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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschließen eines Rohres oder Schlauches, bevorzugt einer Kapillare.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, zum Anschließen eines Rohres oder Schlauches, bevorzugt einer Kapillare, oder zum Verbinden zweier Kapillare entsprechende Vorrichtungen, auch „Fitting“ genannt, zu verwenden. Durch die Verschraubung der Vorrichtung mit einer entsprechend ausgebildeten Anschlussgewindebuchse kann ein in dem Fitting aufgenommenes Dichtelement mit hoher Anpresskraft auf eine ihm gegenüberliegende Wandung der Anschlussgewindebuchse angedrückt werden. Die
DE 10 2009 022 368 B3 sowie die
WO 2017/194193 A1 offenbaren jeweils ein derartiges Fitting für das Verbinden von Kapillaren.
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Ferner ist es bekannt, Fitting-Systeme für Kapillare, Rohr- oder Schlauchanschlüsse derart auszubilden, dass analog zu einer Ratsche zumindest in eine Einschraubrichtung der Vorrichtung beziehungsweise des Fittings ein Drehmoment nur bis zu einem vorgegebenen Grenzwert/Schwellwert übertragen werden kann. Diese Vorrichtungen werden auch als „Drehmoment-Fittings“ bezeichnet. Ihre Einsatzgebiete reichen weit. Kapillaranschlüsse werden in Baugruppen mit geringem Bauraum eingesetzt, die keinen Platz für Standardfittings bieten und mit Drehmomentschlüsseln angezogen werden müssen. Auch zum Vereinfachen von Handhabungen, wie bei Wartungsintervallen, in denen Replacement-Schläuche, Rohre und/oder Kapillare häufig getauscht werden müssen, dienen diese.
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Jedoch stoßen bekannte Drehmomentfittings an ihre Grenzen. Diese Grenzen stellen für Anwender von Drehmomentfittings sogar Ausschluss-Kriterien dar, und zwar insbesondere mit Blick auf anspruchsvolle Anwendungen, wie etwa in der Chemie-, Pharma- und Medizintechnik, z.B. Fachgebiete für HPLC- und Analytik-Systeme, aber auch z.B. in der Lebensmittelindustrie. Für solche Anwendungen sind die im Folgenden aufgeführte Nachteile inakzeptabel.
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Bekannte Drehmoment-Fittings sind üblicherweise zweiteilig aufgebaut. Ein Innenteil wirkt als tragendes Kernelement mit Gewinde, während ein Außenteil, das als Kappenelement ausgebildet ist, als Griffstück dient. Beide Komponenten, Kernelement und Kappenelement, sind aus Kunststoff gefertigt. Die Drehmomentfunktion zwischen dem Kernelement mit Gewinde und dem Kappenelement mit Griffstück ist eine Überlast-Ratschen-Kopplung. Beim Festziehen des Drehmomentfittings in einer Schraubverbindung federn freistehende, elastische Kunststoff-Federelemente beim Erreichen des Schwellwertes des Drehmomentes nach. Mit anderen Worten „ratscht“ die Kunststoffkappe gegen den Kunststoffkern durch. Beim Lösen der Schraubverbindung verhaken sich diese Federelemente so, dass das Fitting sich abschrauben lässt.
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Ein Vorteil der Drehmomentfittings ist deren Funktion beim Zurückfedern des Kunststoffes, der zwischen Kern- und Kappenelement als Federelement ausgebildet ist, und so auf einfache Art ein Ratschen-Element bildet. Ein weiterer Vorteil ist das wirtschaftliche Fertigen von Kernelement und Kappenelement des Drehmomentfittings aus Kunststoff mittels etabliertem Ku nststoffspritzguss.
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Ein Nachteil eines solchen Drehmomentfitting-Aufbaus ist, dass das Kernelement aus Kunststoff besteht. Kunststoffgewinde weisen regelmäßig ein ungünstiges Setzverhalten auf. Der Fitting-Sitz muss daher in der Schraubverbindung geprüft werden, da andernfalls Leckage oder Totvolumen im Anschlusssystem entstehen können. Weiterhin wird bei Gewindevarianten oder Designänderungen am stirnflächigen Anschluss des Kernelements für jeden Herstellvorgang ein neues Spritzgusswerkzeug benötigt.
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Darstellung der Erfindung
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Anschließen eines Rohres oder Schlauches, bevorzugt einer Kapillare, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Anschließen eines Rohres oder Schlauches, bevorzugt einer Kapillare, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Anschließen eines Rohres oder Schlauches, bevorzugt einer Kapillare, vorgeschlagen, umfassend ein Kernelement mit einem Gewindebereich zum Verbinden mit einer Anschlussbuchse, und ein sich in einer Längsrichtung versetzt zum Gewindeabschnitt in Umfangsrichtung um das Kernelement erstreckendes Kappenelement, wobei das Kernelement und das Kappenelement derart miteinander drehgekoppelt sind, dass ein auf das Kappenelement aufgebrachtes Drehmoment auf das Kernelement übertragen wird und oberhalb eines Schwellwerts des Drehmoments in einer Einschraub-Drehrichtung des Kernelements anstelle der Momentenübertragung eine Relativbewegung des Kappenelements relativ zum Kernelement erfolgt. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Kernelement und dem Kappenelement ein Zwischenelement zum Bereitstellen der Kopplung zwischen dem Kernelement und dem Kappenelement angeordnet.
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Dadurch dass zwischen dem Kernelement und dem Kappenelement ein Zwischenelement zum Bereitstellen der Kopplung zwischen dem Kernelement und dem Kappenelement vorgesehen ist, kann dem Kernelement ein Material zugewiesen sein, das sich insbesondere in Hinblick auf die Verschraubung eignet. So kann ein Setzverhalten des Gewindeabschnitts des Kernelements im Vergleich zum Stand der Technik reduziert sein. Gleichzeitig kann das Zwischenelement hinsichtlich einer „Ratschen-Funktion“ zwischen dem Zwischenelement und dem Kappenelement durch Auswahl eines von dem Kernelement verschiedenen Materials weiter verbessert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kernelement ein Metall oder eine Metalllegierung auf. Auf Metallgewinde können weitaus größere Kräfte aufgebracht und von diesen übertragen werden als bei Drehmomentfittings mit Kunststoffkernelement bzw. Kunststoffgewinde. Ferner zeigen Metalle ein geringeres Setzverhalten, insbesondere im Vergleich zu Kunststoffmaterialien. Dies erlaubt gegenüber herkömmlichen Drehmomentfittings unter anderem eine erhöhte Langzeit-Stabilität. Durch das Ausbilden des Kernelements als Metallteil mit Gewinde können die Nachteile des Setzverhaltens bei Kunststoffgewinden überwunden werden. Weiterhin kann das Kernelement als Drehteil gefertigt sein. Konstruktive Änderungen können derart ohne Weiteres umgesetzt werden, ohne Werkzeugkosten für ein neues oder aufwendig geändertes Kunststoffspritzguss-Werkzeug zu bedingen. Auf ein Kernelement aus Metall mit Metallgewinde können größere Kräfte wirken als auf ein herkömmliches Kernelement mit Kunststoffgewinde.
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Alternativ kann das Kernelement auch ein Kunststoffmaterial aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kappenelement ein Kunststoffmaterial auf und/oder das Zwischenelement weist ein Kunststoffmaterial auf. Dadurch können die vorteilhaften Eigenschaften von Kunststoffen hinsichtlich der Kopplung zwischen dem Zwischenelement und dem Kopplungselement sowie dem Zwischenelement und dem Kernelement genutzt werden.
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Vorteilhafterweise ist das Kunststoffmaterial des Kernelements, des Zwischenelements und/oder des Kappenelements ein mit einem Verstärkungsstoff, bevorzugt Keramik, Glas oder Kohlenstoff, verstärktes Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Verbundwerkstoff.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zwischenelement fest an dem Kernelement angeordnet, wobei bevorzugt das Zwischenelement eine Umspritzung, bevorzugt eine Kunststoff-Umspritzung, des Kernelements ist. Dadurch kann in einfacher Weise eine feste Verbindung zwischen Kernelement und Zwischenelement erzielt werden, welche insbesondere eine dauerhafte Drehmomentübertragung zwischen dem Kernelement und dem Zwischenelement ermöglicht.
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Alternativ kann das Zwischenelement auch via 3D-Druck, Sintern oder Pressen auf das Kernelement aufgebracht sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in einem Formschlussabschnitt in Umfangsrichtung ein Formschluss zwischen dem Zwischenelement und dem Kernelement ausgebildet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich das Zwischenelement auch bei hohen Drehmomenten nicht von dem Kernelement löst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zwischenelement zumindest ein mit einem Eingriffsbereich des Kappenelements in Eingriff stehendes elastisches Federelement auf, bevorzugt eine Vielzahl von in Umfangsrichtung bevorzugt gleichmäßig verteilten Federelementen, wobei das mindestens eine elastische Federelement derart ausgebildet ist, dass unterhalb des Schwellwerts eine Momentübertragung in beide Drehrichtungen erfolgen kann, und oberhalb des Schwellwerts in der Einschraub-Drehrichtung das Federelement eine elastische Verformung erfährt, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Kappenelement und dem Zwischenelement ermöglicht ist. Bevorzugt ist das Federelement ferner derart ausgebildet, dass entgegen der Einschraub-Drehrichtung stets eine Drehmomentübertragung erfolgen kann.
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Alternativ kann das Kappenelement zumindest ein mit einem Eingriffsbereich des Zwischenelements in Eingriff stehendes elastisches Federelement aufweisen, bevorzugt eine Vielzahl von in Umfangsrichtung bevorzugt gleichmäßig verteilten Federelementen, wobei das elastische Federelement derart ausgebildet ist, dass unterhalb des Schwellwerts eine Momentübertragung in beide Drehrichtungen erfolgt, und oberhalb des Schwellwerts in der Einschraub-Drehrichtung das Federelement eine elastische Verformung erfährt, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Kappenelement und dem Zwischenelement ermöglicht ist. Bevorzugt ist das Federelement ferner derart ausgebildet, dass entgegen der Einschraub-Drehrichtung stets eine Drehmomentübertragung erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise ist das Kernelement als Drehteil ausgebildet. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige Fertigung des Kernelements sowie ad hoc Designänderungen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist, bevorzugt an dem Kernelement, ferner ein Dichtelement, ein Druckstück, eine Verdrehsicherung, eine Kindersicherung, und/oder eine Sollbruchstelle vorgesehen ist. Dadurch können die Funktionalität der Vorrichtung weiter verbessert und spezifische Anwendungen ermöglicht werden.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Anschließen einer Kapillare;
- 2 schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung aus 1; und
- 3 schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 1 mit eingesetzter Kapillare und Hülse.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird entsprechend verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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In 1 ist schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Anschließen einer Kapillare gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist ein Kernelement 2 mit einem Gewindebereich 20 zum Verbinden mit einer Anschlussgewindebuchse und ein sich in einer Längsrichtung 5 versetzt zum Gewindeabschnitt 20 in Umfangsrichtung, bezogen auf die Längsrichtung um das Kernelement 2, erstreckendes Kappenelement 3. Das Kernelement 2 und das Kappenelement 3 sind dabei derart miteinander drehgekoppelt, dass ein auf das Kappenelement 3 aufgebrachtes äußeres Drehmoment auf das Kernelement 2 übertragen wird, wobei oberhalb eines Schwellwerts des Drehmoments in einer Einschraub-Drehrichtung des Kernelements 2 anstelle der Momentenübertragung eine Relativbewegung des Kappenelements 3 relativ zum Kernelement 2 erfolgt, wie in Hinblick auf 2 näher beschrieben.
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2 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Vorrichtung 1 aus 1. Zwischen dem Kernelement 2 und dem Kappenelement 3 ist ein Zwischenelement 4 zum Bereitstellen der Kopplung von dem Kernelement 2 zu dem Kappenelement 3 vorgesehen.
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Das Kernelement 2 weist eine Metalllegierung auf. Das Kappenelement 3 weist ein Kunststoffmaterial auf. Das Zwischenelement 4 weist ein von dem Kappenelement 3 typischerweise verschiedenes Kunststoffmaterial auf.
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Das Zwischenelement 4 ist fest an dem Kernelement 2 angeordnet, wobei das Zwischenele-ment 4 hierbei eine auf das Kernelement 2 aufgebrachte Kunststoff-Umspritzung ist.
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Zur Verbesserung der Drehmomentübertragung zwischen dem Kernelement 2 und dem Zwischenelement kann in einem Formschlussabschnitt (nicht gezeigt) in Umfangsrichtung ein Formschluss zwischen dem Zwischenelement 4 und dem Kernelement 2 ausgebildet sein.
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Das Zwischenelement 4 weist eine Vielzahl von um die Umfangsrichtung beabstandet von-einander angeordneten, mit einem Eingriffsbereich des Kappenelements 3 in Eingriff stehenden elastischen Federelementen 40 auf. Diese sind derart ausgebildet, dass unterhalb des Schwellwerts eine Momentenübertragung zwischen dem Zwischenelement 4 und dem Kappenelement 3 via der Federelemente 40 in beide Drehrichtungen erfolgten kann, und oberhalb des Schwellwerts in der Einschraub-Drehrichtung des Gewindeabschnitts 20 des Kern-elements 2 die Federelemente 40 eine elastische Verformung erfahren können, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Kappenelement 3 und dem Zwischenelement 4 und mithin zwischen dem Kernelement 2 und dem Kappenelement 3 ermöglicht ist. Mit anderen Worten ist dadurch eine Ratschen-Funktion bereitgestellt. Die Federelemente 40 sind ferner derart ausgebildet, dass entgegen der Einschraub-Drehrichtung stets eine Drehmomentübertragung erfolgen kann.
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Das typischerweise metallene Kernelement 2 ist hier als Drehteil ausgebildet.
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3 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 aus 1 mit eingesetzter, einen Stopper 8 aufweisender Kapillare 6 auf der Seite des Kappenelements 3 und eingesetzter Hülse 7 auf Seite des Gewindeabschnitts 20.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Kernelement
- 20
- Gewindeabschnitt
- 21
- Axiale Durchführung
- 22
- Sackloch
- 3
- Kappenelement
- 4
- Zwischenelement
- 40
- Federelement
- 5
- Längsrichtung
- 6
- Erste Kapillare
- 7
- Hülse
- 8
- Stopper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009022368 B3 [0002]
- WO 2017/194193 A1 [0002]
