DE10204274B4 - Vorrichtung zum Verbinden von zwei Leitungselementen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Verbinden von zwei Leitungselementen, welche an ihrem Ende jeweils einen Flansch aufweisen, wobei jeder der Flansche (2a, 2b; 3a, 3b) eine in einem Winkel zu der Achse (9) der Leitungselemente (6, 1) stehende Dichtfläche (4a, 4b) aufweist, die bei der Montage gegeneinander gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Flansche (2a, 2b; 3a, 3b) eine mit dem jeweils anderen Flansch (2b, 2a; 3b, 3a) korrespondierende Führungseinrichtung (5a, 5b) aufweist, wobei die Führungseinrichtungen (5a, 5b) so ausgebildet sind, dass sie die Dichtflächen (4a, 4b) bei der Montage gegeneinander pressen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Leitungselementen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
- Der allgemeine Stand der Technik kennt zahlreiche Vorrichtungen zum Verbinden von zwei Leitungselementen.
- So ist beispielsweise in der
DE 299 12 935 U1 eine Steckarmatur zum schnellen und lösbaren Anschluss von Druckmittelleitungen beschrieben. Eine Kupplung, insbesondere eine Schnellverschlusskupplung für einen Schlauchanschluss an einem Behälter ist durch dieDE 32 31 950 A1 beschrieben. Des Weiteren beschreibt dasdeutsche Gebrauchsmuster 91 03 511 U1 eine Vorrichtung zum Verbinden von mit Flanschen versehenen Rohren, ähnlich wie die durch dieDE 44 44 550 A1 beschriebene Vorrichtung. - Bei sämtlichen diesen Vorrichtungen ist es ebenso wie bei der durch die
DE 197 52 281 A1 beschriebenen Vorrichtung notwendig, die beiden Leitungselemente bzw. Leitungsteile beim Herstellen der Verbindung in axialer Richtung gegeneinander zu bewegen. Diese Bewegung in axialer Richtung erfordert nachteiligerweise einen vergleichsweise großen Bauraum zum Herstellen der Verbindung und/oder ein spezielles Werkzeug, um die Rohrleitungen in axialer Richtung bewegen zu können. Des Weiteren ist bei axial bereits fest vorgegebenem Einbaumaß ein derartiger Einbau nicht möglich, da die Flexibilität in axialer Richtung der Rohrleitungen häufig nicht gegeben ist. - Eine Flanschverbindung, bei welcher derartige Probleme nicht auftreten ist beispielsweise durch die
DE 41 01 849 A1 beschrieben. Die Flanschverbindung sieht zwei Flansche vor, welche mit einer Spannvorrichtung, insbesondere einem Spannbügel gegeneinander verspannt werden um die Verbindung entsprechend abzudichten. - Auch hier ist es unbedingt notwendig, dass die Verbindung von mindestens zwei Seiten aus zugänglich wird, damit der Spannbügel entsprechend angebracht und arretiert werden kann.
- Aus der
CH 66178 A - Es ist daher Aufgabe der oben genannten Erfindung, eine Vorrichtung zum Verbinden von zwei Leitungselementen, welche an ihren Enden jeweils einen Flansch aufweisen zu schaffen, bei der die Verbindung möglichst einfach und sicher hergestellt werden kann, ohne dass die beiden Rohrleitungen in axialer Richtung gegeneinander bewegt werden müssen.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.
- Dadurch, daß die Flansche mit den jeweils zueinander korrespondierenden Führungseinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie die in einem Winkel zu der Achse der Leitungselemente stehenden Dichtflächen bei der Montage gegeneinander pressen, wird ein sehr einfacher Aufbau erreicht, welcher es erlaubt die Leitungselemente durch ein einfaches Einschieben von einer Seite her, also aus einer radialen Richtung, miteinander zu verbinden und eine dichtende Anlage der beiden Dichtflächen gegeneinander zu realisieren.
- Insbesondere bei sehr beengten Raumverhältnissen für die Montage, beispielsweise wenn das Umgreifen der Flanschelemente mit den Händen nicht möglich ist, stellt dies einen besonderen Vorteil dar, da von einer Seite aus eine sichere und dichte Verbindung ermöglicht wird.
- In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung dabei zwei Flansche auf, welche über ein zumindest axial flexibles Leitungsteil miteinander verbunden sind, so daß ein flexibles Verbindungsstück zum Verbinden zweier Leitungselemente mit korrespondierenden Flanschen an den einander zugewandten Enden entsteht.
- Bei einer derartigen Ausführungsform des Verbindungsstückes können die beiden bereits fest installierten Leitungselemente von einer Seite aus über das Verbindungsstück verbunden werden, ohne daß deren axiale oder radiale Position verändert werden muß. Dabei reicht es aus, wenn die beiden Leitungselemente von einer Seite aus zugänglich sind, da das Verbindungsstück lediglich von dieser Seite aus in die entsprechenden Führungseinrichtungen der Flansche eingeschoben werden muß.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie dem anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel.
- Es zeigt:
-
1 ein flexibles Verbindungsstück mit zwei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Verbinden von zwei Leitungselementen in einem demontierten Zustand; -
2 ein flexibles Verbindungsstück mit zwei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Verbinden von zwei Leitungselementen in einem halb montierten Zustand; und -
3 ein flexibles Verbindungsstück mit zwei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Verbinden von zwei Leitungselementen in einem montierten Zustand. - Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines flexiblen Verbindungsstücks
1 näher erläutert werden, wobei dieses flexible Verbindungsstück1 zum Verbinden von zwei Modulen eines Brennstoffzellensystems in einem Kraftfahrzeug dienen soll, ohne die Erfindung jedoch auf ein derartiges Verbindungsstück1 mit einem derartigen Verwendungszweck einzuschränken. - In
1 ist nun dieses Verbindungsstück1 in einem demontierten Zustand dargestellt. Das Verbindungsstück1 ist ein in axialer Richtung flexibles Verbindungsstück1 , welches aufgrund seines Aufbaus auch in radialer Richtung eine gewisse Flexibilität aufweist. Das Verbindungsstück1 dient zum Entkoppeln der mit ihm verbundenen Elemente. - Das Verbindungsstück
1 weist an jedem seiner Enden jeweils einen Flansch2a ,3a auf, welcher jeweils über eine Dichtfläche4a sowie Führungseinrichtungen5a verfügt. Die Führungseinrichtungen5a , welche beispielsweise als Nuten in dem Flansch2a bzw.3a ausgebildet sein können, greifen bei der Montage des Verbindungsstücks1 an den Flanschen2b ,3b von zwei Leitungselementen6 in mit den Führungseinrichtungen5a korrespondierende Führungseinrichtungen5b dieser Flansche2b ,3b ein. Dabei werden die Dichtflächen4a des Verbindungsstücks1 gegen die korrespondierenden Dichtflächen4b der beiden Flansche2b ,3b der Leitungselemente6 gepreßt. - Zur Verbesserung der Abdichtung weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Dichtfläche
4b der Leitungselemente6 außerdem jeweils einen Dichtring7 auf, welcher in eine Nut8 in die Dichtfläche4b eingebracht ist. -
2 zeigt das Verbindungsstück1 , wenn dieses mit seinen beiden Flanschen2a ,3a und den entsprechenden Führungseinrichtungen5a in die Führungseinrichtungen5b der beiden Flansche2b ,3b eingeschoben ist. Durch die Ausbildung der Führungseinrichtungen5a ,5b , wel che hier senkrecht zu einer Achse9 der Leitungselemente6 bzw. des Verbindungsstücks1 stehen, und den in einem Winkel von 3° bis 12° zu dieser Achse stehenden schrägen Dichtflächen kommt es beim Einschieben des Verbindungsstücks1 in die Führungen5b zu einem Gegeneinanderpressen der Dichtflächen4a ,4b , so daß eine dichtende Verbindung zwischen dem Verbindungsstück1 und den beiden Leitungselementen6 entsteht. - Wie sich aus dem Fortgang der Montage zwischen
1 und2 entnehmen läßt, kann das Verbindungsstück1 dabei von einer Richtung, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von unten zwischen die beiden Leitungselemente6 eingeschoben werden, so daß die Montage auch dann erfolgen kann, wenn die Platzverhältnisse sehr beengt sind und die Leitungselemente6 ausschließlich von einer Richtung zugänglich sind. - Das Verbindungsstück
1 könnte bei dem Aufbau gemäß2 wieder entgegen der Montagerichtung aus den Führungseinrichtungen5b der Leitungselemente6 bzw. deren Flansche2b ,3b herausgleiten. Deshalb wird der in2 bereits erkennbare und hier in einer "offenen" Stellung befindlichen Sicherungsbügel10 im Bereich des Flansches2b und im Bereich des Flansches3b nach erfolgter Montage des Verbindungsstücks1 in Richtung des jeweils anderen Flansches3a ,2a bewegt, so daß das Verbindungsstück1 , wie es in3 erkennbar ist, durch den Sicherungsbügel10 als eine mögliche Art einer Sicherungseinrichtung sicher in seiner Position gehalten und am Herausgleiten gehindert wird. - Die Montage ist, wie oben bereits erwähnt, bei minima lem Bauraum ohne den Einsatz eines speziellen Werkzeugs möglich, da lediglich das Verbindungsstück
1 in mit seinen Flanschen2a ,3a in die Führungseinrichtungen5b der Flansche2b ,3b eingeschoben und über den Sicherungsbügel10 in seiner Position gesichert werden muß. Der Aufbau erlaubt es dabei, daß eine aufgrund der Schräge zwischen den Führungseinrichtungen5a ,5b und den Dichtflächen4a ,4b durch das Einschieben auftretende resultierende Kraft in Richtung der beiden Dichtflächen wirkt, so daß diese dichtend aufeinander gepreßt werden. - Besondere Vorzüge kann das Verbindungsstück
1 im Bereich eines Brennstoffzellensystems für ein Kraftfahrzeug ausspielen, bei dem einzelne Module dieses Brennstoffzellensystems mit diesem flexiblen Verbindungsstück1 miteinander verbunden werden sollen. Insbesondere bei derartigen Brennstoffzellensystemen in Kraftfahrzeugen sind die einzelnen Bauteile sehr dicht gepackt, um den im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Raum ideal auszunutzen und ein kleinstmögliches Volumen für das Brennstoffzellensystem zu benötigen. Zur Verbindung von medienführenden Leitungselementen der einzelnen Module eines derartigen Brennstoffzellensystems untereinander sind axial gegebenenfalls auch radial flexible Verbindungsstücke1 notwendig, welche von einer Seite aus bei minimalem zur Verfügung stehenden Bauraum schnell und einfach montiert werden können. - Hier spielt insbesondere die Erfindung in ihrer Ausführungsform mit dem Verbindungsstück
1 eine entscheidende Rolle, da hier ihr bevorzugter Einsatzzweck liegt. Da in derartigen Systemen üblicherweise, bei spielsweise zwischen dem Gaserzeugungssystem und der Brennstoffzelle selbst, Temperaturen in der Größenordnung von 50°C bis 100°C auftreten, kann das Verbindungsstück1 für diese Einsatzzwecke aus entsprechenden Kunststoffen einstückig mit seinen beiden Flanschelementen2a ,3a ausgeführt sein. Das Kunststoffmaterial, beispielsweise Teflon, Polypropylen oder dergleichen muß lediglich gegenüber den in den Leitungen geführten Medien resistent sein. Als Herstellungsverfahren für ein derartiges einstückiges Kunststoffteil als Verbindungsstück1 ist beispielsweise ein Spritzblasguß ideal, bei dem das entsprechende Verbindungsstück1 in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden kann. - Das so hergestellte Verbindungsstück
1 aus Kunststoff kann dann beispielsweise in korrespondierende Flansche2b ,3b aus Metall eingebracht werden, an die aus Blechen geformte und mit den Flanschen2b ,3b verschweißte oder verschraubte Führungselemente5b angebracht sind. In der Dichtfläche4b eines derartigen Flansches kann außerdem die Nut8 eingedreht sein, welche dann die Dichtung7 , beispielsweise ein aus einem geeigneten Material bestehender Dichtring, beispielsweise ein Teflondichtring, eingelegt wird. Bei der Verbindung wird dann das Verbindungsstück1 aus Kunststoff mit diesem metallischen Flansch2b ,3b eingesetzt und über den Sicherungsbügel10 , welcher insbesondere federnd ausgebildet ist und eine Vorspannung der beiden Dichtflächen4b ,4a gegeneinander sicherstellt, fixiert.
Claims (11)
- Vorrichtung zum Verbinden von zwei Leitungselementen, welche an ihrem Ende jeweils einen Flansch aufweisen, wobei jeder der Flansche (
2a ,2b ;3a ,3b ) eine in einem Winkel zu der Achse (9 ) der Leitungselemente (6 ,1 ) stehende Dichtfläche (4a ,4b ) aufweist, die bei der Montage gegeneinander gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Flansche (2a ,2b ;3a ,3b ) eine mit dem jeweils anderen Flansch (2b ,2a ;3b ,3a ) korrespondierende Führungseinrichtung (5a ,5b ) aufweist, wobei die Führungseinrichtungen (5a ,5b ) so ausgebildet sind, dass sie die Dichtflächen (4a ,4b ) bei der Montage gegeneinander pressen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (
4a ,5b ) in einem Winkel von 3° bis 12° zu der Senkrechten zur Achse (9 ) der Leitungselemente (6 ,1 ) stehen. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Flansche (
2b ,3b ) eine Sicherungseinrichtung (10 ) aufweist, welche die Positi on der Flansche (2a ,2b ;3a ,3b ) zueinander nach der Montage sichert. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung als Sicherungsbügel (
10 ) ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (
5a ,5b ) so ausgebildet sind, daß diese von einer Seite aus ineinander schiebbar sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Dichtflächen (
4b ) eine Dichteinrichtung (7 ) aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Flansche (
2a ,3a ) über ein zumindest axial flexibles Leitungsteil miteinander verbunden sind, so daß ein flexibles Verbindungsstück (1 ) zum Verbinden zweier Leitungselemente (6 ) mit korrespondierenden Flanschen (2b ,3b ) an den einander zugewandten Enden entsteht. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile des Verbindungsstücks (
1 ) einstückig miteinander ausgebildet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (
1 ) als Spritz-Blas-Guß aus einem Kunststoff hergestellt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (
1 ) aus einem gegen die in den Leitungselementen (1 ,6 ) strömenden Medien resistenten Material besteht. - Verwendung einer Vorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche zum Verbinden der medienführenden Leitungen von einzelnen Modulen eines Brennstoffzellensystems in einem Kraftfahrzeug.
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