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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für Kältemittelleitungen, umfassend ein dicht mit einem ersten Leitungsendstück verbindbares erstes Kupplungsstück und ein dicht mit einem zweiten Leitungsendstück verbindbares zweites Kupplungsstück, die mittels einer Schraube derart zusammenfügbar sind, dass die Leitungsendstücke über je eine Bohrung in den Kupplungsstücken miteinander kommunizieren, wobei die Kupplungsstücke jeweils auf der zum anderen Kupplungsstück weisenden Seite eine Dichtfläche aufweisen, zwischen denen eine Dichtung angeordnet ist, die als metallischer Flachring mit einer zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang des Flachringes umlaufenden Sicke ausgebildet ist.
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Für die Anbindung von Kältemittelleitungen an Kreislaufkomponenten, zum Beispiel den Kompressor, sind zwei grundsätzliche Dichtkonzepte bekannt, die entweder auf eine radiale oder axiale Abdichtung zurückgreifen. Das radiale Konzept basiert in der Regel auf einem O-Ring in einer Nut zwecks radialer Abdichtung und findet ausschließlich bei Leitungen mit herkömmlichen Kältemitteln, zum Beispiel R134a und R1234yf, Anwendung. Für das axiale Konzept gibt es unterschiedliche Dichtmöglichkeiten, wobei die Abdichtung grundsätzlich auf einer axialen Fläche erzielt wird, zum Beispiel einem Dichtteller. Beispielsweise seien sogenannte Slim Line Sealing Washer (SLSW) für herkömmliche Kältemittel genannt.
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Jede Verbindungsstelle im Gesamtkreislauf einer mit Kältemittel arbeitenden Anlage weist eine Permeation von Kältemittel auf. Je nach Dichtkonzept ist diese unterschiedlich groß, wobei gummibasierte Dichtungen einen grundsätzlich höhere Permeation zulassen als metallische Dichtungen. Metallische Dichtungen haben kaum messbare Permeation in der Größenordnung < 0,1 g/a aufzuweisen. Allerdings ist ein metallisches Dichtkonzept für herkömmliche Kältemittel, beispielsweise R134a und R1234yf, bislang nicht bekannt.
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Aus der
EP 1 445 529 B1 ist eine unter der Bezeichnung ContiLock R auch handelsüblich erhältliche gattungsgemäßen Verbindungsanordnung für Kältemittelleitungen bekannt, bei der die Leitungsendstücke zweier Kühlmittelleitungen mit je einem Kupplungsstück dicht verbunden und beide Kupplungsstücke mittels einer Schraube zusammenfügbar sind. Zwischen den jeweils auf der zum anderen Kupplungsstück weisenden Dichtflächen ist ein metallischer Flachring als Dichtung angeordnet, der eine Verlierersicherung in Form eines umspritzten Kunststoffbauteils aufweist. Dies ist verhältnismäßig kostenintensiv.
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Ferner ist aus der
DE 299 08 541 U1 eine Verbindungsanordnung für Kältemittelleitungen, insbesondere für mit CO2 betriebene Kraftfahrzeugklimaanlagen, bekannt, bei der die Leitungsendstücke zweier Kühlmittelleitungen mit je einem Kupplungsstück versehen sind. Beide Kupplungsstücke weisen jeweils auf der zum anderen Kupplungsstück weisenden Seite eine radial verlaufende Dichtfläche auf, wobei zwischen diesen Dichtflächen ein metallischer Flachring mit einer umlaufenden Sicke eingesetzt ist. Der mit einer umlaufenden Sicke versehene metallischer Flachring wird durch eine Verschraubung der beiden Kupplungsstücke zusammengedrückt und sorgt für die notwendige Axialabdichtung der Verbindungsanordnung. Die Verschraubung der beiden Kupplungsteile erfolgt dadurch, dass ein Kupplungsstück mit einem Außengewinde versehen ist, auf das eine mit dem zweiten Kupplungsstück verbundene Überwurfmutter geschraubt wird. Nachteilig bei einer derartigen Verbindungsanordnung ist die sehr aufwändige Montage oder Demontage, insbesondere bei beengten Raumverhältnissen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung für Kältemittelleitungen dahingehend weiterzubilden, dass sie trotz vergleichbarer Dichtigkeit zu geringeren Kosten herstellbar ist, sich für unterschiedlichste Kältemittel eignet und überdies leicht montierbar ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung einer Verbindungsanordnung für Kältemittelleitungen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, dass das erste Kupplungsstück einen die Bohrung koaxial umgebenden und über die Dichtfläche vorstehenden Einsteckzapfen aufweist, welcher in einen Einsteckabschnitt der Bohrung des zweiten Kupplungsstücks einsteckbar ist und die Dichtung entlang des Innenumfanges mehrere sich radial über den Innenumfang nach innen erstreckende Klemmvorsprünge aufweist, mittels derer die Dichtung gegen Verlieren gesichert auf dem Einsteckzapfen festklemmbar ist.
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Im Vergleich zu der aus der
EP 1 445 529 B1 bekannten Verbindungsanordnung wird damit ein Kupplungsteil dahingehend modifiziert, dass es den vorstehenden Einsteckzapfen aufweist, auf dem vorzugsweise im an den Korpus des Kupplungsteils angrenzenden Fußbereich des Einsteckzapfens die Dichtung klemmend befestigbarer ist, sodass sie auch ohne zusätzliche Kunststoffbauteile verliersicher und bereits in der erforderlichen Einbauposition auf dem Kupplungsteil vormontiert werden kann. Nach Einstecken des Einsteckzapfens in einen entsprechend konfigurierten Einsteckabschnitt der Bohrung des zweiten Kupplungsstücks befindet sich die Dichtung unmittelbar in der für ihre Funktion erforderlichen Position zwischen den beiden Dichtflächen der durch Einstecken verbundenen Kupplungsteile. Zusätzliche Fixierungsbauteile sind nicht mehr erforderlich. Wenn nun in an sich bekannter Weise die Schraube zum Verbinden beider Kupplungsstücke angezogen wird, wird auf die Dichtung der notwendige Anpressdruck ausgeübt, sodass die gewünschte Abdichtung mit äußerst geringer Permeation bewirkt wird. Im Ergebnis wird eine hochdichte Verbindungsanordnung für Kältemittelleitungen geschaffen, die sich außerordentlich einfach handhaben und verbinden lässt. In entsprechend umgekehrter Weise kann nach Lösen der Schraube die Verbindungsanordnung auch wieder geöffnet werden.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung weist die Dichtung 3 regelmäßig entlang des Innenumfanges angeordnete Klemmvorsprünge auf, die so voneinander beabstandet sind, dass der Einsteckzapfen zwischen diesen klemmend einführbar ist.
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Das freie Ende der Klemmvorsprünge ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zum Zwecke des leichteren aufschieben auf den Einsteckzapfen um einen Winkel von mindestens 90° bis etwa 98° umgebogen ausgeführt, wobei ein Winkel von etwa 95° als besonders vorteilhaft angesehen wird.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das zweite Kupplungsstück, in welches der Einsteckzapfen des ersten Kupplungsstücks eingesteckt wird, im Bereich der in die Dichtfläche einmündenden Öffnung des Einsteckabschnittes mit einer Anschrägung bzw. Fase versehen, die beim Zusammenfügen der beiden Kupplungsstücke das umgebogene freie Ende der Klemmvorsprünge aufnimmt.
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Die Dichtung kann insbesondere aus einem oberflächenbeschichteten Federstahl hergestellt sein, wobei die Beschichtung dem Ausgleich von Oberflächenrauheiten dient. Diese Beschichtung kann beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gebildet sein.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Dichtflächen seitlich versetzt von der Schraube auf der zur Mittelachse gegenüberliegenden Seite der Schraube angeordnet, sodass die Verbindungsanordnung besonders kompakt ausgestaltet sein kann.
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Darüber hinaus kann zwischen den Kupplungsstücken in einem Abstand zur Schraube ein nicht komprimierbares Auflager angeordnet sein, welches derart angeordnet ist, dass beim Verschrauben der Kupplungsstücke eine Hebelwirkung zum Zusammenpressen der Dichtflächen und der zwischen diesen befindlichen Dichtung entsteht. Das Auflager kann beispielsweise als integraler Vorsprung an der Dichtfläche eines der Kupplungsstücke herausgearbeitet sein.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass sich die Dichtflächen radial erstrecken.
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Die Erfindung wird in weiteren Einzelheiten und Details nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 die Seitenansicht einer Verbindungsanordnung gemäß der Erfindung;
- 2 den Schnitt durch die Verbindungsanordnung gemäß 1;
- 3 die Einzelheit B in 2 in vergrößerter Darstellung;
- 4 die Seitenansicht der Dichtung gemäß der Erfindung;
- 5 die Aufsicht auf die Dichtung gemäß 4;
- 6 den Schnitt entlang der Linie A-A in 5 in vergrößerter Darstellung.
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Aus den 1 und 2 ist eine Verbindungsanordnung 1 für Kältemittelleitungen ersichtlich, die 2 miteinander verbundene Kupplungsstücke 2, 3 umfasst, in welche nicht dargestellte Leitungsendstücke der Kältemittelleitungen dicht eingefügt werden. Die Kältemittelleitungen werden dabei in den beiden Kupplungsstücken 2, 3 in entsprechenden Bohrungen 20, 30 abgedichtet aufgenommen, die im dargestellten zusammengefügten Zustand der beiden Kupplungsstücke 2, 3 miteinander zur Ausbildung einer Verbindung zwischen den Leitungsendstücken kommunizieren.
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Zur Abdichtung der durch Verbindung der beiden Kupplungsstücke 2, 3 gebildeten Verbindungsanordnung 1 weist das in der Darstellung gemäß 2 untere erste Kupplungsstück 3 in Fortsetzung der Bohrung 30 für das nicht dargestellte aufgenommene Leitungsendstück einen die Bohrung 30 koaxial umgebenden und in Richtung auf das zweite Kupplungsstück 2 vorstehenden zylindrischen Einsteckzapfen 32 auf. Dieser Einsteckzapfen 32 ist in einen entsprechend dimensionierten Einsteckabschnitt 22 der Bohrung 20 des zweiten Kupplungsstücks 2 eingesteckt und damit lageorientiert verbunden.
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Zwischen den beiden Kupplungsstücken 2, 3 befinden sich auf den einander zugewandten Oberflächen der Kupplungsstücke 2, 3 im Bereich der Peripherie des Einsteckzapfen 32 sowie des Einsteckabschnittes 22 radiale Dichtflächen 23, 33, zwischen denen eine aus den 4 bis 6 ersichtliche Dichtung 4 positioniert ist.
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Die Dichtung 4 wird von einem metallischen Flachring gebildet, der zum Ausgleich von Oberflächenrauheit mit einer Oberflächenbeschichtung zum Beispiel aus Kunststoff versehen ist, wobei der Flachring selbst aus einem geeigneten Federstahl hergestellt ist.
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Ausgehend von einem Außenumfang 41 zum Innenumfang 42 weist dabei die ringförmige Dichtung 4 eine Sicke 43 auf.
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Wie insbesondere aus der 5 zu erkennen, erstrecken sich über den Innenumfang 42 radial nach innen vorstehend drei unter gleichen Winkeln zueinander angeordnete Klemmvorsprünge 44, zwischen denen ein Freiraum verbleibt, der an den Durchmesser des Einsteckzapfens 32 derart angepasst ist, dass die Dichtung mittels der Klemmvorsprünge 44 auf dem Einsteckzapfen 32 festklemmbar ist.
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Es ist von daher möglich, bereits vor dem Verbinden der beiden Kupplungsstücke 2, 3 die Dichtung 4 klemmend mittels der Klemmvorsprünge 44 in der zur Abdichtung zwischen den Dichtflächen 33, 23 vorgesehenen Position auf dem Einsteckzapfen 32 benachbart zur Dichtfläche 33 vorzumontieren, wobei die Dichtung 4 aufgrund der Klemmkräfte in dieser Position auf dem ersten Kupplungsstück 3 verliersicher gehalten wird.
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Um das Aufschieben der Dichtung 4 auf den Einsteckzapfen 32 zu erleichtern, ist überdies das freie Ende 440 der Klemmvorsprünge 44 um einen Winkel α von beispielsweise 95° gegenüber dem geradlinigen Verlauf der Dichtung umgebogen ausgeführt, siehe 6.
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Wenn die beiden Kupplungsstücke 2, 3 wie in 2 dargestellt zusammengefügt werden, befindet sich die Dichtung 4 in der anhand der 3 vergrößert ersichtlichen Position zwischen den beiden Dichtflächen 23, 33 und die umgebogenen freien Enden 440 der Klemmvorsprünge 44 werden in einer entsprechenden Anschrägung 220 der in die Dichtfläche 23 einmündenden Öffnung des Einsteckabschnittes 22 des zweiten Kupplungsstücks 2 aufgenommen.
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Durch die im Querschnitt der Dichtung vorgesehene Sicke 43 wird die aus der vergrößerten Darstellung gemäß 3 ersichtliche Kollision mit der Dichtfläche 33 in eine entsprechende Vorspannung der Dichtung 4 umgewandelt, die für eine gute Dichtwirkung der Dichtung 4 verantwortlich ist.
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Die mit dem nötigen Anpressdruck erfolgende Verbindung der beiden Kupplungsstücke 2, 3 in der aus der 2 ersichtlichen Position wird sodann über eine hier nicht dargestellte Schraube bewirkt, die durch eine Bohrung 31 im ersten Kupplungsstück 3 in eine damit fluchtende Gewindebohrung 21 im zweiten Kupplungsstück 2 eingeschraubt wird.
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Dabei befindet sich die Schraubachse in Bezug auf die Mittelachse der beiden Kupplungsstücke 2, 3 auf der gegenüberliegenden Seite zu den Dichtflächen 23, 33 und überdies liegen beide Kupplungsstücke 2, 3 auf einem integral am ersten Kupplungsstück 3 ausgebildeten Auflager 34 auf, welches als Drehpunkt wirkt, sobald die nicht dargestellte Schraube angezogen wird. Dadurch wird eine beim Verschrauben der Kupplungsstücke 2, 3 Hebelwirkung erzeugt, die die Dichtflächen 23, 33 sowie die dazwischen befindliche metallische Dichtung 4 zusammenpresst. Es versteht sich, dass das Auflager 34 auch am gegenüberliegenden zweiten Kupplungsstück 2 oder in Form eines separaten Bauteiles vorgesehen sein kann.
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Mit der vorangehend erläuterten Verbindungsanordnung können Leitungsendstücke einer Kältemittelleitung lösbar und nahezu ohne Permeation und damit einhergehenden Kältemittelverlust an der Verbindungsstelle verbunden werden, wobei ein Kältemittelverlust < 0,1 g/a ohne weiteres erzielbar ist. Die Verbindungsanordnung erzielt dadurch eine besonders gute SAE-Einstufung, wobei keine Querschnittsreduzierung durch die Dichtung im Vergleich zu konventionellen Lösungen mit O-Ringen in Kauf genommen werden muss.
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Die Verbindungsanordnung weist eine verlierersichere Befestigung der Dichtung ohne zusätzliche Komponenten auf und kann von daher zu besonders geringen Kosten produziert werden, wobei jedoch die Kupplungsstücke nach wie vor als sogenannte Plug & Play Lösung besonders einfach miteinander verbunden werden können.
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Die Verbindungsanordnung kann außer für Kältemittelleitungen selbstverständlich auch für eine Vielzahl weiterer Flüssigkeiten und Gase führenden Leitungsverbindungen verwendet werden und kann in unterschiedlichen Nennweiten hergestellt werden. Sie eignet sich auch für den Einsatz mit Kältemitteln wie R744, ohne dass es ein zusätzliches Bauteil für die Verlierersicherung bedürfte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1445529 B1 [0004, 0010]
- DE 29908541 U1 [0005]
