-
Die Erfindung betrifft einen Verschlussstopfen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Messgerät für die Prozess- oder Automatisierungstechnik mit einem solchen Verschlussstopfen.
-
In der Prozess- und Automatisierungstechnik, insbesondere bei Pneumatikapplikationen werden häufig Druckmessgeräte bzw. -sensoren eingesetzt, die im Vergleich zu Hochdruckgeräten in der Hydraulik (bis 600 bar) nur bis zu Drücken von ca. 25 bar eingesetzt werden. Diese Messgeräte sowie eine Vielzahl anderer Sensortypen, die zur Überwachung von Pneumatiksystemen eingesetzt werden, wie z.B. Temperatur, Luftbeschaffenheit, Feuchte, Strömungsgeschwindigkeit etc., bestehen wegen dieser aus Sicht der Automatisierungstechnik relativ geringen Drücken typischerweise aus einem Kunststoffgehäuse. In diesem Kunststoffgehäuse sind eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen, um das Messgerät über eine Stich- oder Durchgangsleitung mit dem System zu verbinden. Diese Verbindung wird zumeist über eine Gewindeverbindung hergestellt. Hierfür sind in die Öffnungen entsprechende Gewindehülsen aus Metall eingebracht.
-
Für den Fall, dass eine der Öffnungen zum Verbinden mit dem System nicht gebraucht wird, wird in diese dann ein Blind- bzw. Verschlussstopfen eingeschraubt, um die Öffnung dicht zu verschließen. Problematisch ist hierbei, dass der Blind- bzw. Verschlussstopfen im Gegensatz zu Pneumatik-Verschraubungen keinen Anschlag auf bzw. in der Hülse hat und somit bis vorne durchgeschraubt werden kann, wodurch neben den radialen Kräften auch axiale Kräfte in die Gewindehülse eingebracht werden, sofern ein Schraubendreher ohne Drehmomentbegrenzung zum Einsatz kommt. Die Verbindung zwischen den beiden Teilen sowie die dort befindliche Dichtung kann dadurch beschädigt werden.
-
Aus dem Stand der Technik, bspw. aus der
DE 100 42 640 A1 , sind drehmomentbegrenzende Ratschenmechanismen bekannt, deren Umsetzung jedoch bei einem vergleichsweise einfachen Teil wie einem Verschlussstopfen zu aufwendig ist.
-
Weiterhin ist aus der
DE 101 32 973 B4 bekannt, ein Eingriffsmittel als Einbuchtung zum Einstecken eines Werkzeuges auszuführen, die quer zur Drehachse von außen in ein Verschlusselement hineinreicht, und die Einbuchtung in ihrer Form so auszubilden, dass das Werkzeug beim Aufdrehen hinter einen Vorsprung greift und sich an einer dem Vorsprung gegenüberliegenden Abstützfläche abstützt, während das Werkzeug beim Zudrehen aus der Einbuchtung herausdreht.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einen Verschlussstopfen vorzuschlagen, der auf einfache Weise in eine Öffnung eingeschraubt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass aufgrund eines zu großen Drehmoments im Bereich der Schraubverbindung Beschädigungen hervorgerufen werden, sowie ein Messgerät für die Prozess- oder Automatisierungstechnik, dessen Öffnung mit einerm solchen Verschlussstopfen unter den genannten Bedingungen zu verschließen ist.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verschlussstopfen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Messgerät mit einem solchen Verschlussstopfen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Ausgangspunkt ist, dass die nach außen zeigende Stirnfläche des Verschlussstopfens eine schlitzartige Vertiefung mit zumindest zwei Seitenflächen zum Eingriff eines Schlitzschraubendrehers aufweist, wie es von herkömmlichen Schlitzschrauben bekannt ist.
-
Erfindungsgemäß sind nun die zwei Seitenflächen der schlitzartigen Vertiefung jeweils in zwei Abschnitte unterteilt, wobei in einem ersten Abschnitt die Seitenflächen jeweils senkrecht, d.h. parallel zur Längsachse des Verschlussstopfens, verlaufen und in einem zweiten Abschnitt die Seitenflächen jeweils einen schrägen, d.h. gewinkelten Verlauf, oder einen abgerundeten Verlauf aufweisen. Ein abgerundeter Verlauf bedeutet hierbei, dass der Seitenflächenabschnitt von einem senkrechten in Richtung eines waagerechten Verlaufs gewölbt ausgebildet ist. Wesentlich ist dabei, dass die beiden ersten und zweiten Abschnitte in der schlitzartigen Vertiefung schräg gegenüberliegend angeordnet sind, so dass beim Eingriff des Schraubendrehers die Kraftübertragung auf den Verschlussstopfen in einer ersten Drehrichtung ausschließlich über die senkrecht verlaufenden ersten Abschnitte der Seitenflächen erfolgt und in einer zweiten Drehrichtung ausschließlich über die schrägen bzw. abgerundeten zweiten Abschnitte der Seitenflächen erfolgt.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Im Außenbereich die Seitenflächen im zweiten Abschnitt eine Schräge von 10° bis 80° aufweisen, vorzugsweise 45°. Dieser Winkel nimmt dann nach innen bis zum senkrechten Verlauf der Seitenflächen im ersten Abschnitt stetig zu.
-
Kern der Erfindung ist es, dass vorzugsweise in der Richtung, in der der Verschlussstopfen eingeschraubt wird, die Übertragung der Kraft vom Schraubendreher über die Seitenflächen auf den Verschlussstopfen über die Schräge bzw. Wölbung erfolgt, was zur Folge hat, dass der Schraubendreher ab einer gewissen Kraft, die sich bspw. durch einen axialen Anschlag erhöht, gewissermaßen über die Schräge bzw. Wölbung abrutscht und damit der Verschlussstopfen nicht mit einer noch höheren Kraft weiter angezogen, d.h. eingeschraubt werden kann. Über den Winkel bzw. den Grad der Wölbung lässt sich dann die maximal aufbringbare Kraft einstellen. Hingegen beim Lösen des Verschlussstopfens erfolgt die Übertragung der Kraft vom Schraubendreher über die senkrechten Seitenflächen, wodurch ein Abrutschen weitgehend verhindert wird und damit eine deutlich größere Kraftübertragung möglich ist. Ein Lösen des Verschlussstopfens ist somit weitgehend sichergestellt.
-
Der Vorteil der Erfindung besteht also darin, dass mit einer einfachen konstruktiven Maßnahme insbesondere bei so vergleichsweise einfachen Teilen wie einem Verschlussstopfen eine wirkungsvolle Drehmomentbegrenzung geschaffen wurde, ohne hierfür auf einen aufwendigen Ratschenmechanismus o. dgl. zurückgreifen zu müssen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen schematisch:
- 1a/1b ein Messgerät der Prozess- oder Automatisierungstechnik in perspektivischer Darstellung von der Seite bzw. von unten,
- 2 ein in eine Öffnung des Messgeräts eingesetzter erfindungsgemäße Verschlussstopfen im Schnittbild,
- 3 ein erfindungsgemäßer Verschlussstopfen in perspektivischer Darstellung und
- 4a/4b den erfindungsgemäßen Verschlussstopfen mit eingesetztem Schraubendreher.
-
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
-
Die 1a und 1b zeigen ein Messgerät 1 der Prozess- oder Automatisierungstechnik, vorliegend ein Druckmessgerät zu Erfassung von Pneumatikdrücken. Das Messgerät 1 hat ein würfelförmiges Gehäuse 2 mit vorliegend zwei Öffnungen 3 zum Anschluss von Pneumatikleitungen und einem auf der Oberseite ersichtlichen Steckeranschluss zur Weitergabe eines aus dem gemessenen Druck umgewandelten elektrischen Messsignals an eine übergeordnete Steuereinheit, bspw. eine SPS. An der Frontseite sind ein Display und entsprechende Bedientasten vorgesehen.
-
Zu erkennen ist, dass eine Öffnung 3 an der Rückseite des Messgeräts 1 frei zugänglich ist und in einer weiteren Öffnung 3 an der Unterseite des Messgeräts 1 mit einem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen 10 belegt ist. Wenn ein Differenzdruck gemessen werden soll, sind an beiden Öffnungen entsprechende Pneumatikleitungen angeschlossen. Wenn hingegen ein Relativdruck, d.h. ein einzelner Druck gegen Atmosphärendruck gemessen werden soll, ist nur eine Pneumatikleitung an einer Öffnung 3 angeschlossen. Folglich muss die jeweils andere Öffnung 3 dicht verschlossen sein, was mit dem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen 10 erfolgt.
-
In 2 ist der erfindungsgemäße Verschlussstopfen 10 dargestellt, der in eine Öffnung 3 des Messgeräts 1 eingesetzt ist. In der Öffnung 3 selbst befindet sich außerdem noch eine Gewindehülse 4, welche bspw. aus Messing ausgebildet sein kann und über die der Verschlussstopfen 10 mittels eines Gewindes 11 verbunden ist. Der Verschlussstopfen 10 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einen glasfasergefüllten Kunststoff, wie bspw. Polybutylenterephthalat (PBT). Der nach außen zeigende Teil des Verschlussstopfens 10, der Verschlussstopfenkopf 12, weist mittig eine Aussparung 15 auf.
-
Die Gewindehülse 4 ist gegen die Außenwand der Öffnung 3 mit einem Dichtring abgedichtet. Auch der Verschlussstopfen 10 ist gegen die Gewindehülse 10 mit einem Dichtring abgedichtet.
-
In den 3 und 4a/4b ist der Verschlussstopfen 10 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Am Boden der Aussparung 15 im Verschlussstopfenkopf 12 befindet sich eine schlitzartige Vertiefung 13 mit zwei Seitenflächen zum Eingriff eines Schlitzschraubendrehers 20, wie es von herkömmlichen Schlitzschrauben bekannt ist.
-
Erfindungsgemäß sind nun die zwei Seitenflächen der schlitzartigen Vertiefung 13 jeweils in zwei Abschnitte 14a, 14b unterteilt. Im ersten Abschnitt 14a verlaufen die Seitenflächen jeweils senkrecht, d.h. parallel zur Längsachse des Verschlussstopfens 10. Im zweiten Abschnitt 14b hingegen weisen die Seitenflächen jeweils einen schrägen, d.h. gewinkelten Verlauf auf. Denkbar ist auch ein abgerundeter Verlauf. In 3 ist der Unterschied der Verläufe der Seitenflächen in den beiden Abschnitten 14a, 14b gut zu erkennen. Im Außenbereich weisen die Seitenflächen im zweiten Abschnitt 14b eine Schräge von 10° bis 80° auf, bevorzugt 45°. Dieser Winkel nimmt dann nach innen bis zum senkrechten Verlauf der Seitenflächen im ersten Abschnitt 14a stetig zu.
-
Wesentlich ist dabei, dass die beiden ersten und zweiten Abschnitte 14a, 14b in der schlitzartigen Vertiefung 13 schräg gegenüberliegend angeordnet sind, so dass beim Eingriff des Schraubendrehers 20 die Kraftübertragung auf den Verschlussstopfen 10 beim Rausschrauben bzw. Lösen des Verschlusstopfens 10 ausschließlich über die senkrecht verlaufenden ersten Seitenflächenabschnitte 14a erfolgt und beim Einschrauben bzw. Festziehen des Verschlusstopfens 10 ausschließlich über die schrägen zweiten Seitenflächenabschnitte 14b erfolgt. Wenn der Verschlussstopfen 10 axial anschlägt, bspw. mit einer Schulter 16 im Bereich des Verschlussstopfenkopf 12 an der Gewindehülse 4 (siehe 2), erhöht sich die aufzubringende Kraft während des Einschraubvorgangs. Ab einer gewissen Kraft wird dann der Schraubendreher 20 gewissermaßen über die Wölbung im zweiten Abschnitt 14b abrutschen, was in der Zusammenschau der 4a und 4b dargestellt ist. Der Verschlussstopfen 10 kann dann folglich nicht mit einer noch höheren Kraft weiter angezogen, d.h. eingeschraubt werden, so dass der Verschlussstopfen 10 sowie die Dichtungen vor Beschädigungen aufgrund eines zu hohen Drehmoments geschützt sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Messgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Öffnung
- 4
- Gewindehülse
- 10
- Verschlussstopfen
- 11
- Außengewinde
- 12
- Verschlussstopfenkopf
- 13
- schlitzartige Vertiefung
- 14a
- erster Abschnitt
- 14b
- zweiter Abschnitt
- 15
- Aussparung
- 16
- Schulter
- 20
- Schraubendreher
