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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten Leitungselementes zum Durchführen eines fluiden Mediums mit einem zweiten Leitungselement zum Durchführen eines fluiden Mediums, insbesondere von Dampf, wie sie vorzugsweise in einer Vorrichtung zur Zubereitung eines Getränks, insbesondere in einem Kaffeevollautomaten.
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Verbindungsvorrichtungen zum Verbinden von Leitungselementen, die fluide Medien führen, sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt.
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So ist aus dem Stand der Technik eine sog. Schottverschraubung bekannt, die aus einem üblicherweise rohrförmigen Zentralteil besteht, wobei das Zentralteil mit Außengewinde versehen ist. Ferner weist das Zentralteil eine Schulter auf, die mit einer entsprechenden Mutter gegen die Wand des Behälters gespannt wird, in den bzw. aus dem eine Leitung geführt werden soll. Die Schulter des Zentralteils ist dabei zum Gegenhalten des Anzugsmoments der Mutter mit einer Schlüsselfläche versehen. Die beiden Enden des Zentralteils der Schottverschraubung sind beispielsweise als Schlauchtülle gestaltet, wobei anzuschließende Schläuche durch eine Überwurfmutter auf der Schlauchtülle fixiert werden. In der Ausführung einer Schottverschraubung nach DIN 2353 erfolgt der Anschluss von biegesteifen Leitungen durch eine Schneidringverschraubung.
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Darüber hinaus offenbart die
EP 2 282 097 A1 eine Schottverschraubung, die ein Zentralteil mit Schulter und Außengewinde auf dem Schaft des Zentralteils aufweist. Das Zentralteil wird auf der Innenseite der Wandung, durch die eine Leitung geführt werden soll, bzw. des Behälters, in den eine Leitung geführt werden soll, in eine entsprechende Mutter eingeschraubt. Zur Abdichtung der Schottverschraubung sind erfindungsgemäß beidseitig der Wandung Dichtungen vorgesehen, die in Form von formschlüssig ineinandergreifenden Dichtungsringen, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, realisiert sind. Die Dichtkraft wird über eine Schlangenfeder aufgebracht, die zwischen zwei Dichtringe in eine dafür vorgesehene Nut eingelegt wird.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Kabelverschraubungen bekannt, wie sie z.B. in DIN 50262 genormt sind. Durch solche Kabelverschraubungen werden Wanddurchführungen für Stromleitungen geschaffen, um z.B. solche Leitungen aus einem Klemmenkasten hinein bzw. herauszuführen.
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Nachteilig bei diesen Ausführungen ist, dass die Verschraubungen nach dem Stand der Technik für beengte Bauräume – z.B. in Gehäusen von Vorrichtungen zur Zubereitung eines Getränks – nicht kompakt genug bauen, insbesondere, wenn weitere nützliche Funktionen für solche Vorrichtungen in die Leitungselemente integriert werden sollen bzw. die Montage der Verschraubungen in beengten Bauräumen in solchen Vorrichtungen kompliziert und dementsprechend aufwendig ist.
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Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, indem sie eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten Leitungselementes mit einem zweiten Leitungselement zum Durchführen eines fluiden Mediums, insbesondere von Dampf, vorzugsweise in einer Vorrichtung zur Zubereitung eines Getränks, insbesondere in einem Kaffeevollautomaten, schafft, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet, so dass eine Verbindungsvorrichtung geschaffen wird, die wenigstens eine Montagebaugruppe umfasst, die einen Steckeinsatz aufweist, der in einen Steckanschluss eingreift, welche das erste Leitungselement bildet und dass das zweite Leitungselement als Schraubelement ausgebildet ist, welches in die vormontierte Montagebaugruppe einschraubbar ist.
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Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung sind die auf Grund des Kraftschlussprinzips bei der Befestigung des Schraubelements im Steckeinsatz realisierbaren engen Toleranzen, die mit auf dem Prinzip des Formschlusses basierenden Schnappverbindungen oder Sprengringverbindungen nicht zu realisieren sind.
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Der Steckeinsatz eines erfindungsgemäßem Leitungselement weist eine Schulter auf, die im montierten Zustand des Leitungselementes an der Innenseite einer Wandung eines Behälters o.ä. anliegt und das das Schraubelement eine Schulter aufweist, die im montierten Zustand an der Außenseite einer Wandung eines Behälters anliegt und so eine kompakt bauende Wanddurchführung für fluidführende Leitungen geschaffen wird. Darüber hinaus kann der Steckeinsatz verdrehgesichert zur Wandung eines Behälters ausgeführt werden.
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Das Schraubelement kann an seinem freien Ende Geometrieelemente für zusätzliche Funktionen und / oder diese Funktionen unterstützende Funktionselemente aufweisen, z.B. eine Ausgestaltung des Schraubelementes als Düse, um Dampf durch einen Kaffeevollautomaten zu treiben oder als Düse mit einer integrierten Schlauchtülle, die eine Dichtung aufweist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1: Eine Explosionsdarstellung die den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung zeigt;
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2: eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung nach 1;
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3: eine beispielhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung.
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4: eine weitere beispielhafte Ausführungsvariante einer Erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, hier als Leitungsdurchführung gestaltet.
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1 bzw. 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1. Die Verbindungsvorrichtung 1 besteht aus einem Steckanschluss 2, der in seinem weiteren, in den 1 bzw. 2 rückwärtigen Teil, beliebige, für den jeweiligen Verwendungszweck vorteilhafte Geometrien aufweisen kann. Aus diesem Grunde ist der Steckanschluss 2 in 1 und 2 abgeschnitten, so dass jeweils nur der standardisierte Teil des Steckanschlusses 2 dargestellt ist, der bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten des Steckanschlusses 2 stets gleich ist.
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Der Steckanschluss 2 weist eine gestufte Innenbohrung 3 auf, um weitere Bauteile einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 aufnehmen und positionieren zu können. Die Stufe 27 der Innenbohrung mit dem größeren Durchmesser 4 nimmt eine Dichtung 5 auf, die beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein kann, die das Schraubelement 6 gegen den Steckanschluss 2 bzw. gegen die Umgebung abdichtet.
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In der Innenbohrung mit dem größeren Durchmesser 4 der gestuften Innenbohrung 3 des Steckanschlusses 2 ist ein Steckeinsatz 7 eingesetzt bzw. eingepresst. Die Pressverbindung ist formschlüssig über wenigstens einen Schnapphaken 28 am Steckeinsatz 7 und wenigstens einer entsprechenden, zur Geometrie des Schnapphakens 28 korrespondierende Nut 29 in im Bereich des größeren Durchmessers 4 der gestuften Innenbohrung 3 ausgeführt, so dass eine Drehbewegung des Steckeinsatzes 7 im Steckanschluss 2 möglich ist. Der Steckeinsatz 7 weist weiterhin eine Schulter 8 auf, die an ihrer Außenseite eine Schlüsselfläche 9 aufweist. Die Schlüsselfläche 9 ist im erfindungsgemäßen Beispiel nach 1 bzw. 2 als Sechskant ausgebildet. Andere geeignete, n-kantige Schlüsselflächen, die den Einsatz von Steck-, Ring-, Haken- oder Maulschlüsseln erlauben, sind erfindungsgemäß ebenso möglich. Oberhalb der Schulter 8 weist der Steckeinsatz 7 einen zylindrischer Absatz 10 auf, der im Zusammenspiel mit der Schulter 11 des Schraubelements 6 in eine Bohrung in der Wandung 22 eines weiteren Bauteils bzw. eines Behälters eingreifen kann, gegen die das Schraubelement 6 festgelegt werden kann. Der Steckeinsatz 7 weist weiterhin ein erhabenes Geometrieelement 30 auf, das beispielsweise über eine passfederartigen Ansatz realisiert sein kann, der in eine dazu korrespondierende Öffnung 31, die beispielsweise als entsprechende Nut ausgeführt sein kann, in die Wandung 22 eingreift, so dass eine formschlüssige Verdrehsicherung des Steckeinsatzes gegenüber der Wandung 22 gebildet wird. Erfindungsgemäß sind grundsätzlich sind auch andere geeignete Geometrien zur Realisierung einer formschlüssigen Verdrehsicherung möglich. Der Steckeinsatz 7 weist ferner eine durchgehende Innenbohrung auf, die mit einem Innengewinde 12 versehen ist.
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Durch den standardisierten Steckanschluss 2 und den Steckeinsatz 7 entsteht so eine Montagebaugruppe, die vormontiert in die Wandung 22 eines Behälter eingesetzt werden kann, so dass – je nach funktionaler Anforderung – verschiedene Schraubelemente 6 in die durch den Steckanschluss 2 und den Steckeinsatz 7 gebildete Montagegruppe eingeschraubt und bei Bedarf einfach und schnell ausgetauscht werden können.
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Diese Anforderung ergibt sich insbesondere bei der Anwendung der Erfindung in Vorrichtungen zur Zubereitung eines Getränks, insbesondere in einem Kaffeevollautomaten, wenn als Fluid Dampf durch einen Kaffeevollautomaten getrieben wird. Grundsätzlich kann dabei auch eine spiegelbildliche Anordnung einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung in Bezug auf die Wandung 22 eines Behälters erfolgen, so dass sich die aus Steckanschluss 2 und Steckeinsatz 7 gebildete Montagebaugruppe sowohl innerhalb als auch außerhalb eines Behälters befinden kann.
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Das Schraubelement 6 weist einen zylindrischen Absatz 13 auf, dessen Durchmesser mit der Innenbohrung mit kleinem Durchmesser 14 der gestuften Innenbohrung 3 des Steckanschlusses 2 korrespondiert und gegen den die Dichtung 5 im montierten Zustand des Leitungselements 1 abdichtet. Das Schraubelement 6 weist ferner einen weiteren zylindrischen Absatz 15 auf, der mit einem Außengewinde 16 versehen ist, das mit dem Innengewinde 12 des Steckeinsatzes 7 korrespondiert und im montierten Zustand des Leitungselements 1 eine erfindungsgemäße Schraubverbindung zwischen Steckeinsatz 7 und Schraubelement 6 bildet. Die Schulter 11 des Schraubelements 6 weist eine Schlüsselfläche 17 auf. Die Schlüsselfläche 17 ist im erfindungsgemäßen Beispiel nach 1 bzw. 2 als Sechskant ausgebildet. Andere geeignete Schlüsselflächen, die den Einsatz von Steck-, Ring-, Haken- oder Maulschlüsseln erlauben, sind erfindungsgemäß ebenso möglich. Vorteilhafterweise weisen die beiden Schlüsselflächen 9 und 17 eine gleiche Schlüsselflächengeometrie und – dimension auf, so dass mit gleichgroßen Werkzeugen das Schraubelement 6 in den Steckeinsatz 7 eingeschraubt und festgezogen oder gelöst bzw. gegengehalten werden kann. Die dem Absatz 15 mit Außengewinde 16 abgewandten Seite der Schulter 11 des Schraubelements 6 weist ein freies Ende 18 auf, das mit einer Fase 19 versehen sein kann oder eine andere für eine erfindungsgemäße Funktion des Schraubelements 6 vorteilhafte Geometrie und Dimension aufweist. Das Schraubelement 6 weist ferner eine durchgehende zylindrische Innenbohrung 21 auf, die auf der Seite des Absatzes 15 mit Außengewinde 16 durch eine Fase 20 erweitert sein kann. In einer vorteilhaften, alternativen Ausprägung kann die Innenbohrung abschnittsweise auch einen Innensechskant oder einen Innensechsrund aufweisen, durch den in vorteilhafter Weise eine alternative, einfache Montagemöglichkeit für das Schraubelement 6 geschaffen wird.
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Die Fase 20 stellt den Übergang zu einer Querschnittsverengung der zuführenden Leitung dar, an der, bzw. in dessen Verlängerung der standardisierte Teil des Steckanschlusses 2 angebracht ist. In diesem Fall – wie in 1 bzw. 2 beispielhaft dargestellt – stellt das Schraubelement 6 funktional eine Düse dar, über die die Strömungsgeschwindigkeit eines strömenden Fluids nach dem Gesetz von Bernoulli erhöht wird, um am Austritt der Düse nach dem Prinzip des Kontinuitätsgesetzes in eine entsprechend hohe, drucklose Austrittgeschwindigkeit umgesetzt zu werden.
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In 3 ist eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 dargestellt. Dabei weist ein 90°-Winkelfitting einen erfindungsgemäßen, standardisierten Steckanschluss 2 auf. Grundsätzlich kann ein standardisierter Steckanschluss 2 in beliebig geformte Fittinge oder andere geeignete Leitungsbauteile einstückig integriert sein oder durch geeignete Fügeverfahren an Fittingen oder anderen Leitungsbauteilen befestigt sein. Das Schraubelement 6 ist in diesem erfindungsgemäßen Anwendungsbeispiel als Treibdüse ausgeführt, um beispielsweise Dampf durch einen Kaffeevollautomaten zu treiben.
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Dazu weist das freie Ende 18 des Schraubelements 6 eine Nut 23 auf, die eine entsprechende Dichtung 24 aufnimmt, die beispielsweise als O-Ring ausgeführt sein kann. Das freie Ende 18 ist doppelkegelstumpfförmig angeformt. Dem Kegelstumpf 25 mit einem im Vergleich zum Kegelstumpf 26 betragsmäßig großem Winkel zwischen einer Kegelmantellinie und Mittelachse des Kegelstumpfes schließt sich zum freien Ende 18 hin ein Kegelstumpf 26 mit einem im Vergleich zum Winkel des Kegelstumpfes 25 betragsmäßig kleinem Winkel zwischen einer Kegelmantellinie und Mittelachse an. Beide Kegelstümpfe 25, 26 bilden so eine Düsengeometrie (hier einer Treib- oder Lavaldüse nachempfunden) am freien Ende 18 des Schraubelementes 6, die zur Weiterleitung sowie Definition der Form und Lage des Dampfstrahls für ein ihn nutzendes System dient. Die Dichtung 24 dient dabei als Abdichtung zwischen dem Schraubelement 6 und beispielsweise einem angeschlossen Schlauch (nicht dargestellt).
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In 4 ist eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 dargestellt. Dabei weist ein 90°-Winkelfitting einen erfindungsgemäßen, standardisierten Steckanschluss 2 auf. Grundsätzlich kann ein standardisierter Steckanschluss 2 in beliebig geformte Fittinge oder andere geeignete Leitungsbauteile einstückig integriert sein oder durch geeignete Fügeverfahren an Fittingen oder anderen Leitungsbauteilen befestigt sein. Das freie Ende 18 des Schraubelements 6 ist in diesem erfindungsgemäßen Anwendungsbeispiel als Kupplungsteil ausgeführt, um beispielsweise eine Wanddurchführung für eine Leitung zu schaffen.
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Dazu weist das freie Ende 18 des Schraubelements 6 mindestens einen Schnapphaken 28 auf, der als formschlüssige Haltevorrichtung für einen aufgepressten Kupplungsring 32 dient, der an seinem Innendurchmesser eine entsprechende korrespondierende Nut 29 aufweist. Der Kupplungsring 32 wird dabei bis zur Anlage an die Schulter 11 des Schraubelements 6 aufgepresst. Der Kupplungsring 32 ist so gestaltet, dass er zur Hälfte seiner Längserstreckung auf das freie Ende 18 des Schraubelements 6 aufgepresst wird. In die andere Hälfte des Kupplungsrings 32 wird ein Adapter eingepresst und über eine weitere Schnapphaken-Nutverbindung formschlüssig fixiert, mit dem eine Leitung (nicht dargestellt) fest an die Verbindungsvorrichtung 1 angebunden wird.
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Die beispielhafte Ausgestaltung des freien Endes 18 des Schraubelements 6 als Schlauchtülle bzw. als Kupplungselement ist dabei nicht einschränkend zu verstehen. Die Ausgestaltung des Absatzes 18 am freien Ende des Schraubelements 6 kann eine beliebige, für die jeweilige Funktion des Schraubelements 6 vorteilhafte Geometrie und Dimension aufweisen, ohne das dadurch der erfindungswesentliche Aspekt eines kompakt bauenden, mehrfach-funktionalen Schraubeinsatzes 6 aufgegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsvorrichtung
- 2
- Steckanschluss
- 3
- Gestufte Innenbohrung
- 4
- Innenbohrung mit großem Durchmesser
- 5
- Dichtung
- 6
- Schraubelement
- 7
- Steckeinsatz
- 8
- Schulter
- 9
- Schlüsselfläche
- 10
- Zylindrischer Absatz
- 11
- Schulter
- 12
- Innengewinde
- 13
- Zylindrischer Absatz
- 14
- Innenbohrung mit kleinem Durchmesser
- 15
- Zylindrischer Absatz
- 16
- Außengewinde
- 17
- Schlüsselfläche
- 18
- Freies Ende
- 19
- Fase
- 20
- Fase
- 21
- Innenbohrung
- 22
- Wandung
- 23
- Dichtungsnut
- 24
- Dichtung
- 25
- Kegelstumpf
- 26
- Kegelstumpf
- 27
- Stufe
- 28
- Schnapphaken
- 29
- Nut
- 30
- Erhabenes Geometrielement
- 31
- Öffnung
- 32
- Kupplungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 2353 [0003]
- DIN 50262 [0005]