DE19646639A1 - Bajonettverbindungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bajonettverbindungsvorrichtung, insbesondere für Wartungsgeräte zur Fluidaufbereitung, zum lös­ baren Verbinden zweier Körper durch Zusammenstecken in Richtung einer Steckachse und anschließendes relatives Verdrehen um diese Steckachse, wobei bei hergestellter Verbindung wenigstens ein sich bezüglich der Steckachse radial erstreckender, sich an eine Basispartie anschließender Radialvorsprung des einen Kör­ pers eine Haltepartie des anderen Körpers radial übergreift und in einer Anpreßzone mit einer an ihm vorgesehenen Anlagefläche an einer zugewandten Gegenanlagefläche der Haltepartie anliegt, so daß die beiden Körper mit in Richtung der Steckachse wirken­ den Axialkräften miteinander verspannt sind.

Derartige Bajonettverbindungsvorrichtungen werden beispiels­ weise bei zur Druckluftaufbereitung dienenden Wartungsgeräten eingesetzt, um eine Aufnahmeschale, beispielsweise eine Filter­ schale, mit einem in einem Fluidleitungssystem angeordneten Ge­ häuseteil des Wartungsgerätes lösbar zu verbinden. Dabei be­ steht die Aufnahmeschale häufig aus Kunststoffmaterial, insbe­ sondere aus amorphen, transparenten Thermoplasten, wie z. B. so­ genanntes Makrolon. Infolge der im Betrieb vorhandenen Druckbe­ aufschlagung können in dem Kunststoffkörper unter der Einwir­ kung bestimmter in der Druckluft oder Umgebung enthaltener Me­ dien (beispielsweise Alkohole) Risse entstehen, die die Festig­ keit stark beeinträchtigen und ein Platzen der Aufnahmeschale hervorrufen können. Besonders der Übergangsbereich zwischen den Radialvorsprüngen und der sich daran anschließenden Basispartie der Aufnahmeschale ist sehr anfällig für derartige Spannungs­ rißbildungen. Durch die auf die im wesentlichen rechtwinkelig zur Steckachse verlaufende Anlagefläche des Radialvorsprunges einwirkenden Kräfte ist das Material in dem beschriebenen Über­ gangsbereich sehr stark auf Zug beansprucht. Zur Verbesserung der Situation wurde schon erwogen, den erwähnten Übergangsbereich mit großem Radius abzurunden, um die durch Kerbwirkung hervorgerufene Materialbeanspruchung zu verringern. Dies führt jedoch dazu, daß die Anpreßzone und somit der Kraftangriffs­ punkt der auf die Anlagefläche wirkenden Kräfte in Richtung des freien Endes des Radialvorsprunges nach außen geschoben wird, so daß sich der Hebelarm vergrößert und das Biegemoment im Übergangsbereich erhöht wird, wodurch die Kraftverhältnisse er­ neut ungünstiger werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bajonettverbin­ dungsvorrichtung zu schaffen, bei der das Material im Bereich des Radialvorsprunges weniger stark beansprucht wird, so daß eine höhere Belastbarkeit und eine längere Lebensdauer der zu verbindenden Körper gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die An­ lagefläche des Radialvorsprunges im Bereich der Anpreßzone einen Schrägverlauf aufweist und zum radialen, freien Ende des Radialvorsprunges hin in Steckrichtung des den Radialvorsprung aufweisenden Körpers geneigt ist.

Durch eine derartige Neigung der Anlagefläche wirkt die senk­ recht auf diese Anlagefläche gerichtete Normalkraft nicht aus­ schließlich wie bisher in Steckrichtung, sondern weist zusätz­ lich eine entgegen der radialen Erstreckungsrichtung des Radi­ alvorsprungs wirkende radiale Kraftkomponente auf. Diese ra­ diale Kraftkomponente wird den in axialer Richtung wirkenden Kräften derart überlagert, daß die Materialbeanspruchung an dem den Radialvorsprung tragenden Körper im Bereich des Radialvor­ sprungs herabgesetzt ist. Die zusätzliche Verringerung der Be­ träge der Axialkräfte senken das Biegemoment im Übergangsbereich ab, so daß die Gefahr des Entstehens von Spannungsrissen im Bereich des Radialvorsprunges wesentlich geringer ist. Des­ weiteren kann der Übergangsbereich zwischen der Anlagefläche und der sich an den Radialvorsprung anschließenden Basispartie des betreffenden Körpers mit einem kleineren Radius abgerundet sein. Die an der Anlagefläche angreifende, in Steckrichtung wirkende Axialkraft greift dadurch radial in Erstreckungsrich­ tung des Radialvorsprunges gesehen sehr nahe am Wurzelbereich des Radialvorsprunges an. Durch diesen kurzen Hebelarm ist das auftretende Biegemoment sehr gering. Die genannten Verbesserun­ gen führen dazu, daß beispielsweise die Aufnahmeschale eines Wartungsgerätes in einem Druckluftsystem bei gleicher Wand­ stärke mit einem wesentlich höheren Druck beaufschlagbar ist. Aufnahmeschalen für einen bestimmten Druckbereich können mit einer entsprechend dünneren Wand als bisher ausgestattet wer­ den, wodurch die Herstellungskosten und die Baugröße geringer ausfallen.

Vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstands der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

An den beiden Körpern können jeweils mehrere, insbesondere gleichmäßig entlang des jeweiligen Körperumfangs verteilt ange­ ordnete Radialvorsprünge bzw. Haltepartien vorgesehen sein, die bei hergestellter Verbindung mit ihren Anlageflächen und Gegen­ anlageflächen zusammenarbeiten. Auf diese Weise kann die An­ preßkraft, die sich zwischen einer jeweiligen Anlagefläche und ihrer zugeordneten Gegenanlagefläche ausbildet, gleichmäßiger über den Umfang eines jeweiligen Körpers verteilt werden.

Zweckmäßigerweise weisen die Anlagefläche und die zugeordnete Gegenanlagefläche in radialer Erstreckungsrichtung die gleiche Neigung auf und liegen bei hergestellter Verbindung im Bereich der Anpreßzone flächig aneinander. Die Anpreßzone wird hier­ durch größer, so daß sich die Kraft pro Flächeneinheit auf der Anlagefläche und der Gegenanlagefläche verringert, was die Be­ lastbarkeit weiter erhöht.

Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn der Neigungswinkel zwi­ schen der zur Steckachse rechtwinkeligen radialen Richtung und der Schrägrichtung der Anlagefläche einen Wert im Bereich zwi­ schen 5° und 60° und hierbei insbesondere zwischen 30° und 35° aufweist. Vor allem im Bereich zwischen 30° und 35° sind die Kräfteverhältnisse an dem den mindestens einen Radialvorsprung aufweisenden Körper im Bereich des Radialvorsprungs optimiert, so daß die Tendenz zur Bildung von Spannungsrissen gering ist.

Desweiteren ist es zweckmäßig, wenn die Anlagefläche und die Gegenanlagefläche in Richtung des Schrägverlaufs linear verlau­ fen. Eine derartige Anordnung der Flächen ist fertigungstech­ nisch einfach und deshalb ebenfalls kostengünstig. Dadurch, daß die Anlagefläche und/oder die Gegenanlagefläche eine glattflä­ chige Oberflächenstruktur aufweisen, kann die Herstellung wei­ terhin vereinfacht und die Kosten dementsprechend gesenkt wer­ den.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Anlagefläche des Radialvor­ sprunges und der sich entgegen der Steckrichtung an den Radial­ vorsprung anschließende Oberflächenabschnitt der Basispartie über einen abgerundeten, konkaven Übergangsbereich unmittelbar ineinander übergehen. Dadurch ergibt sich eine weitere Entla­ stung im beschriebenen Übergangsbereich und die Gefahr der Ent­ stehung von Spannungsrissen wird nochmals gesenkt.

Zumindest einer der Körper kann eine Fluidkanalanordnung auf­ weisen, durch die in wenigstens einen der Körper unter Druck stehendes Fluid einleitbar ist. Vor allem bei derartigen unter Druck stehenden Körpern kommen die Vorteile der vorgeschlagenen Bajonettverbindungsvorrichtung zum Tragen, da hier im Über­ gangsbereich zwischen Basispartie und Radialvorsprung die Mate­ rialspannung besonders groß ist.

Einer der Körper, insbesondere der wenigstens einen Radialvor­ sprung aufweisende Körper, kann eine gefäßähnliche Form aufwei­ sen. Dabei könnte es sich um die Aufnahmeschale eines zur Druckluftaufbereitung eingesetzten Wartungsgerätes, beispiels­ weise eines Filter-Regelventils oder eines Ölers handeln. Die vorgeschlagene Bajonettverbindung kann auch bei geringeren Ma­ terialdicken dem Betriebsdruck des Druckluftsystems standhal­ ten.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bajo­ nettverbindungsvorrichtung anhand eines zwei zu ver­ bindende Körper aufweisenden Wartungsgeräts zur Druckluftaufbereitung im Längsschnitt,

Fig. 2 den die Haltepartien aufweisenden Körper der Bajo­ nettverbindungsvorrichtung aus Fig. 1 in einer axia­ len Ansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil II, wobei der andere Körper nicht dargestellt ist,

Fig. 3 den die Haltepartien aufweisenden Körper der Bajo­ nettverbindungsvorrichtung nach Fig. 1 in einer Teildarstellung mit Blick gemäß Pfeil III von radial innen her,

Fig. 4 eine Detailansicht eines Radialvorsprungs und einer mit diesem zusammenarbeitenden Haltepartie des Aus­ führungsbeispiels in Fig. 1 gemäß dem dort einge­ zeichneten Bereich IV im Längsschnitt,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bajonettver­ bindungsvorrichtung in einer der Fig. 4 entsprechen­ den Darstellungsweise,

Fig. 6 das Verformungsverhalten eines Radialvorsprungs einer erfindungsgemäßen Bajonettverbindungsvorrichtung in Folge einer auf die Anlagefläche einwirkenden axialen Kraft,

Fig. 7 das Verformungsverhalten eines Radialvorsprungs einer erfindungsgemäßen Bajonettverbindungsvorrichtung in Folge einer auf die Anlagefläche einwirkenden radia­ len Kraft,

Fig. 8 die Kräfteverhältnisse an einer Anlagefläche einer Bajonettverbindungsvorrichtung des Standes der Tech­ nik,

Fig. 9 das Verformungsverhalten eines Radialvorsprungs einer Bajonettverbindungsvorrichtung beim Stand der Technik in Folge einer auf die Anlagefläche einwirkenden axialen Kraft.

Die erfindungsgemäße Bajonettverbindungsvorrichtung 1 wird bei­ spielsweise bei zur Druckluftaufbereitung dienenden Wartungsge­ räten 2, wie Öler oder Filter-Regelventile eingesetzt. Ein der­ artiges Wartungsgerät 2 ist in Fig. 1 schematisch im Längs­ schnitt dargestellt. Die erfindungsgemäße Bajonettverbindungs­ vorrichtung 1 soll anhand eines solchen Wartungsgerätes 2 im folgenden näher beschrieben werden, wobei zu betonen ist, daß das Einsatzfeld einer derartigen Bajonettverbindungsvorrichtung grundsätzlich beliebig ist.

Das beispielsgemäße Wartungsgerät 2 verfügt über einen von ei­ ner Aufnahmeschale 5 gebildeten ersten Körper 6 und einen von einem separaten Gehäuseteil 7 gebildeten zweiten Körper 8. Die beiden Körper 6, 8 sind über die Bajonettverbindungsvorrichtung 1 lösbar miteinander verbunden.

Das Gehäuseteil 7 eines Wartungsgerätes 2 ist üblicherweise fest mit einem nicht näher dargestellten Fluidsystem, insbeson­ dere einem Druckluftsystem verbunden. Hierfür weist es einen Fluideinlaß 11 und einen Fluidauslaß 12 auf, die beispielsweise an Leitungen gekoppelt sein können. Die Fluidflußrichtung ist in Fig. 1 durch Flußrichtungspfeile 13 gekennzeichnet. Über den Fluideinlaß 11 gelangt das Fluid, insbesondere Druckluft, in einen am Gehäuseteil 7 vorgesehenen Fluidkanal 16. Dieser mündet beispielsgemäß in eine Filteröffnung 17, durch die das Fluid in einen sich anschließenden, hohlkörperähnlichen Filter 18 einfließen kann.

Der Filter 18 ist koaxial zur Aufnahmeschale 5 angeordnet. Diese besitzt eine gefäßähnliche Form, wobei sie einen halbku­ gelschalenförmigen Boden 21 und eine sich daran anschließende hohlzylinderähnliche Schalenwand 22 umfaßt. Auf der dem Boden 21 entgegengesetzten Seite ist die Aufnahmeschale 5 offen.

Das unter Druck stehende Fluid wird nun durch eine Poren auf­ weisende Filterwand 23 des Filters 18 in einen zwischen der Filterwand 23 und der in der Regel koaxial unter Abstand zu dieser verlaufenden Schalenwand 22 der Aufnahmeschale 5 gebil­ deten Ringraum 26 eingeleitet. Von dort aus kann es über einen den Ringraum 26 mit dem Fluidauslaß 12 verbindenden Auslaßkanal 27 zu eben diesem Fluidauslaß 12 hin strömen.

Die den ersten Körper 6 bildende Aufnahmeschale 5 soll nun de­ taillierter beschreiben werden. Ihre hohlzylinderförmige Scha­ lenwand 22 ist an ihrem einen Ende einstückig mit dem schalen­ artigen, insbesondere halbkugelähnlich gestalteten Boden 21 verbunden. In axialer Richtung entlang der Längsachse 31 der Aufnahmeschale 5 zu ihrem entgegengesetzten, offenen Ende hin bildet sie eine Basispartie 28, die in dieser Richtung von we­ nigstens einem sich rechtwinkelig und radial zur Längsachse 31 erstreckenden Radialvorsprung 32 fortgesetzt ist. Die Aufnahme­ schale 5 in Fig. 1 weist zwei derartige Radialvorsprünge 32 auf, die sich auf entgegengesetzten Umfangsseiten der von der Schalenwand 22 gebildeten Basispartie 28 gegenüberliegen. Die Radialvorsprünge 32 erstrecken sich von der Längsachse 31 aus betrachtet radial nach außen. Auf ihrer der Basispartie 28 ent­ gegengesetzten Seite schließt sich an die Radialvorsprünge 32 in axialer Richtung entlang der Längsachse 31 eine Abschlußpar­ tie 33 ebenfalls einstückig an. Diese hat ebenfalls eine hohlzylinderartige Gestalt und ist ringähnlich ausgebildet.

Das Gehäuseteil 7 enthält eine der Verbindung mit der Aufnahme­ schale 5 dienende, hohlzylindrische Verbindungspartie 36, deren Längsachse mit der Längsachse 31 der Aufnahmeschale 5 in ver­ bundenem Zustand im wesentlichen zusammenfällt. Die Innenkontur der Verbindungspartie 36 entspricht zumindest im wesentlichen der Außenkontur der Aufnahmeschale 5, so daß bei hergestellter Verbindung zwischen Aufnahmeschale 5 und Gehäuseteil 7 zumin­ dest die Abschlußpartie 33, die Radialvorsprünge 32 und ein Ab­ schnitt der Basispartie 28 von der Verbindungspartie 36 des Ge­ häuseteils 7 koaxial umschlossen sind. Die Verbindungspartie 36 enthält an ihrer Innenseite sich ein Stück weit in Umfangsrich­ tung erstreckende, in einer zu ihrer Längsachse 37 radialen Ebene angeordnete Radialausnehmungen 38, in die bei hergestell­ ter Verbindung jeweils ein zugeordneter Radialvorsprung 32 in dessen radialer Erstreckungsrichtung 47 eingreift.

In axialer Richtung zum offenen Ende der Verbindungspartie 36 hin schließt sich an die Radialausnehmungen 38 eine Haltepartie 41 der Verbindungspartie 36 an. Diese ist zu einer jeweiligen Radialausnehmung 38 hin durch eine schräg verlaufende Gegenan­ lagefläche 42 begrenzt. Bezeichnet man die von der Aufnahme­ schale 5 aus gesehene, parallel zur Längsachse 37 der Verbin­ dungspartie 36 gerichtete axiale Richtung als Steckrichtung 43, so verläuft die Gegenanlagefläche 42 von der Längsachse 37 aus gesehen radial nach außen und gleichzeitig axial in Steckrich­ tung 43.

Ein jeweiliger Radialvorsprung 32 übergreift die Haltepartie 41 in seiner radialen Erstreckungsrichtung 47. Dabei gelangt der sich an die Basispartie 28 in Steckrichtung 43 anschließende Radialvorsprung 32 mit einer an ihm vorgesehenen Anlagefläche 48 an der Gegenanlagefläche 42 der Haltepartie 41 zur Anlage. Die Anlagefläche 48 verläuft ebenso wie die ihr zugewandte Ge­ genanlagefläche 42 in Steckrichtung 43 gesehen gleichzeitig in radialer Erstreckungsrichtung 47 und in Steckrichtung 43. Diese Verlaufsrichtung der Anlagefläche 48 soll im folgenden als Schrägrichtung 49 bezeichnet werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verlaufen sowohl Gegenanlagefläche 42 als auch Anlagefläche 48 in Schrägrichtung 49, so daß sie in einer An­ preßzone 50 flächig aneinander anliegen.

Um die den ersten Körper 5 bildende Aufnahmeschale 5 mit dem den zweiten Körper 8 bildenden Gehäuseteil 7 zu verbinden, wer­ den diese zunächst entlang einer Steckachse 53 axial zusammen­ gesteckt und anschließend durch relatives Verdrehen um diese Steckachse 53 form- und kraftschlüssig miteinander verbunden. Bei hergestellter Verbindung fallen die Längsachse 31 der Auf­ nahmeschale 5 und die Längsachse 37 der Verbindungspartie 36 mit der Steckachse 53 zusammen. Da beispielsgemäß das Gehäuse­ teil 7 an Fluidleitungen befestigt ist, finden die Bewegungsab­ läufe zum Herstellen der Verbindung allein an der Aufnahme­ schale 5 statt. Sie wird mit ihrem offenen Ende voraus in Steckrichtung 43 in die Verbindungspartie 36 eingesteckt und dann um ihre Längsachse 31 verdreht.

Beim Zusammenstecken greifen die in radial er Erstreckungsrich­ tung 47 abstehenden Radialvorsprünge 32 der Aufnahmeschale 5 in dafür am Gehäuseteil 7 vorgesehene, im wesentlichen parallel zur Steckachse 53 verlaufende Einstecköffnungen 54 ein. Die Einstecköffnungen 54 sind an der radialen Innenseite der Ver­ bindungspartie 36 des Gehäuseteils 7 angeordnet und weisen eine nutähnliche Gestalt auf. An ihrem axial innenliegenden, in Steckrichtung 43 weisenden Ende münden die Einstecköffnungen 54 in jeweils einen sich in Steckrichtung 43 anschließenden An­ fangsbereich 55 der Radialausnehmungen 38. An ihrem axial ent­ gegengesetzten Ende sind sie offen, so daß das Einführen der Radialvorsprünge 32 ermöglicht ist. Nach dem axialen Zusammen­ stecken der beiden Körper 5, 6; 7, 8 und vor dem nachfolgenden Verdrehen befindet sich ein jeweiliger Radialvorsprung 32 der Aufnahmeschale 5 in einem ihm zugeordneten Anfangsbereich 55 einer jeweils am Gehäuseteil 7 angeordneten Radialausnehmung 38. Die Radialausnehmungen 38 und/oder die Einstecköffnungen 54 können auch von Schlitzen gebildet sein, die die Wand der Ver­ bindungspartie 36 vollständig durchsetzen.

Eine jeweilige Radialausnehmung 38 verläuft ein Stück weit in Umfangsrichtung um die Steckachse 53 auf der Innenseite der hohlzylindrischen Verbindungspartie 36 des Gehäuseteils 7. Da­ bei erstrecken sich die Radialausnehmungen 38 ausgehend vom An­ fangsbereich 55 in einer Drehrichtung 58, die beispielsgemäß, in Steckrichtung 43 betrachtet, im Uhrzeigersinn um die Steckachse 53 verläuft. Prinzipiell könnten die Radialausneh­ mungen 38 auch in der entgegen der Drehrichtung 58 weisenden Richtung verlaufen.

Eine jeweilige Radialausnehmung 38 ist axial entgegen der Steckrichtung 43 und außerhalb des Anfangsbereichs 55 von der Gegenanlagefläche 42 begrenzt. Diese kann, wie abgebildet, aus­ gehend vom Anfangsbereich 55 in Drehrichtung 58 um einen Stei­ gungswinkel β gleichzeitig axial in Steckrichtung 43 ansteigen. Beim Verdrehen der Aufnahmeschale 5 um die Steckachse 53 rela­ tiv zum Gehäuseteil 7 gelangen die Anlagefläche 48 und die Ge­ genanlagefläche 42 zur Anlage. Durch den beschriebenen Verlauf der Gegenanlagefläche 42 bewegt sich die Aufnahmeschale 5 rela­ tiv zum Gehäuseteil 7 nicht nur in Drehrichtung 58, sondern auch gleichzeitig in Steckrichtung 43. Die Aufnahmeschale 5 kann demnach relativ zum Gehäuseteil 7 in Steckrichtung 43 ge­ sehen eine schraubenförmige Bewegung ausführen. Die Erfindung ist selbstverständlich auch dann anwendbar, wenn der Steigungs­ winkel β der Gegenanlagefläche gleich Null oder negativ ist.

Auch die Anlagefläche 48 der Radialvorsprünge 32 hat zweckmäßi­ gerweise zusätzlich zu dem nach außen und zugleich in Steck­ richtung 43 verlaufenden Schrägverlauf 49 einen zur Gegenanla­ gefläche 42 parallelen Verlauf. Die in Drehrichtung 58 gemesse­ nen Abmessungen der Radialvorsprünge entsprechen in etwa der Breite der Einstecköffnungen 54.

Die Verbindungspartie 36 des beispielsgemäßen Gehäuseteils 7 enthält innen eine sich in Steckrichtung 43 an die Radialaus­ nehmungen 38 anschließende, sich in Steckrichtung 43 verjün­ gende Konusfläche 59. Bei hergestellter Verbindung umschließt diese Konusfläche 59 die Abschlußpartie 33 der Aufnahmeschale 5 koaxial. Die Abschlußpartie 33 und die Konusfläche 59 liegen im wesentlichen in derselben, zur Steckachse 53 radialen Ebene. Um eine fluiddichte Verbindung zwischen der Aufnahmeschale 5 und dem Gehäuseteil 7 zu gewährleisten, ist zwischen der Abschluß­ partie 33 und der Konusfläche 59 eine Dichtungsanordnung 60 zwischengeschaltet, die beispielsgemäß in einer in Umfangsrich­ tung verlaufenden, in sich geschlossenen Dichtungsnut 63 an der der Konusfläche 59 zugewandten Seite der Abschlußpartie 33 an­ geordnet ist und an der Konusfläche 59 anliegt.

Durch die zuvor beschriebene, beim Verdrehen der Aufnahmeschale 5 relativ zum Gehäuseteil 7 entstehende spiralförmigen Bewegung der Aufnahmeschale 5, wird die Dichtungsanordnung 60 durch die axial in Steckrichtung 43 gerichtete Komponente der Spiralbewe­ gung zwischen der Abschlußpartie 33 der Aufnahmeschale 5 und der Konusfläche 59 des Gehäuseteils 7 gepreßt. Infolge der ko­ nisch in Steckrichtung 43 zulaufenden, sich verjüngenden Konus­ fläche 59, wirken auf die Aufnahmeschale 5 im Bereich der Dich­ tungsanordnung 60 sowohl radial nach innen als auch axial ent­ gegen der Steckrichtung 43 gerichtete Kräfte. Die axialen ent­ gegen der Steckrichtung 43 gerichteten Kräfte drücken die Anla­ gefläche 48 der Aufnahmeschale 5 gegen die Gegenanlagefläche 42 des Gehäuseteils 7, so daß diese in der Anpreßzone 50 miteinan­ der verspannt werden.

Fig. 4 zeigt einen Radialvorsprung 32 und eine Haltepartie 41 der beispielsgemäßen Bajonettverbindungsvorrichtung 1. Wie be­ reits erwähnt, verläuft die Anlagefläche 48, von der Basispar­ tie 28 aus betrachtet, in radialer Erstreckungsrichtung 47 zum freien Ende 64 des Radialvorsprungs 32 hin und gleichzeitig axial in Steckrichtung 43, so daß sie in der Schrägrichtung 49 geneigt ist. Infolge dieses Schrägverlaufs schließen die Schrägrichtung 49 und die radiale Erstreckungsrichtung 47 einen spitzen Neigungswinkel α ein. Durch eine derart geneigte Anla­ gefläche 48 kann eine senkrecht an der Anlagefläche 48 angrei­ fenden Normalkraft F_N in eine radial entgegen der Erstreckungs­ richtung 47 gerichtete Querkraft F_Q und eine in Steckrichtung 43 wirkende Längskraft F_L zerlegt werden. Der Längskraft F_L wirkt eine entgegengesetzte, betragsmäßig gleich große Anpreß­ kraft F_A entgegen, wobei die Axialkräfte F_A, F_L für das axiale Verspannen der beiden Körper 6, 8 im Bereich der Anpreßzone 50 verantwortlich sind.

Bei einer Bajonettverbindungsvorrichtung 1 treten üblicherweise an dem die Radialvorsprünge 32 aufweisenden ersten Körper 6 in einer zwischen der Basispartie 28 und dem Radialvorsprung 32 liegenden kritischen Zone 65 durch die auf die Anlagefläche 48 einwirkende axiale Längskraft F_L sehr hohe Zugbelastungen auf. Diese Längskraft F_L verursacht ein Biegemoment, das um so grö­ ßer ist, je weiter der Angriffspunkt der Längskraft F_L an der Anlagefläche 48 in radial er Erstreckungsrichtung 47 zum freien Ende 64 des Radialvorsprungs 32 nach außen wandert. Das Biege­ moment wird ebenfalls größer, wenn sich die Längskraft F_L be­ tragsmäßig erhöht. Das Biegemoment verursacht in der kritischen Zone 65 Zugspannungen, die ihrerseits zu Rißbildungen führen können.

Verdeutlicht wird dies in den Fig. 8 und 9, die die Ausge­ staltung eines Radialvorsprunges 32 gemäß dem Stand der Technik zeigen. Die Anlagefläche 48 liegt dabei im wesentlichen in ei­ ner radial zur Steckachse 53 verlaufenden Ebene, d. h. der Nei­ gungswinkel α beträgt gemäß Fig. 8 in etwa 0°. Fig. 9 zeigt das Verformungsverhalten des ersten Körpers 6 im Bereich des Radialvorsprungs 32 durch die einwirkende Längskraft F_L und man erkennt die sich durch die auftretende Zugbeanspruchung ausbil­ dende kritische Zone 65 im Übergangsbereich 69 zwischen der Basispartie 28 und dem Radialvorsprung 32.

Insbesondere bei Wartungsgeräten 2 zur Fluidaufbereitung ist die Gefahr der sogenannten Spannungsrißbildung gegeben. Der von der Aufnahmeschale 5 gebildete erste Körper 6 ist in der Praxis häufig aus Kunststoffen, insbesondere aus amorphen, transparen­ ten Thermoplasten (beispielsweise Makrolon) hergestellt. Bei derartigen Werkstoffen mit vergleichsweiser geringer Festigkeit bilden sich unter gleichzeitiger Einwirkung der Zugbeanspru­ chung und eines Mediums sehr leicht die beschriebenen Span­ nungsrisse. Als Medium kommen dabei beispielsweise Fette, Alko­ hole, Alkoholderivate oder sonstige organische Stoffe in Be­ tracht. Falls diese mit der Aufnahmeschale 5 in Berührung ge­ langen, beispielsweise durch unsachgemäße Reparaturarbeiten, kann die Spannungsrißbildung auftreten.

Infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Neigung der Anlageflä­ che 48 um den Neigungswinkel α greift an dieser zusätzlich zur axialen Längskraft F_L eine radial gerichtete Querkraft F_Q an. Aus den Fig. 6 und 7 geht isoliert dargestellt das jeweilige Verformungsverhalten des ersten Körpers 6 im Bereich des Radi­ alvorsprungs 32 hervor. Gemäß Fig. 6 verursacht die Längskraft F_L eine Zugspannung im Bereich der kritischen Zone 65. Aus Fig. 7 ist zu erkennen, daß die Querkraft F_Q in dieser kriti­ schen Zone 65 eine Druckspannung bewirkt. Diese beiden Verfor­ mungseffekte der Längskraft F_L und der Querkraft F_Q überlagern sich und führen zu einer niedrigeren Zugspannung im Bereich der kritischen Zone 65. Damit wird über die radial entgegen der Er­ streckungsrichtung 47 des Radialvorsprungs 32 gerichtete Quer­ kraft F_Q sowohl die Biegebeanspruchung im Bereich des Radial­ vorsprungs 32 gesenkt, als auch den Zugspannungen eine radiale Druckbelastung, insbesondere im Bereich der kritischen Zone 65, überlagert. Die Gefahr von Spannungsrissen am ersten Körper 6, vor allem im Übergangsbereich zwischen den Radialvorsprüngen 32 und der Basispartie 28, ist dadurch deutlich reduziert.

Die dem zweiten Körper 8 zugewandte Oberfläche 68 des ersten Körpers 6 ist in dem Übergangsbereich 69 zwischen der Basispar­ tie 28 und einem jeweiligen Radialvorsprung 32 zweckmäßiger­ weise konkav abgerundet. Die Außenfläche der Basispartie 28 und die Anlagefläche 48 der Radialvorsprünge gehen somit durch einen Kehlradius ineinander über. Durch den mit einem Radius versehenen Übergangsbereich 69 kann die Kerbwirkung in der kri­ tischen Zone 65 herabgesetzt werden, das heißt, die Gefahr von Spannungsrissen in diesem Bereich wird reduziert. Da durch die Neigung der Anlagefläche 48 um den Neigungswinkel α die Zug­ spannungen in der kritischen Zone 65 stark verringert sind, kann der Radius des konkav abgerundeten Übergangsbereichs 69 allerdings kleiner gewählt werden, so daß auch das Biegemoment und somit die Zugbeanspruchung in der kritischen Zone 65 gerin­ ger ist.

Zweckmäßigerweise nimmt der Neigungswinkel α einen Wert im Be­ reich zwischen 5° und 60° an und liegt vorzugsweise im Wertebe­ reich zwischen 30° und 35°.

Fig. 5 zeigt noch eine alternative Ausführungsform eines Radi­ alvorsprungs 32 einer erfindungsgemäßen Bajonettverbindungsvor­ richtung 1. Der Anlagefläche 48 schließt sich hier in radialer Erstreckungsrichtung 47 zum freien Ende hin eine einen beliebi­ gen Winkel mit der Anlagefläche 48 einschließende Erstreckungs­ fläche 72 an. Diese Erstreckungsfläche 72 gelangt jedoch nicht mit dem jeweils anderen, zweiten Körper 8 zur Anlage, insbeson­ dere nicht mit der Gegenanlagefläche 42, um zu verhindern, daß der durch die schräg verlaufenden Anlageflächen 48 erzielte Ef­ fekt teilweise wieder kompensiert wird. Gemäß Fig. 5 verläuft die Erstreckungsfläche 72 im wesentlichen in einer radial zur Steckachse 53 verlaufenden Richtung. Sie liegt der Haltepartie 41 mit Abstand gegenüber, so daß über die Erstreckungsfläche 72 keine Kraftübertragung zwischen dem ersten Körper 6 und dem zweiten Körper 8 ermöglicht ist.

Bei den in den Fig. 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen ei­ ner erfindungsgemäßen Bajonettverbindungsvorrichtung 1 verlau­ fen sowohl eine jeweilige Anlagefläche 48, als auch eine jewei­ lige Gegenanlagefläche 42 linear in ihrer Schrägrichtung 49. Sie sind aus fertigungstechnischen Gründen in der Regel glatt­ flächig ausgebildet. Aus Fig. 5 ist alternativ dazu zu entneh­ men, daß beispielsweise die Anlagefläche 48 auch noppenartige Erhebungen 73 aufweisen kann. Diese sind in Fig. 5 strichpunk­ tiert angedeutet. Es wäre auch jede andere uneben ausgebildete Oberflächenstruktur denkbar (z. B. Riffelung). Selbstverständ­ lich könnte auch die Gegenanlagefläche 42 eine derart unebene Oberflächengestalt aufzeigen.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die erfindungsge­ mäße Bajonettverbindungsvorrichtung 1 grundsätzlich in jedem anderen als dem hier beispielhaft gezeigten Anwendungsbereich einsetzbar ist. Das Prinzip der unter einem Neigungswinkel α verlaufenden Anlageflächen 48 ist bei allen Werkstoffen anwend­ bar, bei denen die ertragbaren Zugspannungen geringer sind als die ertragbaren Druckspannungen, wie z. B. bei Glas, Gußwerk­ stoffen, usw. Es kann allgemein für alle axial belasteten Bajo­ nettverbindungsvorrichtungen 1 angewendet werden, solange eine gewisse radiale Steifigkeit der zu verbindenden Körper 6, 8 vorhanden ist.

Claims (14)

1. Bajonettverbindungsvorrichtung, insbesondere für War­ tungsgeräte (2) zur Fluidaufbereitung, zum lösbaren Verbinden zweier Körper (6, 8) durch Zusammenstecken in Richtung einer Steckachse (53) und anschließendes relatives Verdrehen um diese Steckachse (53), wobei bei hergestellter Verbindung wenigstens ein sich bezüglich der Steckachse (53) radial erstreckender, sich an eine Basispartie (28) anschließender Radialvorsprung (32) des einen Körpers (6) eine Haltepartie (41) des anderen Körpers (8) radial übergreift und in einer Anpreßzone (50) mit einer an ihm vorgesehenen Anlagefläche (48) an einer zugewand­ ten Gegenanlagefläche (42) der Haltepartie (41) anliegt, so daß die beiden Körper (6, 8) mit in Richtung der Steckachse (53) wirkenden Axialkräften (F_A, F_L) miteinander verspannt sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (48) des Radialvor­ sprunges (32) im Bereich der Anpreßzone (50) einen Schrägver­ lauf aufweist und zum radialen freien Ende (64) des Radialvor­ sprungs (32) hin in Steckrichtung (43) des den Radialvorsprung (32) aufweisenden Körpers (6) geneigt ist.

2. Bajonettverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß an den beiden Körpern (6, 8) jeweils mehrere, insbesondere gleichmäßig entlang des jeweiligen Kör­ perumfangs verteilt angeordnete Radialvorsprünge (32) bzw. Hal­ tepartien (41) vorgesehen sind, die bei hergestellter Verbin­ dung mit ihren Anlageflächen (48) und Gegenanlageflächen (42) zusammenarbeiten.

3. Bajonettverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein jeweiliger Radialvor­ sprung (32) in radialer Richtung (47) von der Steckachse (53) weg nach außen erstreckt, wobei die Anlagefläche (48) auf der der Gegenanlagefläche (42) zugewandten Seite mit der Steckachse (53) einen stumpfen Winkel einschließt.

4. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (48) und die zugeordnete Gegenanlagefläche (42) in radialer Erstreckungsrichtung (47) die gleiche Neigung aufweisen und bei herge­ stellter Verbindung im Bereich der Anpreßzone (50) flächig an­ einander anliegen.

5. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) zwischen der zur Steckachse (53) rechtwinkeligen radialen Rich­ tung (47) und der Schrägrichtung (49) der Anlagefläche (48) einen Wert im Bereich zwischen 5° und 60° und hierbei insbeson­ dere zwischen 30° und 35° aufweist.

6. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Anlageflä­ che (48) in radialer Erstreckungsrichtung (47) des Radialvor­ sprungs (32) zu dessen freiem Ende (64) hin eine weitere, der Haltepartie (41) zugewandte Erstreckungsfläche (72) anschließt, die außerhalb der Anpreßzone (50) liegt und zur Haltepartie (41) axial beabstandet ist.

7. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (48) und die Gegenanlagefläche (42) in Richtung des Schrägverlaufs (49) linear verlaufen.

8. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (48) und/oder die Gegenanlagefläche (42) eine glattflächige Oberflä­ chenstruktur aufweisen.

9. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (48) und/oder die Gegenanlagefläche (42) eine unebene, insbesondere geriffelte und/oder genoppte Oberflächenstruktur aufweisen.

10. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (48) des Radialvorsprunges (32) und der sich entgegen der Steckrich­ tung (43) an den Radialvorsprung (32) anschließende Oberflä­ chenabschnitt (68) der Basispartie (28) über einen abgerundeten konkaven Übergangsbereich (69) unmittelbar ineinander überge­ hen.

11. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basispartie (28), zumindest in ihrem sich entgegen der Steckrichtung (43) an den mindestens einen Radialvorsprung (32) anschließenden Bereich, aus einer hohlzylindrischen Wandung besteht.

12. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Körper (6, 8) eine Fluidkanalanordnung (16) aufweist, durch die in wenigstens einen der Körper (6, 8) unter Druck stehendes Fluid einleitbar ist.

13. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Körper (6, 8), insbesondere der wenigstens einen Radialvorsprung (32) auf­ weisende Körper (6), eine gefäß- oder deckelähnliche Form auf­ weist.

14. Bajonettverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Körper (6) von der Aufnahmeschale (5) eines zur Druckluftaufbereitung ein­ gesetzten Wartungsgerätes (2), beispielsweise eines Filter-Re­ gelventils oder eines Ölers, gebildet ist.