DE202004012794U1

DE202004012794U1 - Steckverbindung für Fluid-Leitungen

Info

Publication number: DE202004012794U1
Application number: DE200420012794
Authority: DE
Original assignee: Voss Fluid GmbH
Current assignee: Voss Fluid GmbH
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2014-08-17

Abstract

Steckverbindung für Fluid-Leitungen, bestehend aus zwei zusammensteckbaren Kupplungsteilen (2, 4), und zwar einem Muffenteil (2) und einem Steckerteil (4), wobei das Steckerteil (4) mit einem Steckerschaft (6) dichtend in eine Aufnahmeöffnung (8) des Muffenteils (2) einsteckbar und im eingesteckten Zustand über eine Verriegelungseinrichtung (10) lösbar arretierbar ist, wobei die Verriegelungseinrichtung (10) einerseits aus zwei äußeren, radialen, flanschartigen und im eingesteckten Zustand axial, in Steckrichtung (18) benachbarten Haltestegen (12, 14) die beiden Kupplungsteile (2, 4) und andererseits aus einem ringförmigen Halteelement (16) besteht, welches seinerseits aus zwei im Axialschnitt jeweils C-förmigen, die Haltestege (12, 14) der beiden Kupplungsteile (2, 4) auf diametral gegenüberliegenden Seiten axial und radial formschlüssig umgreifenden Ringsegmenten (20) besteht, wobei die Ringsegmente (20) koaxial von einem Sicherungselement (22) umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) an dem einen (2) der beiden Kupplungsteile (2, 4) derart unverlierbar vormontiert ist, dass die Ringsegmente (20) radial beweglich sind, und dass...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Fluid-Leitungen, bestehend aus zwei zusammensteckbaren Kupplungsteilen, und zwar einem Muffenteil und einem Steckerteil, wobei das Steckerteil mit einem Steckerschaft dichtend in eine Aufnahmeöffnung des Muffenteils einsteckbar und im eingestecken Zustand über eine Verriegelungseinrichtung lösbar arretierbar ist, wobei die Verriegelungseinrichtung einerseits aus zwei äußeren, radialen, flanschartigen und im gesteckten Zustand axial, in Steckrichtung benachbarten Haltestegen der beiden Kupplungsteile sowie andererseits aus einem ringförmigen Halteelement besteht, welches seinerseits aus zwei im Axialschnitt jeweils C-förmigen, die Haltestege der beiden Kupplungsteile auf diametral gegenüberliegenden Seiten axial und radial formschlüssig umgreifenden, etwa halbkreisförmigen Ringsegmenten besteht, wobei die Ringsegmente koaxial von einem Sicherungselement umschlossen sind.
In diesem Zusammenhang ist der Begriff "Fluid" als beliebiges, flüssiges und/oder gasförmiges Strömungs- bzw. Druckmittel zu verstehen. Somit eignet sich die Steckverbindung sowohl für hydraulische als auch für pneumatische sowie für hydropneumatische Anwendungen.
Eine Steckverbindung der gattungsgemäßen Art ist in der EP 0 385 052 A1 beschrieben. Nach dem Zusammenstecken der Kupplungsteile müssen die zwei halbschalenartigen Ringsegmente jeweils radial auf die Haltestege aufgesetzt und dann durch ein zusätzliches Sicherungselement in Form eines an einer Umfangsstelle offenen Federringes gegen Lösen gesichert werden. Dabei sind zwar hohe Löse- bzw. Abzugskräfte gewährleistet, so dass diese Kupplungsart für hohe Betriebsdrücke einsetzbar ist. Allerdings ist die radiale Montage mit zusätzlichem Sicherungselement recht umständlich und auch nur zweihändig durchführbar. Zudem erfordert die radiale Montage einen entsprechend großen Freiraum am Montageort, weshalb eine Verwendung z. B. bei Aggregaten mit mehreren Steckverbindungen in kleinen Stichmaß-Abständen nicht oder nur bedingt möglich ist. Zudem unterliegen die separaten Ringsegmente und das Sicherungselement im noch nicht montierten bzw. in einem nachfolgend wieder gelösten Zustand einer hohen Verlustgefahr.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung der genannten Art so zu verbessern, dass unter Beibehaltung der Vorteile des bekannten Verriegelungsprinzips (insbesondere hohe Abzugskräfte) die Verlustgefahr des Halteelementes reduziert und die Montage vereinfacht wird, und zwar besonders auch in Anwendungsfällen, bei denen am Montageort nur ein kleiner Umgebungsraum zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Halteelement an dem einen der beiden Kupplungsteile derart unverlierbar vormontiert ist, dass die Ringsegmente radial beweglich sind, und dass die Ringsegmente und der Haltesteg des anderen Kupplungsteils in Anpassung aneinander zur Bildung einer in Steckrichtung wirkenden Rastverbindung derart ausgebildet sind, dass beim Zusammenstecken der Kupplungsteile die Ringsegmente durch den sich dazu relativ bewegenden Haltesteg radial nach außen bewegt werden und nachfolgend im eingesteckten Zustand durch radiale Zurückbewegung nach innen die Haltestege der beiden Kupplungsteile zur Verriegelung umgreifen. Die für diese Verriegelung notwendige Radialbewegung ist unter Aufrechterhaltung der Vormontageverbindung der Ringsegmente mit dem einen Kupplungsteil möglich.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden die Vorteile des bekannten, gattungsgemäßen Verriegelungsprinzips mit den Vorteilen eines Steckrastprinzips kombiniert. Im an dem einen Kupplungsteil vormontierten Zustand des Halteelementes braucht nur noch das andere Kupplungsteil gesteckt zu werden. Somit ist eine einfache, schnelle und komfortable sowie auch sehr sichere Einhand-Montage möglich, und zwar vorteilhafterweise auch an Montageorten mit geringem Umgebungsraum in radialer Richtung. Ein Lösen der Verbindung ist durch manuelle Radialbewegung oder Demontage der Ringsegmente möglich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
Anhand von mehreren in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
1 einen Halb-Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Steckverbindung in einer ersten Ausführungsform im gesteckten und verriegelten Zustand der Kupplungsteile,
2 eine gesonderte Schnittansicht des Halteelementes,
3 einen Ausschnitt einer möglichen Ausführungsform eines Sicherungselementes,
4 eine axiale Draufsicht des erfindungsgemäßen Halteelementes,
5 eine gesonderte Halb-Axialschnittansicht einer möglichen Ausführungsform eines Muffenteils,
6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckverbindung in einem Halb-Axialschnitt analog zu 1,
7 eine weitere Ausführungsform in einem Zustand während des Einsteckens des Steckerteils,
8 eine gesonderte Schnittansicht des Halteelementes der Ausführung gemäß 7,
9 eine Ausschnittvergrößerung des Halteelementes in einer bevorzugten Ausgestaltung,
10 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckverbindung in einer Ansicht analog zu 1 bzw. 6,
11 eine gesonderte Schnittansicht des Halteelementes gemäß 10 mit einem zusätzlichen Sicherungselement und
12 die Ausführung gemäß 10 in einem Zustand zum Stecken oder Lösen, d. h. in einer Freigabestellung des Sicherungselementes.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und brauchen daher in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben zu werden.
Eine erfindungsgemäße Steckverbindung besteht aus zwei Kupplungsteilen, und zwar aus einem Muffenteil 2 und einem Steckerteil 4. Das Steckerteil 4 ist mit einem Steckerschaft 6 dichtend in eine Aufnahmeöffnung 8 des Muffenteils 2 einsteckbar und im eingesteckten Zustand über eine Verriegelungseinrichtung 10 lösbar arretierbar.
Die Verriegelungseinrichtung 10 besteht einerseits aus zwei äußeren, radialen, flanschartigen Haltestegen 12 und 14 der beiden Kupplungsteile 2, 4 sowie andererseits aus einem Halteelement 16. Die Haltestege 12, 14 liegen im gesteckten Zustand der Kupplungsteile 2, 4 axial, in Steckrichtung (Pfeil 18) einander benachbart. Das Halteelement 16 besteht aus zwei halbschalenartigen Ringsegmenten 20, die im Axialschnitt C-förmig ausgebildet sind und dadurch die Haltestege 12, 14 der beiden Kupplungsteile 2, 4 auf diametral gegenüberliegenden Seiten axial und radial formschlüssig zur Verriegelung umgreifen. Dabei sind die Ringsegmente 20 koaxial von einem Sicherungselement 22 umschlossen.
Erfindungsgemäß ist das Halteelement 16 an einem der beiden Kupplungsteile 2, 4, und zwar im dargestellten Beispiel bevorzugt am Muffenteil 2, derart unverlierbar vormontiert, dass die Ringsegmente 20 radial beweglich sind. Dabei sind die Ringsegmente 20 und der Haltesteg 14 des anderen Kupplungsteils, wie dargestellt des Steckerteils 4 in Anpassung aneinander zur Bildung einer in Steckrichtung wirkenden, formschlüssigen Rastverbindung ausgebildet. Dazu weisen die Ringsegmente 20 jeweils auf ihrer dem anderen Kupplungsteil (Steckerteil 4) beim Steckvorgang zugewandten Seite innere Konus-Schrägflächen 24 auf, die durch den sich beim Stecken relativ bewegenden Haltesteg 14 des Steckerteils 4 eine radial nach außen gerichtete Spreizbewegung der Ringsegmente 20 bewirken. Bei dieser Spreizbewegung bleibt aber die unverlierbare Halterung des Halteelementes 16 bzw. der Ringsegmente 20 an dem zugehörigen Kupplungsteil (Muffenteil 2) erhalten.
Bei den Ausführungsformen gemäß 1 bis 8 ist das Sicherungselement 22 von mindestens einem derart federelastischen Ringelement 26 gebildet, dass die Ringsegmente 20 mit einer radial nach innen wirkenden Rastfederkraft beaufschlagt sind. Gemäß 1, 2 und 6 ist als federelastisches Ringelement 26 ein einzelnes, flach rechteckiges Ringband aus einem gummielastischen Material vorgesehen. Alternativ dazu sind bei der Ausführung gemäß 7 und 8 zwei axial beabstandete Ringe 28 ebenfalls aus federelastischem Material vorgesehen. Vorzugsweise sitzen das Ringelement 26 bzw. jeder der Ringe 28 in einer angepaßten Umfangsnut des Halteelementes 16 bzw. der Ringsegmente 20.
Wie in 3 veranschaulicht ist, kann als federelastisches Sicherungselement 22 auch mindestens ein nur teilweise dargestellter Federring 30 vorgesehen sein, der aus einem schraubenlinienförmig gewickelten Federdraht, insbesondere aus einem rostfreien Edelstahl, besteht.
Bei der Ausführungsform gemäß 10 bis 12 ist das Sicherungselement 22 von einer Sicherungshülse 32 gebildet, die auf dem zugehörigem Kupplungsteil, bevorzugt auf dem Muffenteil 2, in axialer Richtung zwischen einer Arretierstellung (10) und einer Freigabestellung (12) beweglich geführt ist. Die Ringsegmente 20 werden von der Sicherungshülse 32 entweder in der Arretierstellung gegen deren radiale Spreizbewegung blockiert oder in der Freigabestellung für die Spreizbewegung freigegeben. Vorteilhafterweise ist dabei aber die Sicherungshülse 32 so ausgelegt, dass sie auch in der Freigabestellung die Ringsegmente 22 gegen vollständiges Lösen verliersicher fixiert. Dies wird gemäß 12 durch einen im Durchmesser erweiterten Endbereich 32a erreicht.
Gemäß 11 kann bei dieser Ausführung – praktisch als zusätzliches Sicherungselement 22a – ein federelastisches Ringelement 26 analog zu den Ausführungen gemäß 1 bis 8 vorgesehen sein. Hierdurch werden die Ringsegmente 20 auch bei dieser Ausführung mit einer radialen Federkraft beaufschlagt, um ein selbsttätiges Verrasten zu gewährleisten.
Die Sicherungshülse 32 weist eine federkraftbedingte Ruhestellung auf, die zweckmäßiger Weise die Arretierstellung ist. Hierzu ist ein axial wirkendes Federelement 34, beispielsweise in Form einer Schraubendruckfeder, zwischen dem Kupplungsteil 2 und der Sicherungshülse 32 unter Vorspannung angeordnet.
Wie sich beispielsweise aus 2, 8 und 11 ergibt, besteht jedes Ringsegment 20 aus zwei radialen, nach innen gerichteten Ringbunden 36 und 38 und einer diese verbindenden Umfangswandung 40. Das Halteelement 16 bzw. die Ringsegmente 20 sind dadurch an dem einen Kupplungsteil (Muffenteil 2) vormontiert, dass die Ringsegmente 20 jeweils mit dem einen, hinteren Ringbund 38 in einer Umfangsnut 42 des Kupplungsteils 2 sitzen. Diese Umfangsnut 42 wird einseitig von dem Haltesteg 12 und anderseitig von einer Stützflanke 44 begrenzt, die die Ringsegmente 20 während des Einsteckvorgangs, also auch im gespreizten Zustand, axial abstützt. Jedes Ringsegment 20 greift mit dem hinteren Ringbund 38 in radialer Richtung soweit in die Umfangsnut 42 ein, dass es bei der steckbedingten Spreizung nicht aus der Umfangsnut 32 freikommt. Dies wird dadurch erreicht, dass sich der hintere Ringbund 38 in radialer Richtung weiter nach innen erstreckt als der vordere Ringbund 36; siehe den in 2 und 11 jeweils eingezeichneten radialen Überstand x, der sich aus der Differenz des größeren Innendurchmessers des vorderen Ringbundes 36 und des kleineren Innendurchmessers des hinteren Ringbundes 38 ergibt.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist das Steckerteil 4 von einem Ende einer insbesondere metallischen Rohrleitung 46 gebildet, wobei der Haltesteg 14 wulstartig durch einen Stauchformvorgang einstückig aus der Rohrwandung gebildet ist.
Zur Abdichtung des Steckerteils 4 innerhalb des Muffenteils 2 ist mindestens eine Dichtung 48 vorgesehen, die bevorzugt in einer Innenringnut 50 innerhalb des Muffenteils 2 gelagert ist, und zwar gegebenenenfalls zusammen mit einem Stützring 52.
Gemäß 5 kann das Muffenteil 2 einstückig als Anschlussteil beispielsweise mit einem Gewindestutzen 54 ausgebildet sein. Bei der Ausführung gemäß 6 ist aber das Muffenteil 2 zweiteilig aus einem Basisteil 56 und einem adapterartigen Anschlussteil 58 ausgebildet. Dabei ist die zur Dichtungsaufnahme vorgesehene Innenringnut 50 im Verbindungsbereich zwischen dem Basisteil 56 und dem Anschlussteil 58 gebildet. Zur Verbindung des Anschlußteils 58 mit dem Basisteil 56 ist im dargestellten Beispiel eine Schraubverbindung vorgesehen, wobei ein Außengewindeabschnitt des Anschlußteils 58 in ein Innengewinde des Basisteils 56 eingreift.
In einer weiteren, in 4 veranschaulichten Ausgestaltung sind die Ringsegmente 20 im Bereich ihrer einander jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden über Zentrierelemente 60 derart verbunden, dass ihre Spreizbewegungen möglich bleiben, dabei die Ringsegmente 20 aber relativ zueinander exakt geführt sind.
Wie sich weiterhin aus 9 ergibt, weisen die Ringsegmente 20 im Bereich der einander zugekehrten Innenflanken der Ringbunde 36 und 38 einen Hinterschneidungswinkel β auf, der für einen echten Formschluß größer oder gleich 90° ist. Vorzugsweise ist aber der Hinterschneidungswinkel β größer als 90°, so dass bei Wirkung einer Abzugskraft sogar eine Erhöhung der Haltekraft erreicht wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ringsegmente 20 aus Metall bestehen.
Wie sich noch aus 4 ergibt, weisen die Ringsegmente 20 einen inneren Krümmungsradius r auf, der derart größer als der jeweils zugehörige Außenradius der Kupplungsteile 2, 4 ist, dass die Ringsegmente 20 jeweils nur mit ihren mittigen Umfangsbereichen die Haltestege 12, 14 umgreifen, mit ihren Segment-Endbereichen aber radial außerhalb der Haltestege oder nur geringfügig im Bereich der Haltestege liegen. Diese Ausgestaltung ist für den Steckvorgang vorteilhaft, weil durch die radiale Bewegung der Ringsegmente diese in ihren Endbereichen sonst womöglich nicht außerhalb des Eingriffsbereichs mit den Haltestegen 12, 14 gelangen könnten.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Steckverbindung für Fluid-Leitungen, bestehend aus zwei zusammensteckbaren Kupplungsteilen (2, 4), und zwar einem Muffenteil (2) und einem Steckerteil (4), wobei das Steckerteil (4) mit einem Steckerschaft (6) dichtend in eine Aufnahmeöffnung (8) des Muffenteils (2) einsteckbar und im eingesteckten Zustand über eine Verriegelungseinrichtung (10) lösbar arretierbar ist, wobei die Verriegelungseinrichtung (10) einerseits aus zwei äußeren, radialen, flanschartigen und im eingesteckten Zustand axial, in Steckrichtung (18) benachbarten Haltestegen (12, 14) die beiden Kupplungsteile (2, 4) und andererseits aus einem ringförmigen Halteelement (16) besteht, welches seinerseits aus zwei im Axialschnitt jeweils C-förmigen, die Haltestege (12, 14) der beiden Kupplungsteile (2, 4) auf diametral gegenüberliegenden Seiten axial und radial formschlüssig umgreifenden Ringsegmenten (20) besteht, wobei die Ringsegmente (20) koaxial von einem Sicherungselement (22) umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) an dem einen (2) der beiden Kupplungsteile (2, 4) derart unverlierbar vormontiert ist, dass die Ringsegmente (20) radial beweglich sind, und dass die Ringsegmente (20) und der Haltesteg (14) des anderen Kupplungsteils (4) in Anpassung einander zur Bildung einer in Steckrichtung wirkenden Rastverbindung ausgebildet sind.
Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (20) auf ihrer dem anderen Kupplungsteil (4) zugewandten Seite innere Schrägflächen (24) aufweisen, die durch den sich beim Stecken relativ bewegenden Haltesteg (14) eine radial nach außen gerichtete Spreizbewegung der Ringelemente (20) bewirken.
Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (22) von mindestens einem derart federelastischen Ringelement (26) gebildet ist, dass die Ringsegmente (20) mit einer radial nach innen wirkenden Rastfederkraft beaufschlagt sind.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (22) von einer axial zwischen einer Arretierstellung und einer Freigabestellung beweglichen Sicherungshülse (32) gebildet ist, die die Ringsegmente (22) in der Arretierstellung gegen deren radiale Spreizbewegung blockiert und in der Freigabestellung für die Spreizbewegung freigibt.
Steckverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungshülse (32) eine federkraftbedingte Ruhestellung aufweist, die insbesondere die Arretierstellung ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ringsegment (22) aus zwei radialen, inneren Ringbunden (36, 38) und einer dieser verbindenden Umfangswandung (40) besteht.
Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) dadurch an dem einen Kupplungsteil (2), und zwar vorzugsweise an dem Muffenteil (2), vormontiert ist, dass die Ringsegmente (20) jeweils mit einem Ringbund (38) der Ringbunde (36, 38) in einer Umfangsnut (42) des Kupplungsteils (2) sitzen.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerteil (4) von einem Ende einer insbesondere metallischen Rohrleitung (46) gebildet ist, wobei der Haltesteg (14) wulstartig durch einen Stauchformvorgang einstückig aus der Rohrwandung gebildet ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Steckerteils (4) innerhalb des Muffenteils (2) mindestens eine in einer Innenringnut (50) gelagerte Dichtung (48) vorgesehen ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Muffenteil (2) zweiteilig aus einem Basisteil (56) und einem adapterartigen Anschlussteil (58) gebildet ist.
Steckverbindung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Dichtungsaufnahme vorgesehene Innenringnut (50) im Verbindungsbereich zwischen dem Basisteil (56) und dem Anschlussteil (58) gebildet ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (20) im Bereich ihrer einander jeweils in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden über Zentrierelemente (60) zentriert sind.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen den Haltestegen (12, 14) der Kupplungsteile (2, 4) und den Ringsegmenten (20) mit einem Hinterschneidungswinkel β ≥ 90° für einen echten Formschluss ausgelegt sind, wobei der Hinterschneidungswinkel β insbesondere größer als 90° ist.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (20) des Halteelementes (16) aus Metall bestehen.
Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (20) einen inneren Krümmungsradius (r) aufweisen, der derart größer als der jeweils zugehörige Außenradius der Kupplungsteile (2, 4) ist, dass die Ringsegmente (20) jeweils nur mit ihren mittigen Umfangsbereichen die Haltestege (12, 14) umgreifen, mit ihren Endbereichen aber radial außerhalb der Haltestege (12, 14) liegen.