DE20002810U1 - Plug-in coupling for line systems of fluid media and sealing part for such a plug-in coupling - Google Patents
Plug-in coupling for line systems of fluid media and sealing part for such a plug-in couplingInfo
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9698/VIII9698/VIII
Armaturenfabrik Hermann Voss GmbH + Co.
Leiersmühle 2-6, D-51688 WipperfürthArmaturenfabrik Hermann Voss GmbH + Co.
Leiersmühle 2-6, D-51688 Wipperfürth
Steckkupplung für Leitungssysteme fluidischer Medien und
Dichtungsteil für eine solche SteckkupplungPlug-in coupling for piping systems for fluid media and
Sealing part for such a plug-in coupling
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckkupplung für Leitungssysteme fluidischer Medien, insbesondere für Druckmittelsysteme, bestehend aus einem ersten Kupplungsteil, insbesondere aus einem gehäuseartigen Aufnahmeteil und einem zweiten Kupplungsteil, insbesondere aus einem Stekkerteil, wobei das Steckerteil über eine umfangsgemäß wirkende Dichtung abgedichtet in eine Aufnahmeöffnung des Aufnahmeteils in einer Steckrichtung einsteckbar ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Dichtungsteil für eine solche Steckkupplung.The present invention relates to a plug-in coupling for line systems for fluid media, in particular for pressure medium systems, consisting of a first coupling part, in particular a housing-like receiving part and a second coupling part, in particular a plug part, wherein the plug part can be inserted in a receiving opening of the receiving part in a plug-in direction in a sealed manner via a circumferentially acting seal. The invention further relates to a sealing part for such a plug-in coupling.
Derartige Steckkupplungen können für Rohr- und Schlauchleitungen für Flüssigkeiten in Hoch- aber auch Niederdrucksystemen, beispielsweise in Kraftfahrzeug-Bremssystemen oder für Kraftstoff bzw. auch für Gase, wie Kohlendioxid in Klimaanlagen oder Wasserstoff in Brennstoffzellen, eingesetzt werden, wobei die Forderung nach einer hohen Dichtungswirkung erhoben wird, die auch unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen, wie mechanischer, thermischer und korrosiver Belastung, z.B. durch Druckschwankungen im Sy-Such plug-in couplings can be used for pipes and hoses for liquids in high-pressure and low-pressure systems, for example in vehicle braking systems or for fuel or gases, such as carbon dioxide in air conditioning systems or hydrogen in fuel cells, whereby the requirement is for a high sealing effect that can be maintained even under demanding operating conditions, such as mechanical, thermal and corrosive loads, e.g. due to pressure fluctuations in the system.
stem, auftretende Vibrationen, Schwankungen der Umgebungstemperatur oder chemischer Aggressivität der weiterzuleitenden Fluide, garantiert sein muß.system, occurring vibrations, fluctuations in the ambient temperature or chemical aggressiveness of the fluids to be transported.
Dabei sind bekanntermaßen Dichtungen vorgesehen, die als Nut-, 0- oder Lippenringe ausgebildet sein können und die gemeinsam mit Druck- und Stützringen Verwendung finden können, wobei die Einzelelmente dann insgesamt auch einen sogenannten Dachformdichtungssatz bilden können, bei dem bei axialer Pressung eine Spreizwirkung und dadurch die Dichtwirkung entsteht.As is known, seals are provided which can be designed as groove, 0 or lip rings and which can be used together with pressure and support rings, whereby the individual elements can then also form a so-called roof-shaped seal set, in which a spreading effect and thus the sealing effect is created when axially pressed.
In den Steckkupplungen sind dabei außerdem oft Federelemente vorgesehen, die dazu dienen, eine axiale Vorspannung in der Steckverbindung zu erzeugen und ein insbesondere bei Druckschwankungen auftretendes axiales Spiel sowie ein fertigungsbedingtes Spiel auszugleichen. Für die Ausbildung solcher Federelemente sind unterschiedliche Ausbildungsformen bekannt. So kann das Federelement insbesondere als Schraubenfeder ausgebildet sein.In addition, spring elements are often provided in the plug-in couplings, which serve to generate an axial preload in the plug connection and to compensate for axial play, which occurs particularly in the case of pressure fluctuations, as well as play caused by production. Different forms of design are known for the design of such spring elements. For example, the spring element can be designed as a helical spring.
Die bekannten Steckkupplungen haben sich in vielfachen Ausführungen in der Praxis bewährt, jedoch hat es sich gezeigt, daß bei ihrem Einsatz auch Probleme verschiedener Art auftreten können.The well-known plug-in couplings have proven themselves in practice in many different designs, but it has been shown that various types of problems can arise when they are used.
So gehört zu dem insbesondere für elastomere Dichtungen wichtigen Verhalten die Tatsache, daß bei konstanter Belastung neben der sofortigen elastischen Formänderung eine langsame, lang andauernde bleibende Formänderung, das sog. Kaltfließen (sogenanntes Compression-Set bei Druckbeanspruchung bzw. sogenanntes Tension-Set bei Zugbeanspruchung) eintritt. Die Folge ist eine Verringerung des Elastizitäts-One of the important characteristics for elastomer seals is the fact that, under constant load, in addition to the immediate elastic deformation, a slow, long-lasting permanent deformation occurs, the so-called cold flow (so-called compression set under pressure or so-called tension set under tensile stress). The result is a reduction in the elasticity
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moduls und damit auch der Vorspannung von Dichtlippen, was bedeutet, daß sich ihre Pressung gegen die abzudichtende Fläche verringert. So ist beispielsweise für die meisten Dichtungen bezeichnend, daß das elastische Rückstellvermögen, welches sie besitzen, sich nach einem einmaligen Einbau derart verringert, daß es nicht mehr ausreicht, um nach einem Ausbau aus einem Gehäuse erneut eine ausreichende Dichtwirkung zu garantieren.module and thus also the pre-tension of sealing lips, which means that their pressure against the surface to be sealed is reduced. For example, it is characteristic of most seals that the elastic recovery capacity they possess is reduced after a single installation to such an extent that it is no longer sufficient to guarantee a sufficient sealing effect after removal from a housing.
Auch ein unerwünschtes, das fluidische Medium verunreinigende Ausgasen von Weichmachern oder anderen Zusatzstoffen, Restmonomerbestandteilen und dergleichen ist normalerweise bei elastomeren Dichtungstypen zu beobachten. Obwohl zwar dabei keine sehr bedeutenden Gasvolumina austreten, kann aber ein solchen Ausgasen vor allem ein Problem darstellen, wenn die Dichtung in eine empfindlichen Anlage eingesetzt wird.Undesirable outgassing of plasticizers or other additives, residual monomer components and the like, which contaminates the fluid medium, is also normally observed in elastomeric seal types. Although not very significant volumes of gas escape, such outgassing can be a problem, especially if the seal is used in a sensitive system.
Des weiteren besteht das Problem, daß die bekanntermaßen verwendeten Dichtungswerkstoffe eine Struktur aufweisen, die eine relativ hohe Migrationsgeschwindigkeit, insbesondere von kleineren Fluidmolekülen, wie z.B. Wasserstoff, zuläßt, d.h. die mit einer unerwünscht hohen Permeabilität für das Fluid verbunden ist. Dadurch ist es unter Umständen möglich, daß außerhalb des Leitungssystems gefahrdrohende, z.B. giftige oder explosible, Fluidkonzentrationen entstehen können.There is also the problem that the sealing materials known to be used have a structure that allows a relatively high migration rate, especially of smaller fluid molecules such as hydrogen, i.e. which is associated with an undesirably high permeability for the fluid. This means that it is possible under certain circumstances that dangerous, e.g. toxic or explosive, fluid concentrations can arise outside the pipe system.
Im Hinblick auf Dichtungen und Federelemente besteht auch ein ständiges Bedürfnis der Hersteller und Anwender darin, die Montagefreundlichkeit zu verbessern, was sich insbesondere bei der technischen Konzipierung von Schneilkupplungssystemen zeigt.With regard to seals and spring elements, there is also a constant need among manufacturers and users to improve ease of assembly, which is particularly evident in the technical design of quick coupling systems.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich bei einfacher und preisgünstiger Herstellung sowie hoher Betriebs- und Funktionssicherheit, insbesondere bei höchster Dichtungswirkung durch eine verbesserte Montagefreundlichkeit auszeichnet, d.h. durch die die vorgenannten Probleme auf ein Minimum reduziert werden können. Dies soll durch eine dafür geeignete, neuartige Dichtung geschehen, für die auch ein entsprechendes Dichtungsteil vorgeschlagen werden soll.The present invention is based on the object of creating a plug-in coupling of the type mentioned at the beginning, which is characterized by simple and inexpensive production and high operational and functional reliability, in particular with the highest sealing effect, improved ease of assembly, i.e. by which the aforementioned problems can be reduced to a minimum. This is to be achieved by means of a suitable, novel seal, for which a corresponding sealing part is also to be proposed.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine Steckkupplung der eingangs genannten Art erreicht, bei der die Dichtung im gesteckten Zustand der Kupplungsteile durch ein Zusammenwirken von mindestens zwei Dichtelementen gebildet ist, wobei ein erstes Dichtelement aus einem metallischen Wellrohr und ein zweites Dichtelement aus einem polymeren Werkstoff oder einem Weichmetall besteht.According to the invention, this is achieved by a plug-in coupling of the type mentioned at the outset, in which the seal in the plugged state of the coupling parts is formed by an interaction of at least two sealing elements, wherein a first sealing element consists of a metallic corrugated pipe and a second sealing element consists of a polymeric material or a soft metal.
Dabei kann in bevorzugter Ausführung das zweite Dichtelement aus einer Beschichtung oder Plattierung bestehen, die einerseits auf eines der beiden Kupplungsteile aufgetragen und an die eine Dichtungsfläche des Wellrohres mediendicht anpreßbar ist, oder die andererseits auf das Wellrohr aufgetragen und über das erste Dichtelement an mindestens eine Dichtungsfläche eines der beiden Kupplungsteile mediendicht anpreßbar ist.In a preferred embodiment, the second sealing element can consist of a coating or plating which is applied on the one hand to one of the two coupling parts and can be pressed against a sealing surface of the corrugated pipe in a media-tight manner, or which is applied on the other hand to the corrugated pipe and can be pressed against at least one sealing surface of one of the two coupling parts in a media-tight manner via the first sealing element.
Im zweitgenannten Fall ist die Dichtung somit durch ein erfindungsgemäßes Dichtungsteil gebildet, das mindestens zwei Dichtelemente aufweist, von denen ein erstes Dichtelement aus einem metallischen Wellrohr und ein zweites Dichtelement aus einem polymeren Werkstoff oder einemIn the second case, the seal is thus formed by a sealing part according to the invention, which has at least two sealing elements, of which a first sealing element consists of a metallic corrugated tube and a second sealing element consists of a polymeric material or a
Weichmetall besteht, wobei das zweite Dichtelement aus einer auf das Wellrohr aufgetragenen Beschichtung oder Plattierung besteht.soft metal, wherein the second sealing element consists of a coating or plating applied to the corrugated pipe.
In der erfindungsgemäßen Steckkupplung übernimmt das metallische Wellrohr als Federelement - ähnlich der bekannten Schraubenfeder - den Ausgleich des axialen Spiels, welches bei Stecksystemen vorliegt. Jedoch ist das Wellrohr - im Gegensatz zu einer Schraubenfeder - mediendicht, so daß es auch die Dichtungsfunktion - zumindestens teilweise - übernehmen kann. Die Abdichtung der Anlageflächen an einem Kupplungsteil oder an beiden Kupplungsteilen erfolgt dann durch das zweite, aus dem polymeren Werkstoff oder dem Weichmetall bestehende Dichtungselement.In the plug-in coupling according to the invention, the metal corrugated pipe acts as a spring element - similar to the known coil spring - to compensate for the axial play that exists in plug-in systems. However, unlike a coil spring, the corrugated pipe is media-tight, so that it can also take on the sealing function - at least partially. The sealing of the contact surfaces on one coupling part or on both coupling parts is then carried out by the second sealing element made of the polymer material or the soft metal.
Im gesteckten Zustand kann das Wellrohr mit Vorteil derart verspannt werden, daß seine äußeren (an beiden Rohrenden befindlichen) Wellen jeweils am Kupplungsgehäuse und am Steckerteil zur Anlage kommen, wobei bei einer Druckbeaufschlagung das Wellrohr von außen abgestützt ist. Das Wellrohr kann aber auch .einseitig stoffschlüssig und mediendicht mit dem Steckerteil oder dem Kupplungsteil verbunden sein.When plugged in, the corrugated pipe can advantageously be clamped in such a way that its outer corrugations (located at both pipe ends) come into contact with the coupling housing and the plug part, whereby the corrugated pipe is supported from the outside when pressure is applied. The corrugated pipe can also be connected on one side in a materially bonded and media-tight manner to the plug part or the coupling part.
Zur Erzielung eine optimalen Federwirkung sollte das Wellrohr mindestens 1,5 Wellen aufweisen.To achieve optimum spring action, the corrugated pipe should have at least 1.5 corrugations.
Die äußeren Zwischenräume des Wellrohres können wahlweise leer oder durch eine insbesondere elastomere Masse gefüllt sein, so daß sich eine zusätzliche Abdeckung ergibt, bzw. das Wellrohr zusätzlich gegen Druckimpulse abgestützt wird. Im Inneren ist eine Führung zur Montagevereinfachung möglich. The outer spaces of the corrugated pipe can be either empty or filled with a mass, particularly an elastomer, so that an additional cover is created or the corrugated pipe is additionally supported against pressure impulses. A guide can be provided inside to simplify assembly.
-S--S-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous features of the invention are contained in the subclaims and the following description.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nun genauer erläutert werden. Dabei zeigen:The invention will now be explained in more detail using a preferred embodiment shown in the drawing.
Fig. 1 eine Darstellung der wichtigsten Teile einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung im Axialschnitt,Fig. 1 is a representation of the most important parts of a first embodiment of a plug-in coupling according to the invention in axial section,
Fig. 2 eine Darstellung der wichtigsten Teile einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung im Axialschnitt,Fig. 2 is a representation of the most important parts of a second embodiment of a plug-in coupling according to the invention in axial section,
Fig. 3 eine Darstellung, zur Hälfte als Seitenansicht, zur Hälfte ebenfalls im Axialschnitt, einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung, Fig. 3 is a representation, half as a side view, half also in axial section, of a third embodiment of a plug-in coupling according to the invention,
Fig. 4 in einer Fig 3 entsprechenden Darstellung eine vierte Ausführung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung. Fig. 4 shows a fourth embodiment of a plug-in coupling according to the invention in a representation corresponding to Fig. 3.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben.In the various figures of the drawing, identical parts are always provided with the same reference symbols and are therefore usually only described once.
Wie sich zunächst aus Fig. 1 ergibt, besteht eine Steckkupplung für Leitungssysteme fluidischer Medien, insbesondere für Druckmittelsysteme, aus einem ersten Kupplungsteil, insbesondere aus einem gehäuseartigen, vorzugsweiseAs can be seen from Fig. 1, a plug-in coupling for line systems for fluid media, in particular for pressure medium systems, consists of a first coupling part, in particular of a housing-like, preferably
rohrartigera Aufnahraeteil 1 und einem zweiten Kupplungsteil, insbesondere aus einem vorzugsweise ebenfalls rohrartigem Steckerteil 2. Das Steckerteil 2 ist umfangsgemäß abgedichtet in eine Aufnahmeöffnung 3 des Aufnahmeteils 1 in einer Steckrichtung S einsteckbar. Das Aufnahmeteil 1 kann in vielfältiger Weise hinsichtlich Formgebung und Werkstoff ausgeführt sein. Für Niederdruckanwendungen kann es vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.tubular receiving part 1 and a second coupling part, in particular a preferably also tubular plug part 2. The plug part 2 is circumferentially sealed and can be inserted into a receiving opening 3 of the receiving part 1 in a plugging direction S. The receiving part 1 can be designed in a variety of ways with regard to shape and material. For low-pressure applications, it can preferably be made of plastic.
Zur umfangsgemäßen Abdichtung des Steckerteils 2 in dem Aufnahmeteil 1 dient eine Dichtung 4, die im gesteckten (dargestellten) Zustand der Kupplungsteile 1, 2 durch ein Zusammenwirken von mindestens zwei Dichtelementen 5, 6 gebildet ist, wobei ein erstes Dichtelement 5 aus einem metallischen Wellrohr und ein zweites Dichtelement 6 aus einem polymeren Werkstoff oder einem Weichmetall besteht.A seal 4 is used to seal the plug part 2 in the receiving part 1 around its circumference, which seal is formed in the plugged-in (shown) state of the coupling parts 1, 2 by an interaction of at least two sealing elements 5, 6, wherein a first sealing element 5 consists of a metallic corrugated tube and a second sealing element 6 consists of a polymeric material or a soft metal.
Das zweite Dichtelement 6 kann einerseits aus einer auf eines der beiden Kupplungsteile 1, 2 aufgetragenen, aus dem polymeren Werkstoff bestehenden Beschichtung oder Plattierung bestehen, an die eine Dichtungsfläche 5a des Wellrohres mediendicht anpreßbar ist.The second sealing element 6 can, on the one hand, consist of a coating or plating made of the polymeric material applied to one of the two coupling parts 1, 2, onto which a sealing surface 5a of the corrugated pipe can be pressed in a media-tight manner.
Alternativ ist es aber andererseits auch möglich, daß das zweite Dichtelement 6 aus einer auf das Wellrohr, aus dem polymeren Werkstoff oder dem Weichmetall bestehenden aufgetragenen Beschichtung oder Plattierung besteht und über das erste Dichtelement 5 (Wellrohr) an mindestens eine Dichtungsfläche la eines der beiden Kupplungsteile - im dargestellten Fall des Aufnahmeteils 1 - mediendicht anpreßbar ist.Alternatively, however, it is also possible for the second sealing element 6 to consist of a coating or plating applied to the corrugated pipe, consisting of the polymer material or the soft metal, and to be able to be pressed in a media-tight manner via the first sealing element 5 (corrugated pipe) onto at least one sealing surface 1a of one of the two coupling parts - in the case shown, the receiving part 1.
In zweiten Fall ist die Dichtung 4 somit durch ein erfin-In the second case, the seal 4 is thus provided by an inventive
dungsgemäßes Dichtungsteil gebildet, das aus mindestens den beiden Dichtelementen 5, 6 besteht, von denen - wie beschrieben - das erste Dichtelement 5 das metallische Wellrohr und das zweite Dichtelement 6 die auf das Wellrohr aufgetragene polymere oder Weichmetall-Beschichtung oder Plattierung ist.A sealing part according to the invention is formed which consists of at least the two sealing elements 5, 6, of which - as described - the first sealing element 5 is the metallic corrugated pipe and the second sealing element 6 is the polymeric or soft metal coating or plating applied to the corrugated pipe.
Wie Fig. 1 veranschaulicht, kann die Polymer- oder Weichmetall-Beschichtung oder -Plattierung einendig außenseitig auf die Wandung 7 des Wellrohres 5 aufgebracht sein. Bei einer solchen Ausführung, wie sie auch in Fig. 2 gezeigt ist, kann dann das Wellrohr dann mit Vorteil anderendig über eine stoffschlüssige und mediendichte Verbindung 8 mit einem der beiden Kupplungsteile 1, 2 - im dargestellten Fall mit dem Steckerteil 2 - verbunden sein.As Fig. 1 illustrates, the polymer or soft metal coating or plating can be applied to the outside of one end of the wall 7 of the corrugated pipe 5. In such an embodiment, as is also shown in Fig. 2, the corrugated pipe can then advantageously be connected at the other end via a material-locking and media-tight connection 8 to one of the two coupling parts 1, 2 - in the case shown to the plug part 2.
Das metallische Wellrohr kann in bevorzugter Ausführung, um die angestrebte Federwirkung zu erzielen, insbesondere aus einem Federstahl bestehen. Solche Federstähle sind Gegenstand der deutschen Norm DIN 17222 und können z.B. als unlegierte, kaltformbare Qualitäten bzw. als Vergütungsstähle etwa 0,3 bis 0,75 % Kohlenstoff aufweisen, wobei höherwertige Stahlqualitäten auch mangan- oder chrom-silicium-legiert sein können. Federstähle, die als Vergütungsstähle in der Regel im gehärteten und angelassenen Zustand zum Einsatz kommen, besitzen eine hohe Elastizitätsgrenze und können damit über einen großen Bereich der mechanischen. Spannung elastisch beansprucht werden. Wegen der Wechselbeanspruchung ist auch eine - beispielsweise im Vergleich mit ruhenden Maschinenteilen - hohe Dauerfestigkeit erwünscht. Das Wellrohr kann dabei über die Werkstoffwahl auch für extreme Temperaturen oder für den Einsatz in korrosiven Medien ausgelegt werden.In a preferred design, the metallic corrugated pipe can be made of spring steel in particular to achieve the desired spring effect. Such spring steels are the subject of the German standard DIN 17222 and can, for example, contain around 0.3 to 0.75% carbon as unalloyed, cold-formable grades or as tempering steels, whereby higher-quality steel grades can also be manganese or chromium-silicon alloyed. Spring steels, which are usually used as tempering steels in the hardened and tempered state, have a high elastic limit and can therefore be elastically stressed over a wide range of mechanical stresses. Due to the alternating stress, a high fatigue strength is also desired - for example in comparison with stationary machine parts. The corrugated pipe can also be designed for extreme temperatures or for use in corrosive media by choosing the material.
Das metallische Wellrohr - als erstes Dichtelement 5 könnte auch als das Hauptdichtelement bezeichnet werden, insofern es als völlig permeationsfrei angesehen werden kann. Durch seine Verformbarkeit und Rückfedereigenschaft sorgt es für ein Anpressen der insbesondere sehr dünnen Polymerschicht an die Dichtungsfläche 5a bzw. la. Eine Permeation oder ein Ausgasen beschränkt sich bei diesem Stecksystem auf den Anpreßbereich der Kontaktflächen des Polymers bzw. des Weichmetalls.The metallic corrugated pipe - as the first sealing element 5 - could also be referred to as the main sealing element, insofar as it can be considered to be completely permeation-free. Due to its deformability and spring-back properties, it ensures that the particularly very thin polymer layer is pressed against the sealing surface 5a or 5a. In this plug-in system, permeation or outgassing is limited to the contact area of the contact surfaces of the polymer or the soft metal.
Während das Wellrohr im Hinblick auf die vorstehend erläuterte erwünschte Federwirkung mit Vorteil eine Dicke D von weniger als 1,8 mm, vorzugsweise von weniger als 1,0 mm, aufweisen sollte, ist für die Dicke d des zweiten Dichtelementes 6, insbesondere für die Dicke d der Polymer-Beschichtung oder Plattierung, im Hinblick auf niedrige Permeationswerte ein Wert in einem Bereich von weniger als 10 0 0 &mgr;&eegr;&eegr; anzustreben.While the corrugated pipe should advantageously have a thickness D of less than 1.8 mm, preferably less than 1.0 mm, in view of the desired spring effect explained above, a value in a range of less than 10 0 0 μηη is to be aimed for for the thickness d of the second sealing element 6, in particular for the thickness d of the polymer coating or plating, in view of low permeation values.
Das zweite, polymere insbesondere als auf das Wellrohr aufgetragene Beschichtung oder Plattierung ausgebildete, Dichtelement 6 kann mit Vorteil aus einem Elastomer bestehen, wobei vornehmlich ein Werkstoff mit einer Shore-A-Härte (gemessen 6 mm dicke Normproben gemäß DIN 53505) von etwa 60 - 90 als besonders geeignet erscheint.The second, polymeric sealing element 6, which is designed in particular as a coating or plating applied to the corrugated pipe, can advantageously consist of an elastomer, with a material with a Shore A hardness (measured on 6 mm thick standard samples according to DIN 53505) of approximately 60 - 90 appearing to be particularly suitable.
In bevorzugter Ausführung kann als solcher Werkstoff beispielsweise ein Elastomer auf der Basis von Fluorkautschuk (FPM) verwendet werden, da FPM einerseits sehr gut adhäsiv an eine Metalloberfläche gebunden werden kann und andererseits viele sicherheitstechnische Forderungen erfüllt. So sind Werkstoffe auf Fluorkautschuk-Basis flammwidrig. Sie besitzen eine ausgezeichnete Witterungs-, Ozon-, Licht-,In a preferred embodiment, an elastomer based on fluororubber (FPM) can be used as such a material, as FPM can be bonded very well to a metal surface and also meets many safety requirements. Fluororubber-based materials are flame-retardant. They have excellent resistance to weathering, ozone, light,
Chemikalien- und Hitzebeständigkeit sowie auch eine geringe Gasdurchlässigkeit, wodurch die an der Dichtungsstelle auftretende Permeation weiter eingeschränkt werden kann. Die mit einer erfindungsgemäßen Dichtung solchermaßen erreichbaren Lekageraten bzw. Permeationswerte sind geringer als ICT3 g/Tag. Auch die Ausgasungen einer solchen Beschichtung sind verschwindend gering.Chemical and heat resistance as well as low gas permeability, which can further limit the permeation occurring at the sealing point. The leakage rates or permeation values that can be achieved with a seal according to the invention are less than ICT 3 g/day. The outgassing of such a coating is also negligible.
Die Hitzebeständigkeit von FPM liegt bei + 200 0C, kurzfristig bis etwa +23 0 0C. Sie hängt in hohem Maße von dem einwirkenden Medium ab und kann sich beim Einsatz von aggressiven Chemikalien erheblich verringern. Die Kältebeständigkert liegt bei etwa - 20 bis - 250 0C, bedingt sogar bis - 400 0C. Die mechanischen Eigenschaften von FPM-Mischungen sind mit üblichen Synthesekautschuk-Typen vergleichbar. Die Zerreißfestigkeit bei Raumtemperatur liegt - je nach Mischungsverhältnis und FPM-Aufbau - zwischen 100 und 150 dN/cm2. Die Bruchdehnung kann zwischen 100 und 3 00 % schwanken. FPM-Werkstoffe sind beständig gegen Mineralöle und Fette, schwerentflammbare Hydraulikflüssigkeiten auf Basis von chlorierten Kohlenwasserstoffen und Phosphorsäureestern, Treibstoffe, die meisten anorganischen Säuren und Chemikalien, sehr viele organische Verbindungen, wie aliphatische Kohlenwasserstoffe (Benzin), aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol, Xylol usw.), chlorierte Kohlenwasserstoffe (Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen) sowie Schwefelkohlenstoff.The heat resistance of FPM is + 200 0 C, briefly up to around +23 0 0 C. It depends to a large extent on the medium involved and can be considerably reduced when aggressive chemicals are used. The cold resistance is around - 20 to - 250 0 C, and even to - 400 0 C under certain conditions. The mechanical properties of FPM mixtures are comparable with standard synthetic rubber types. The tensile strength at room temperature is - depending on the mixing ratio and FPM structure - between 100 and 150 dN/cm 2 . The elongation at break can vary between 100 and 3 00 %. FPM materials are resistant to mineral oils and greases, flame-retardant hydraulic fluids based on chlorinated hydrocarbons and phosphoric acid esters, fuels, most inorganic acids and chemicals, many organic compounds such as aliphatic hydrocarbons (petrol), aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.), chlorinated hydrocarbons (carbon tetrachloride, trichlorethylene) and carbon disulfide.
Eine sehr günstige Kombination für extreme Belastungen und Temperaturen bis 150 0C stellt auch ein FPM-Werkstoff mit Baumwollgewebe-Verstärkung dar. Grundsätzlich kann das zweite Dichtelement 6 zur Erzielung bestimmter, je nach Anwendungsfall erwünschter Eigenschaften sphärolitische,A very favorable combination for extreme loads and temperatures up to 150 0 C is also an FPM material with cotton fabric reinforcement. In principle, the second sealing element 6 can be spherulitic,
faserförmige oder flächige Einbettungen aus Graphit, technischer Kohle, Glas, Bronze und/oder textlien Natur- oder Kunststoffen enthalten.fibrous or flat embeddings made of graphite, technical carbon, glass, bronze and/or textile natural or plastic materials.
In Fig. 1 ist eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung dargestellt, bei der das Wellrohr zumindest drei volle (jeweils aus einem "Wellental" 9a und einem "Wellenberg" 9b gebildete) Wellen 9 aufweist. Die äußeren Wellentäler 9a der Wandung 7 des Wellrohres können dabei, zumindest teilweise, mit einer polymeren, insbesondere elastomeren, Abdeckmasse ausgefüllt sein. Bei dieser Masse, die vorteilhafterweise dann eine Verstärkung des ersten Dichtelementes 5 bewirkt, kann es sich z.B. um das gleiche Polymer handeln, wie das, welches für das zweite Dichtelement 6 verwendet wird.Fig. 1 shows an embodiment of a plug-in coupling according to the invention, in which the corrugated pipe has at least three full corrugations 9 (each formed from a "corrugation trough" 9a and a "corrugation peak" 9b). The outer corrugation troughs 9a of the wall 7 of the corrugated pipe can be filled, at least partially, with a polymeric, in particular elastomeric, covering compound. This compound, which then advantageously reinforces the first sealing element 5, can be, for example, the same polymer as that used for the second sealing element 6.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung unterscheidet sich von der ersten Ausführung nur dadurch, daß in der ersten Ausführung die Beschichtung oder Plattierung des Kupplungsteiles 1 (und/oder 2) und die Dichtungsfläche 5a des Wellrohres 5, bzw. die Dichtungsfläche la des Kupplungsteiles 1 (und/oder 2) und die Beschichtung oder Plattierung des Wellrohres in radialer Richtung, d.h. rechtwinklig zur Einsteckrichtung S bzw. zur Längsachse X-X der Kupplungsteile 1, 2 verlaufen, während bei der zweiten Ausführung kein rechter Winkel vorliegt.The second embodiment of a plug-in coupling according to the invention shown in Fig. 2 differs from the first embodiment only in that in the first embodiment the coating or plating of the coupling part 1 (and/or 2) and the sealing surface 5a of the corrugated pipe 5, or the sealing surface la of the coupling part 1 (and/or 2) and the coating or plating of the corrugated pipe run in the radial direction, i.e. at right angles to the insertion direction S or to the longitudinal axis X-X of the coupling parts 1, 2, whereas in the second embodiment there is no right angle.
Wie auch die weiteren Ausführungen (Fig. 3 und 4) zeigen, kann an den Dichtungsstellen zwischen Wellrohr und Kupplungsteil 1, 2 ein in einem weiten Bereich variabler, die Dichtwirkung begünstigender Winkel &agr; konzipiert werden. So kann die Beschichtung oder Plattierung des KupplungsteilesAs the other designs (Fig. 3 and 4) show, an angle α that is variable over a wide range and promotes the sealing effect can be designed at the sealing points between the corrugated pipe and the coupling part 1, 2. In this way, the coating or plating of the coupling part
1 (und/oder 2) und die Dichtungsfläche 5a des Wellrohres 5, bzw. die Dichtungsfläche la des Kupplungsteiles 1 (und/oder 2) und die Beschichtung oder Plattierung des Wellrohres in oder gegen die Strömungsrichtung des Fluids konvergieren. Beispielsweise kann in der Ausführung gemäß Fig. 2 die Strömungsrichtung des Fluids mit der Steckrichtung S zusammenfallen. Ein optimaler Winkel &agr; sollte - unter Berücksichtigung dessen, ob das zweite Dichtelement 6 an der Innen- oder an der Außenseite des Wellrohres angeordnet ist - so ausgelegt sein, daß der partielle Innendruck des Mediums bei einer Durchmesseraufweitung des Wellrohres durch Biegung eine Erhöhung des Anpreßdruckes auf die Dichtung 4 bewirkt. Dies ist bei der Ausführung gemäß Fig. 2 (aber auch 3 und 4) in axialer und radialer Richtung gegeben. In jedem Fall muß auch unter Druck eine bestimmte notwendige Verpressung des zweiten Dichtelementes 6 garantiert sein. Insbesondere kann dabei die Beschichtung oder Plattierung des Kupplungsteiles 1 (und/oder 2) und die Dichtungsfläche 5a des Wellrohres 5, bzw. die Dichtungsfläche la des Kupplungsteiles 1 (und/oder 2) und die Beschichtung oder Plattierung des Wellrohres mit der Radialrichtung des Wellrohres einen Winkel von weniger als etwa 45° einschließen, wie dies aus Fig. 2, 3 und Fig. 4 (untere Dichtungsstelle) zu entnehmen ist.1 (and/or 2) and the sealing surface 5a of the corrugated pipe 5, or the sealing surface la of the coupling part 1 (and/or 2) and the coating or plating of the corrugated pipe converge in or against the flow direction of the fluid. For example, in the embodiment according to Fig. 2, the flow direction of the fluid can coincide with the plug-in direction S. An optimal angle α should - taking into account whether the second sealing element 6 is arranged on the inside or on the outside of the corrugated pipe - be designed so that the partial internal pressure of the medium causes an increase in the contact pressure on the seal 4 when the diameter of the corrugated pipe expands due to bending. This is the case in the embodiment according to Fig. 2 (but also 3 and 4) in the axial and radial direction. In any case, a certain necessary compression of the second sealing element 6 must be guaranteed even under pressure. In particular, the coating or plating of the coupling part 1 (and/or 2) and the sealing surface 5a of the corrugated pipe 5, or the sealing surface la of the coupling part 1 (and/or 2) and the coating or plating of the corrugated pipe can enclose an angle of less than approximately 45° with the radial direction of the corrugated pipe, as can be seen from Fig. 2, 3 and Fig. 4 (lower sealing point).
Für die in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungen einer erfindungsgemäßen Steckkupplung ist es charakteristisch, daß eines der beiden Kupplungsteile 1, 2, und zwar das Steckerteil 2, durch ein Rohrende mit einem radial erweiterten ringförmigen Wulst bzw. Ansatz 10 gebildet ist, wobei dieser Ansatz 10 die Beschichtung oder Plattierung (zweites Dichtungselement 6) aufweist, an die eine Dichtungsfläche 5b des Wellrohres (erstes Dichtungselement 5)For the embodiments of a plug-in coupling according to the invention shown in Fig. 3 and 4, it is characteristic that one of the two coupling parts 1, 2, namely the plug part 2, is formed by a pipe end with a radially expanded annular bead or projection 10, wherein this projection 10 has the coating or plating (second sealing element 6) to which a sealing surface 5b of the corrugated pipe (first sealing element 5)
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anpreßbar ist, oder eine Dichtungsfläche 2a aufweist, an die die Beschichtung oder Plattierung des Wellrohres anpreßbar ist.can be pressed, or has a sealing surface 2a onto which the coating or plating of the corrugated pipe can be pressed.
In der dritten Ausführung der Erfindung (Fig. 3) befindet sich die Beschichtung oder Plattierung dabei beidendig und außenseitig der Wandung 7 des Wellrohres, während sie in der vierten Ausführung der Erfindung (Fig. 4) an beiden Enden des Wellrohres, jedoch einmal außenseitig und einmal innenseitig der Wandung 7 des Wellrohres angeordnet ist.In the third embodiment of the invention (Fig. 3), the coating or plating is located at both ends and on the outside of the wall 7 of the corrugated pipe, while in the fourth embodiment of the invention (Fig. 4) it is arranged at both ends of the corrugated pipe, but once on the outside and once on the inside of the wall 7 of the corrugated pipe.
Ein weiteres Charakteristikum der beiden Ausführungen besteht darin, daß für eine Arretierung der beiden Kupplungsteile 1, 2 im gesteckten Zustand gegeneinander, d.h. des Steckerteils 2 und des Gehäuseteils 1 - das hier als eine mit einem Rohrende 12 stoffschlüssig verbundene Distanzbuchse ausgebildet ist - ein insbesondere an dem radial erweiterten ringförmigen Ansatz 10 anliegendes spezielles Halteelement 13 vorgesehen ist. Bei diesem Halteelement 13 erfolgt der Kraftfluß über zwei Schenkel 14, 15, die bei Druckbeaufschlagung ein Tragwerk ergeben, wobei der eine Schenkel 15 als schräg zur Steckrichtung verlaufende, zwischen den beiden Kupplungsteilen 1, 2 angeordnete Stütze wirkt und sich der andere Schenkel 14 sich etwa in radialer Richtung erstreckt. Mittels des elastisch auffederbaren Halteelementes 13 erfolgt eine Vorspannung des in einem Ringraum 16 zwischen den beiden Kupplungselementen 1, 2 angeordneten Wellrohres.A further characteristic of the two designs is that a special holding element 13 is provided, which is particularly in contact with the radially expanded annular projection 10, to lock the two coupling parts 1, 2 in the plugged-in state against each other, i.e. the plug part 2 and the housing part 1 - which here is designed as a spacer bushing integrally connected to a pipe end 12. In this holding element 13, the flow of force takes place via two legs 14, 15, which form a supporting structure when pressure is applied, with one leg 15 acting as a support arranged between the two coupling parts 1, 2, which runs diagonally to the plugging direction, and the other leg 14 extends approximately in the radial direction. The elastically springable holding element 13 pre-tensions the corrugated pipe arranged in an annular space 16 between the two coupling elements 1, 2.
Das Wellrohr wird bei der dritten und vierten Ausführung im Gegensatz zu den ersten beiden Ausführungen - von einem Abschnitt 2b des Steckerteils 2 durchgriffen und auf diese Weise im Inneren (innerhalb seiner Wandung 7) geführt. DerIn the third and fourth versions, in contrast to the first two versions, the corrugated pipe is penetrated by a section 2b of the plug part 2 and is thus guided inside (within its wall 7).
Ringraum 16 (Einstecköffnung 3), in dem sich das Wellrohr befindet, ist somit durch den Abschnitt 2b des Steckerteils 2, der das Wellrohr durchgreift, und durch die Distanzbuchse 11 gebildet.Annular space 16 (insertion opening 3), in which the corrugated pipe is located, is thus formed by the section 2b of the plug part 2, which passes through the corrugated pipe, and by the spacer bushing 11.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Insbesondere sind auch andere Ausführungen der Kupplungsteile möglich, wo anstelle eines bekanntermaßen verwendeten O-Rings ein erfindungsgemäßes, - wie beschrieben - aus einem ersten Dichtungselement 5 und einem zweiten Dichtungselement 6 bestehendes Dichtungsteil (eine beschichte Wellrohr-Dichtung 4) verwendet werden kann. Außerdem kann der Fachmann weitere zweckmäßige Merkmale zur konstruktiven Gestaltung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung vorsehen.The invention is not limited to the embodiments shown, but also includes all designs that have the same effect within the meaning of the invention. In particular, other designs of the coupling parts are also possible, where instead of a conventionally used O-ring, a sealing part according to the invention (a coated corrugated pipe seal 4) consisting of a first sealing element 5 and a second sealing element 6 can be used. In addition, the person skilled in the art can provide further useful features for the structural design of a plug-in coupling according to the invention.
Unter dem vorstehend verwendeten Begriff "Weichmetall" sind dabei reine Metalle, wie Blei (Brinellhärte - etwa 40 N/mm2, Streckgrenze - etwa 5 bis 8 N/mm2, Zugfestigkeit etwa 11 bis 20 N/mm2) , Zinn, Kupfer oder auch Gold, sowie Legierungen mit vergleichbar geringer Härte und hoher plastischer Verformbarkeit zu verstehen.The term "soft metal" used above refers to pure metals such as lead (Brinell hardness - about 40 N/mm 2 , yield strength - about 5 to 8 N/mm 2 , tensile strength about 11 to 20 N/mm 2 ), tin, copper or gold, as well as alloys with comparably low hardness and high plastic deformability.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombxnation beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Merkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.Furthermore, the invention is not limited to the combination of features defined in claim 1, but can also be defined by any other combination of features of all the individual features disclosed overall. This means that in principle every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, claim 1 is to be understood as merely a first attempt at formulating an invention.
erstes Kupplungsteil (Aufnahmeteil) Dichtungsfläche von zweites Kupplungsteil (Steckerteil) Dichtungsfläche von Abschnitt von 2 (innerhalb von 5) Aufnahmeöffnung von Dichtung erstes Dichtungselement (Wellrohr) Dichtungsfläche von Dichtungsfläche von zweites Dichtungselement (polymere Beschichtung) Wandung von (stoffschlüssige) Verbindung zwischen 5 und Welle von Wellental von Wellenberg von radialer Ansatz an Distanzbuchse von Rohrende von Halteelement Schenkel von Schenkel vonfirst coupling part (receiving part) sealing surface of second coupling part (plug part) sealing surface of section of 2 (within 5) receiving opening of seal first sealing element (corrugated pipe) sealing surface of sealing surface of second sealing element (polymer coating) wall of (material-locking) connection between 5 and wave of wave trough of wave crest of radial attachment to spacer sleeve of pipe end of retaining element leg of leg of
D d S X-XD d S X-X
Dicke von Dicke von Steckrichtung von Längsachse von 1,Thickness of Thickness of Plug direction of Longitudinal axis of 1,
Winkel zwischen radialer Richtung von 5 undAngle between radial direction of 5 and
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20010726 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VOSS AUTOMOTIVE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ARMATURENFABRIK HERMANN VOSS GMBH + CO. KG, 51688 WIPPERFUERTH, DE Effective date: 20021129 Owner name: VOSS AUTOMOTIVE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ARMATURENFABRIK HERMANN VOSS GMBH + CO, 51688 WIPPERFUERTH, DE Effective date: 20010405 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20030512 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20060516 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20080602 |
|
| R071 | Expiry of right |