbindungssystem 45 umfasst das Rohrendstück 11 gemäß 6 und ein an das Rohrendstück 11 angeschlossenes weiteres Rohr 46. Der Schnittverlauf B-B zeigt als Ergebnis den Querschnitt gemäß 7. In der 9 sind die aussenseitig an dem zweiten Rohrstück 15 ausgebildeten Verstärkungsstege 33 ersichtlich, die wie die Ausnehmungen 19 und die Greifelemente 23 regelmäßig entlang des Umfangs des Rohrstücks 11 angeordnet sind.
Die 10 zeigt einen Längsschnitt durch das Rohrverbindungssystem 45 der 9 gemäß Schnittverlauf C-C. Das erste Rohrstück 13 ist in dem anschlussseitigen Bereich 48 (in 9 in etwa im Bereich des Schnittverlaufs B-B) gegenüber einem anschlussabgewandten Bereich 50 radial aufgeweitet. Dies ermöglicht es, dass der freie Strömungsquerschnitt beim Durchgang durch das Rohrverbindungssystems 45 keine wesentliche Querschnittsänderung erfährt (die Innendurchmesser des weiteren Rohres D1 und des ersten Rohstücks D2 im anschlussabgewandten Bereich 50 sind in etwa gleich groß). Durch den Querschnitt ist im Bereich des offenen Endes des weiteren Rohres 46 die radial nach außen ragende Dichtungsaufnahme 47 ersichtlich, in der ein Dichtungsring 49 angeordnet ist. In den sich radial nicht ausweitenden Bereichen sind die Rohrstücke 13, 15 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
In 11 ist schließlich ein weiteres Beispiel eines Rohrverbindungssystems 51 dargestellt, das drei Rohrendstücke 11 gemäß 6 aufweist, deren jeweiligen erste Rohrstücke 13 alle miteinander T-förmig und fluidführend verbunden sind.
Während die Erfindung in den Zeichnungen im Detail und in der vorangegangenen Beschreibung illustriert wurde, ist es beabsichtigt, dass derartige Illustrationen und Beschreibungen lediglich illustrativ oder exemplarisch und nicht restriktiv sind, so dass die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.
In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisend“ nicht andere Elemente aus und der unbestimmte Artikel „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Alleinig der Umstand, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, beschränkt nicht den Gegenstand der Erfindung. Auch Kombinationen dieser Merkmale können vorteilhaft eingesetzt werden. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht den Umfang der Ansprüche beschränken.

Claims

Rohrendstück (10;11) mit einem Anschlussmechanismus zum Anschließen des Rohrendstücks (10;11) an ein Rohr (46), umfassend: a. ein erstes und ein zweites Rohrstück (12; 13, 14; 15) mit koaxial zueinander angeordneten Rohrstückmittelachsen (16), i. wobei das zweite Rohrstück (14; 15) gegenüber dem ersten Rohrstück (12; 13) um die Rohrstückmittelachsen (16) von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt drehbeweglich und unverlierbar gelagert ist, b. an dem ersten Rohrstück (12; 13) einenends ausgebildete Ausnehmungen (18; 19), c. an dem zweiten Rohrstück (14; 15) einenends ausgebildete elastische Greifelemente (22; 23), i. wobei die Greifelemente (22; 23) in der Schließstellung zumindest teilweise durch die Ausnehmungen (18; 19) und über die Innenseite (32) des ersten Rohrstücks (12; 13) hinaus radial nach innen ragen, ii. und wobei die Greifelemente (22; 23) in der Offenstellung derart radial nach außen verschwenkbar sind, dass die Greifelemente (22; 23) nicht mehr durch die Ausnehmungen (18; 19) ins Rohrstückinnere (30) ragen.
Rohrendstück (10; 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (22; 23) jeweils Gleitflächen (34) aufweisen, die bei zunehmendem Drehen des zweiten Rohrstücks (14; 15) in Umfangsrichtung (U) in die Offenstellung mit an den Ausnehmungen (18; 19) ausgebildeten Kontaktflächen (36) zusammenwirken, sodass die Greifelemente (22; 23) zunehmend radial nach außen verschwenkt werden.
Rohrendstück (10; 11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen (34) und/oder die Kontaktflächen (36) in Umfangsrichtung (U) schräg verlaufend ausgebildet sind.
Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (22; 23) beim Drehen des zweiten Rohrstücks (14; 15) von der Schließstellung in die Offenstellung gegen eine elastische Federkraft der Greifelemente (22; 23) verschwenkbar sind.
Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Rohrstück (12; 13, 14; 15) Umfangsnuten (38) und Umfangsfedern (40) aufweisen, die zur relativen drehbeweglichen Lagerung des ersten und zweiten Rohrstücks (12; 13, 14; 15) miteinander in Eingriff stehen.
Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (18; 19) und Greifelemente (22; 23) in Umfangsrichtung (U) regelmäßig verteilt sind.
Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrstück (12; 13) in einem anschlussseitigen Bereich (48) gegenüber einem anschlussabgewandten Bereich (50) radial aufgeweitet ist.
Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Rohrstück (12; 13, 14; 15) mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels eines Pulverbettverfahrens, hergestellt sind.
Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Rohrstück (12; 13, 14; 15) aus einem Material gefertigt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe: Titan- Legierung, Aluminium-Legierung, Kunststoff.
Rohrverbindungssystem (44; 45; 51), mit - einem Rohrendstück (10; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und - einem Rohr (46) an das das Rohrendstück (10; 11) anschließbar ist.