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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zum Verbinden einer
flexiblen Fluidleitung, insbesondere eines Hydraulikschlauches,
mit einem Anschluss mit einem zumindest bereichsweise in die flexible
Fluidleitung einführbaren
hohlen Stutzen, der mit einem Anschlusselement in Strömungsverbindung
steht, und mit einem dem Stutzen und/oder die flexible Fluidleitung
zumindest bereichsweise umgreifenden Hülsenelement.
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Derartige
Verbindungsanordnungen werden beispielsweise im Hydraulikbereich,
sowohl im Hoch- als auch im Niederdruckbereich verwendet. Beispielsweise
ist dazu vorgesehen, einen Schlauch, insbesondere einen Kunststoffschlauch,
teilweise auf einen Schlauchstutzen aufzuschieben, und mit einer Schraubhülse oder
Presshülse
an dem Schlauchstutzen zu sichern. Dabei wird ein in etwa zylindrisches Verbindungsstück gebildet,
wobei die Schraubhülse oder
Presshülse
den Schlauchstutzen in seiner Länge
in etwa hälftig überdeckt.
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Diese
Verbindungsanordnungen werden auch an Maschinen eingesetzt, die
hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind. Hierbei werden Vibrationen
und dgl. von dem Schlauch auf die Verbindungsanordnung übertragen.
Dies kann hohe Biegebelastungen in der Verbindungsanordnung, insbesondere
in den Stutzen erzeugen, die zu einem Versagen der Verbindungsanordnung
führen
können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer derartigen Verbindungsanordnung die
Lebensdauer und die Betriebssicherheit zu verbessern, insbesondere
unter dem Einfluss dynamischer Belastungen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen angegeben.
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Bei
einer Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art ist das Hülsenelement
erfindungsgemäß, insbesondere
als ein Block, mit wenigstens einer ersten Öffnung zur Aufnahme zumindest
eines Bereichs des Stutzens und/oder der flexiblen Fluidleitung
ausgebildet, wobei das Hülsenelement
derart gestaltet ist, dass dieses etwaige im Betrieb von der flexiblen
Fluidleitung auf den Stutzen übertragene
Biegebelastungen zumindest näherungsweise
vollständig
aufnimmt.
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Vorzugsweise
kann dadurch ein Brechen des Stutzens bei einem Betrieb, wie er
beispielsweise bei bewegten Hydraulikleitungen mit dem entsprechend
in den Stutzen eingeleiteten Biegebelastungen auftritt, verhindert
werden. Vorteilhafterweise kann so die Lebensdauer der Hydraulikeinrichtung bei
hydraulischen Hämmern
und dgl. deutlich verlängert
werden. Insbesondere wird verhindert, dass der Stutzen an gefährdeten
Stellen wie Verjüngungen oder
Kerbstellen bricht.
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Die
Verbindungsanordnung kann für
Gase oder Flüssigkeiten
in einem Druckbereich von 0 bis 100 bar vorgesehen sein. Es wird
jedoch bevorzugt, die Verbindungsanordnung für höhere Druckbereiche wie beispielsweise
in der Hochdruckhydraulik bis zu etwa 5 kbar vorzusehen, bevorzugt
im Druckbereich von 400 bis 600 bar.
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Als
flexible Fluidleitung eignet sich beispielsweise ein Kunststoffschlauch.
Es können
jedoch auch andere dem Fachmann geläufige Schläuche verwendet werden, wie
beispielsweise Gewebeschläuche,
Metallwellschläuche
oder dgl.
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Unter
einem Anschluss ist eine beliebige Einrichtung, die Bestandteil
einer Maschine sein kann, zu verstehen, mit der die Fluidleitung
verbunden werden soll. Beispielsweise umfasst der Anschluss ein Gewinde,
in den das Anschlusselement eingeschraubt werden kann. Anschluss
und Anschlusselement in diesem Sinne können jedoch auch einstückig ausgebildet
werden. Beispielsweise kann das Anschlusselement als Kupplungsstück zwischen
Verbindungsanordnung und Anschluss vorgesehen sein. Als Verbindung
zwischen Anschluss und Anschlusselement können dem Fachmann geläufige Verbindungen
verwendet werden.
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Das
Hülsenelement
weist insbesondere eine an die Belastung angepasste große Wandstärke auf, so
dass eine hohe Biegefestigkeit erzielt wird. Insbesondere sind die
Wandstärke
und/oder das Material des Hülsenelements
hinsichtlich der Biegefestigkeit so gewählt, dass eine Verbiegung des
Stutzens auf Grund der im Betrieb auftretenden Vibrationen oder Bewegungen
praktisch nicht möglich
ist. Das Hülsenelement
ist dabei insbesondere als ein Block ausgestaltet, welcher beispielsweise
quaderförmig
ist. Alternativ kann das Hülsenelement
als ein Rohr ausgestaltet sein, welches den Stutzen und/oder die
flexible Fluidleitung zumindest bereichsweise koaxial überdeckt.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass das Hülsenelement
den Stutzen über
die gesamte Länge
des Stutzens umgibt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein,
dass das Hülsenelement
die flexible Fluidleitung zumindest in einem Abschnitt koaxial überdeckt.
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Zur
Befestigung des Hülsenelementes
an der Verbindungsanordnung ist beispielsweise vorgesehen, dass
das Hülsenelement
an dem Anschluss oder dem Anschlusselement angeschraubt ist. Es kann
jedoch auch eine Klemm- oder Rastverbindung vorgesehen sein.
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Eine
besonders stabile Verbindung wird vorzugsweise erreicht, wenn das
Hülsenelement
das Anschlusselement zumindest teilweise umgreift. Beispielsweise
kann das Hülsenelement
als eine Art Manschette des Anschlusselementes ausgestaltet sein,
so dass auftretende Verbindungskräfte vorteilhafterweise über eine
größere Fläche verteilt
werden.
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Für eine Verbindung
zwischen dem hohlen Stutzen und dem Anschlusselement kann vorgesehen
sein, dass der hohle Stutzen an dem Anschlusselement angeschraubt
wird. Es kann jedoch auch eine Steck- oder Rastkupplung oder dgl.
vorgesehen sein.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird der Stutzen durch das Hülsenelement
an dem Anschlusselement befestigt. Vorzugsweise wird dadurch eine
Verbindungsanordnung vereinfacht, wobei insbesondere auf Schraub-,
Rast- oder Steckverbindungen
des Stutzens oder dgl. verzichtet werden kann. Als Befestigung ist
beispielsweise vorgesehen, dass der Stutzen durch das Hülsenelement
in eine form- oder kraftschlüssige
Verbindung gezwungen wird. Beispielsweise wird eine Dichtfläche des
Stutzens auf eine Dichtfläche
des Anschlusselementes gepresst. Alternativ oder zusätzlich kann
eine formschlüssige
Verbindung zwischen einer Dichtfläche des Stutzens und einem
Dichtungssitz des Anschlusselementes vorgesehen sein.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hülsenelement
einstückig
mit dem Anschlusselement ausgestaltet. Dies ermöglicht vorzugweise einen einfachen
Aufbau und insbesondere eine einfache Montage. Beispielsweise ist
das Hülsenelement
dazu an einem dem hohlen Stutzen abgewandten Ende mit einem Gewinde
versehen, welches in den Anschluss eingeschraubt werden kann. Anstelle
eines Gewindes kann auch eine andere Verbindung bzw. Kupplung vorgesehen
sein.
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Ein
geringer konstruktiver Aufwand einer Verbindungsanordnung und insbesondere
eines Hülsenelementes
wird vorzugsweise erreicht, wenn das Hülsenelement eine zweite Öffnung,
insbesondere eine Durchgangsöffnung,
zur Aufnahme des Anschlusselementes aufweist. So kann das Hülsenelement
als ein Block ausgestaltet sein, welcher in einer Längsrichtung
die erste Öffnung
aufweist und im Wesentlichen quer dazu mit der zweiten Öffnung versehen
ist. Bei der zweiten Öffnung
kann es sich um eine Sacköffnung
handeln, besonders einfach ist es jedoch, eine Durchgangsbohrung
vorzusehen. Die zweite Öffnung
ist dabei insbesondere so ausgestaltet, dass das Anschlusselement
formschlüssig
darin aufgenommen werden kann.
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Eine
einfache Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Hülsenelement
lässt sich
in einer ersten Ausgestaltung vorzugsweise dadurch erzielen, dass
das Anschlusselement in der zweiten Öffnung des Hülsenelements
verschraubbar ist. Dazu ist die zweite Öffnung beispielsweise mit einem Gewinde
ausgestattet, in welches ein Gewinde des Hülsenelementes eingreifen kann.
Beispielsweise ist das Anschlusselement dazu in etwa schraubenförmig ausgestaltet.
Eine Verschraubung wird vorzugsweise eingesetzt, wenn die zweite Öffnung eine Sacköffnung ist.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist vorgesehen, dass das Anschlusselement durch die zweite Öffnung durchsteckbar
und mit wenigstens einem Mutternelement verschraubbar ist, das,
beispielsweise als Gewindebohrung ausgestaltet, Bestandteil einer Maschine
sein kann, an welche die Fluidleitung angeschlossen wird. Vorzugsweise
kann dadurch auf ein Innengewinde der zweiten Öffnung verzichtet werden, was
eine Herstellung der Hülse
wesentlich erleichtern kann. Das Anschlusselement weist dabei vorzugsweise
eine Grundform einer Schraube auf.
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Eine
Variabilität
der Anordnung von Hülsenelement
und Anschlusselement zueinander wird vorzugsweise verbessert, wenn
das Anschlusselement wenigstens eine Ringnut aufweist, in welche
wenigstens eine mit einer Leitung des Anschlusselements in Verbindung
stehende Radialbohrung des Anschlusselements mündet. Vorzugsweise kann auf
diese Weise der Stutzen mittels des Hülsenelementes an einer beliebigen
Position auf einem Umfang des Anschlusselementes auf der Ringnut
aufgesetzt werden bzw. mit dieser in Verbindung gebracht werden.
Dies ermöglicht
beispielsweise, Hülsenelement
und Anschlusselement bzw. Anschluss zur Erzielung einer geeigneten
Montageposition zu verdrehen und in dieser Position zu fixieren.
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Ein
Zusammenbau der Verbindungsanordnung wird vorzugsweise erleichtert,
wenn das Anschlusselement als Hohlschraube ausgebildet ist. Das
Anschlusselement kann auf diese Weise beispielsweise in das Hülsenelement
eingeschraubt werden, so dass ein Gewinde über das Hülsenelement hinaus steht, welches
in den Anschluss einschraubbar ist.
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Eine
Abdichtung der Verbindungsanordnung wird verbessert, wenn mittels
Dichtungen ein abgedichteter axialer Schaftabschnitt des Anschlusselements
gebildet ist. Der axiale Schaftabschnitt ist dabei insbesondere
so gewählt,
dass eine Stirnfläche des
hohlen Stutzens an diesem in einem eingebauten Zustand zum Liegen
kommt. Im Falle der Verwendung einer Ringnut ist diese in etwa mittig
in dem axialen Schaftabschnitt angeordnet. Als Dichtungen werden
beispielsweise O-Ringe, insbesondere aus Gummi, verwendet. Es können jedoch
auch keramische Dichtringe oder Metalldichtungen verwendet werden.
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Die
Gefahr eines Abknickens und/oder Abreißens der flexiblen Fluidleitung
lässt sich
dadurch vermindern, dass die erste Öffnung an dem der Fluidleitung
zugewandten äußeren Ende
des Hülsenelementes
einen angefasten Auslauf aufweist. Insbesondere werden dadurch Einkerbungen
der flexiblen Fluidleitung zumindest weitestgehend verhindert. Zusätzlich kann
der hohle Stutzen an dem der Fluidleitung zugewandten Ende einen
kegelförmigen
Abschnitt aufweisen.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Öffnung ein
erstes Innengewinde aufweist, in welches die flexible Fluidleitung einschraubbar
ist. Das Gewinde ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass ein
Kunststoffschlauch ohne äußeres Gewinde
darin eingeschraubt werden kann. Dies wird beispielsweise dadurch
erreicht, dass mit dem ersten Innengewinde beim Einschrauben des
Kunststoffschlauches ein Außengewinde
in diesem eingeschnitten wird.
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Alternativ
oder zusätzlich
weist die erste Öffnung
ein zweites Innengewinde auf, in welches der hohle Stutzen einschraubbar
ist. Dazu weist der Stutzen vorzugsweise ein entsprechendes Außengewinde
auf. Es kann jedoch auch hier ein selbstschneidendes Gewinde oder
eine andere Anbindungsart vorgesehen sein.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass der Stutzen in einem eingeschraubten
Zustand in die flexible Fluidleitung eingreift. Insbesondere sind
die Durchmesser der flexiblen Fluidleitung, des Hülsenelements
sowie des Stutzens so dimensioniert, dass die flexible Fluidleitung
zwischen dem Stutzen und dem Hülsenelement
eingeklemmt wird. Dies ermöglicht
insbesondere eine sichere Abstützung
des Stutzens durch das Hülsenelement
gegen Biegebelastungen.
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Gemäß einer
Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Öffnung einen stufenweise verjüngten Querschnitt
aufweist. Vorzugsweise kann dadurch eine Steckverbindung zwischen
Stutzen und Hülsenelement
erreicht werden. Darüber
hinaus wird insbesondere eine Montage der Verbindungsanordnung erleichtert.
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Zur
Erzielung einer Steckverbindung zwischen Stutzen und Hülsenelement
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Stutzen einen Kragen aufweist,
welcher in einem eingebauten Zustand an einem Widerlager in der
ersten Öffnung
anliegt. Das Widerlager wird dabei beispielsweise an einer Stufe in
einem stufenweise verjüngten
Querschnitt der ersten Öffnung
gebildet. Insbesondere ist das erste Widerlager so angeordnet, dass
eine Öffnung
in einer Dichtfläche
des Stutzens mit einer Nut oder dgl. Durchlass in dem Anschlusselement
in Strömungsverbindung
gebracht wird.
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Eine
einfache Bauweise einer Verbindungsanordnung wird vorzugsweise dadurch
erreicht, dass an einem dem Stutzen gegenüberliegenden Ende der ersten
als Durchgang ausgestalteten Öffnung
ein Blindstopfen vorgesehen ist. Vorzugsweise ermöglicht dies,
das Hülsenelement
als verhältnismäßig einfach
herzustellenden Block auszugestalten, welcher im Wesentlichen lediglich
eine erste und eine zweite Öffnung
aufweist, welche ggf. mit einem entsprechenden Gewinde versehen
sind. Ein Zusammenbau der Verbindungsanordnung kann dabei in einfacher
Weise erfolgen, wenn zunächst
die flexible Fluidleitung in die erste Öffnung des Hülsenelements bzw.
in diesem Fall des Blocks eingeschraubt wird, anschließend der
Stutzen von der anderen Seite der ersten Öffnung eingeführt wird
und eingeschraubt wird, dann das Anschlusselement in die zweite Öffnung eingesteckt
oder eingeschraubt wird und schließlich mit dem Blindstopfen
das dem Stutzen gegenüberliegende
Ende der ersten als Durchgang ausgestalteten Öffnung verschlossen wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die
dort gezeigten Merkmalskombinationen sind jedoch nicht beschränkend auszulegen.
Vielmehr sind die jeweils in der Beschreibung sowie in den Figuren
enthaltenen Merkmale im Rahmen des Schutzbereichs der Ansprüche zur
Weiterbildung miteinander kombinierbar.
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Es
zeigen schematisch:
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1 im
Querschnitt eine Verbindungsanordnung nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 im
Querschnitt eine Verbindungsanordnung nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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3 Verbindungsanordnung
nach 2 und
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4 in
Draufsicht die Verbindungsanordnung nach 2.
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Die
in 1 gezeigte Verbindungsanordnung 1 dient
zur Verbindung einer flexible Fluidleitung 2 mit einem
Anschluss 3. Der Anschluss ist dabei nicht im Detail dargestellt
und ist beispielsweise ein Auslass an einer Gehäusewand oder dgl. Die Verbindung
erfolgt dabei mittels eines hohlen Stutzens 4, welcher
an einem Anschlusselement 5 so angebracht ist, dass er
mit diesem in einer Strömungsverbindung
steht. Das Anschlusselement 5 ist dabei wiederum mit dem
Anschluss 3 verbindbar, indem es in diesen eingeschraubt
wird. Dazu sind ein Anschlusselementgewinde 4a und ein
Anschlussgewinde 4b vorgesehen. Auf diese Weise entsteht
eine Strömungsverbindung
zwischen der Fluidleitung 2 und dem Anschluss 3.
Die Fluidleitung 2 ist dabei eine Hydraulikleitung, beispielsweise
eine Schmiermittelleitung, welche ein sich bewegendes Gerät zum Beispiel
mit Schmiermittel versorgt, so dass die flexible Fluidleitung 2 in
einer Pfeilrichtung 6 bewegt wird. Zur Abstützung des
hohlen Stutzens 4 gegen Biegebelastung ist ein Hülsenelement 7 vorgesehen,
welches die im Betrieb der flexiblen Fluidleitung auf den Stutzen 4 übertragenen
Biegebelastungen zumindest näherungsweise
vollständig
aufnimmt. Das Hülsenelement 7 ist
einstückig
mit dem Anschlusselement 5 ausgestaltet und weist eine
erste Öffnung 8 auf,
in welcher der hohle Stutzen 4 aufgenommen ist.
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Die 2 bis 4 zeigen
eine zweite Ausführungsform
einer Verbindungsanordnung 9. Bei dieser ist ein hohler
Stutzen 4 mittels eines Hülsenelementes 7 an
einem Anschlusselement 5 befestigt. Das Anschlusselement 5 kann
dabei wiederum mit einem nicht dargestellten Anschluss verbunden
werden. Der hohle Stutzen 4 ist mit einer flexiblen Fluidleitung 2 verbunden,
welche zwischen dem Hülsenelement 7 und
dem hohlen Stutzen 4 fixiert ist. Das Hülsenelement 7 ist
in der Ausführungsform
nach den 2 bis 4 als ein
quaderförmiger
Block ausgestaltet, in welchem eine erste Öffnung 8 sowohl zur
Aufnahme des hohlen Stutzens 4 als auch der flexiblen Fluidleitung 2 vorgesehen
ist. Weiterhin ist eine zweite Öffnung 10 im
Hülsenelement 7 vorgesehen,
welche das Anschlusselement 5 aufnimmt. Das Anschlusselement 5 ist
dabei als eine Hohlschraube ausgestaltet. Diese weist eine Leitung 11 des
Anschlusselementes 5 auf, welche über eine Radialbohrung 12 und
eine Ringnut 13 mit einem Fluidkanal 14 des hohlen
Stutzens 4 in Verbindung steht. Zur Abdichtung der zweiten
Verbindungsanordnung 9 ist das Anschlusselement 5 mit
einer ersten Dichtung 15 und einer zweiten Dichtung 16 versehen,
welche einen abgedichteten axialen Schaftabschnitt 17 des Anschlusselementes 5 abschließen.
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Zur
Fixierung der flexiblen Fluidleitung 2 in der Verbindungsanordnung 9 weist
das Hülsenelement 7 ein
erstes Innengewinde 18 auf, welches die flexible Fluidleitung 2 gegen
Herausziehen sichert. Zusätzlich
ist der hohle Stutzen 4 mittels eines zweiten Innengewindes 19 von
der anderen Seite, in der Figur von rechts, in das Hülsenelement 7 eingeschraubt
und fixiert die flexible Fluidleitung 2 zusätzlich durch
ein Festklemmen. Weiterhin weist der hohle Stutzen 4 einen
Kragen 20 auf, welcher an einem Widerlager 21 der
ersten Öffnung 8 zur
Anlage kommt.
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Zur
Abdichtung des axialen Schaftabschnitts 17 auf einem dem
hohlen Stutzen 4 gegenüberliegenden
Ende der ersten Öffnung 8 ist
ein Blindstopfen 22 vorgesehen.
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Eine
Montage der gezeigten Verbindungsanordnung erfolgt vorzugsweise
dadurch, dass zunächst
die flexible Fluidleitung 2 in das erste Innengewinde in
das Hülsenelement 7 eingeschraubt
wird, sodann der hohle Stutzen 4 von der gegenüberliegenden
Seite in das Hülsenelement 7 eingeführt wird und
mittels des zweiten Innengewindes 19 bis zum Anschlag am
Widerlager 21 eingeschraubt wird. Anschließend wird
das Anschlusselement 5 in die zweite Öffnung 10 eingesteckt
und mittels einer Dichtungsscheibe 23 und einer nicht dargestellten,
mit einem Schraubgewinde 24 in Eingriff tretenden Mutter oder
dgl. gesichert. Zudem wird auf der dem hohlen Stutzen 4 gegenüberliegenden
Seite ein Blindstopfen 22 eingeschraubt. Zur Vermeidung
von Knicken oder Abrissen der flexiblen Fluidleitung 2 weist
das Hülsenelement 7 einen
angefasten Auslauf 25 auf. Zusätzlich weist der hohle Stutzen
einen kegelförmigen Abschnitt 25a auf.
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Während bei
der Ausführungsform
nach 1 die Fluidleitung 2 bzw. der Stutzen 4 und
das Anschlusselement 5 etwa koaxial zueinander verlaufen,
zweigt das Anschlusselement 5 bei der Ausführungsform
nach den 2 bis 4 rechtwinkelig von
dem Stutzen 4 ab. In Abhängigkeit des verfügbaren Bauraumes
können
auch andere Anordnungen dieser Elemente zueinander gewählt werden.