DE202015004190U1

DE202015004190U1 - Steckverbindung

Info

Publication number: DE202015004190U1
Application number: DE202015004190.6U
Authority: DE
Original assignee: Acotec Produktionsgesellschaft Mbh; Acotec Produktionsgmbh
Current assignee: Acotec Produktionsgesellschaft Mbh; Acotec Produktionsgmbh
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2025-06-11

Abstract

Steckverbindung zum lösbaren Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wobei die Steckverbindung durch eine Aufnahme in dem ersten Bauteil gebildet wird, in welche ein zylindrischer Abschnitt eines zweiten Bauteils in einer entlang einer zentralen Längsachse orientierte Einsetzrichtung formschlüssig eingesetzt werden kann, und wobei die Aufnahme einen an einer inneren Mantelfläche der Aufnahme gehaltenen Haltering aufweist, der einteilig ausgeführt ist und einen nicht geschlossenen und annähernd rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse angeordneten äußeren Ringabschnitt besitzt, von dem aus sich Zähne in Richtung einer zentralen Öffnung des Halterings erstreckenden, die im Falle eines Einsetzens des zylindrischen Abschnitts in die Aufnahme, durch einen Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt in Einsetzrichtung ausgelenkt werden und dadurch eine spätere Bewegung des zylindrischen Abschnitts entgegen der Einsetzrichtung erschweren.

Description

Die Erfindung betrifft eine lösbare Steckverbindung zum Beispiel zum Verbinden einer Vakuumröhre mit einem Verteilerblock in einer thermischen Solaranlage oder dergleichen. Die Erfindung betrifft außerdem einen Verteilerblock einer thermischen Solaranlage, eine thermische Solaranlage und ein Verfahren zum Lösen der Steckverbindung.
Steckverbindungen werden üblicherweise aus einer Aufnahme und einem passend zur der Aufnahme geformten Gegenstück gebildet, wobei die Aufnahme so ausgebildet ist, dass im eingesteckten Zustand eine über eine Mindestzugkraft, z. B. die Gewichtskraft, des Gegenstückes hinausgehende Zugkraft nötig ist, um die Steckverbindung zu lösen und entsprechend das Gegenstück von der Aufnahme zu trennen.
In thermischen Solaranlagen muss die in Vakuumröhren gespeicherte Energie der Sonne in Form von Wärme an einen Verteilerblock weitergegeben werden, damit die Wärme durch weitere Prozessschritte nutzbar gemacht werden kann.
Für eine somit erforderliche Verbindung zwischen den Vakuumröhren einer thermischen Solaranlage und dem Verteilerblock ist die Verwendung von verschiedenen Steckverbindungen bekannt. So wird in DE 20 2012 100 491 U1 ein Solarkollektor beschrieben, in dem die Vakuumröhren durch Steckverbindungen befestigt sind. EP 2 674 692 A1 beschreibt ebenfalls eine Halterung für einen Solarkollektor oder ein Solarmodul.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist das Schaffen einer verbesserten Steckverbindung die sich z. B. zum lösbaren Verbinden einer Vakuumröhre mit einem Verteilerblock in einer thermischen Solaranlage eignet.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine Steckverbindung vorgeschlagen, die ohne Werkzeug gelöst werden kann. Die Steckverbindung wird dabei durch eine Aufnahme in einem ersten Bauteil, z. B. einem Verteilerblock, gebildet, in die ein zylindrischer Abschnitt eines zweiten Bauteils, z. B. einer Vakuumröhre in einer entlang einer zentralen Längsachse orientierte Einsetzrichtung formschlüssig eingesetzt werden kann. Außerdem weist die Aufnahme einen Haltering auf, der derart in der Aufnahme gehalten ist, dass er zumindest nicht ohne weiteres entnehmbar ist. Der Haltering ist einteilig ausgeführt und besitzt einen nicht geschlossenen äußeren Ringabschnitt von dem aus sich Zähne in Richtung einer zentralen Öffnung des Halterings erstrecken, die gegenüber einer von dem äußeren Ringabschnitt gebildeten Ebene in jeweils die gleiche Richtung angewinkelt sind. Weil der äußere Ringabschnitt nicht geschlossen ist, hat er zwei sich im entspannten Zustand einander gegenüber liegende freie Enden, die quer zur von dem äußeren Ringabschnitt gebildeten Ebene relativ zueinander elastisch auslenkbar sind. Die Zähne werden im Falle eines Einsetzens des zylindrischen Abschnitts in die Aufnahme durch einen Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt in Einsetzrichtung ausgelenkt, wodurch eine spätere Bewegung des zylindrischen Abschnitts entgegen der Einsetzrichtung erschwert wird.
Ein Vorteil dieser Steckverbindung besteht darin, dass eine derartige Steckverbindung ohne Werkzeug allein durch Drehen des zylindrischen Abschnitts des zweiten Bauteils gegen über dem ersten Bauteil lösbar ist. So kann beispielsweise eine durch diese Steckverbindung an einem Verteilerblock befestigte Vakuumröhre ohne Werkzeug aus dem Verteilerblock gelöst werden kann. Da der Haltering nicht geschlossen ist, kann ein Ziehen der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre zu einem Auslenken von beiden in Umfangsrichtung des nicht geschlossenen Halterings ausgebildeten freien Enden des Halterings in entgegengesetzte Richtungen führen. Solch ein Auslenken der freien Enden sorgt dafür, dass die Vakuumröhre nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne des Halterings herausgeschraubt werden kann. Somit kann die Vakuumröhre auch ohne Zuhilfenahme von Fachpersonal entfernt oder ausgetauscht werden.
Da eine Kombination aus Drehen und Ziehen der Vakuumröhre für das Lösen der Vakuumröhre aus der Steckverbindung notwendig ist, kann die erfindungsgemäße Steckverbindung ein versehendliches Lösen oder Lockern der Vakuumröhre verhindern.
Im Gegensatz zu anderen Verbindungsarten, wie beispielsweise einer Gewindeverbindung, wird die Funktionalität der Steckverbindung in geringem Maße durch umgebungsbedingte Korrosion beeinträchtigt.
Durch den einfachen und robusten Aufbau der Steckverbindung ist eine kostengünstige und automatisierte Herstellung der Steckverbindung möglich.
Die Aufnahme weist eine nach außen weisende Öffnung auf, die von einer äußeren Kante der Aufnahme umschlossen ist. Von der äußeren Kante ausgehend erstreckt sich eine innere Mantelfläche der Aufnahme bis hin zu einem Aufnahmegrund der Aufnahme, der eine Bewegung der Vakuumröhre in Einsetzrichtung beschränkt.
Der nicht geschlossene Haltering ist dadurch nicht geschlossen, dass er aufgeschnitten ist oder dass ein Ringstück entfernt wurde, so dass er in Umfangsrichtung zwei gegeneinander auslenkbare freie Enden aufweist.
Eine Steckverbindung der hier vorgestellten Art ist vielfältig einsetzbar. Insbesondere ist deren Anwendung nicht auf das Verbinden von einer Vakuumröhre mit einem Verteilerblock beschränkt, auch wenn diese Anwendung besonders vorteilhaft ist.
In einer Ausführungsform der Steckverbindung ist der nicht geschlossene Haltering als nicht geschlossener Krallring ausgebildet. Da es sich bei einem Krallring um ein industriell in großen Mengen produziertes Bauteil handelt, ist durch die Verwendung des Krallrings für die Steckverbindung eine Reduzierung der Produktionskosten der Steckverbindung denkbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Steckverbindung ist der Haltering aus Edelstahl ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei zu starker Sonneneinstrahlung durch die schlechten wärmeleiteigenschaften von Edelstahl eine Maximaltemperatur am Verteilerblock begrenzt wird. Dies verhindert in einer Variante dieser Ausführungsform ein Cracken eines Frostschutzmittels, welches einem wärmeleitenden Fluid in dem Verteilerblock hinzugegeben wurde, um Frostschäden im Winter zu vermeiden. Da gecracktes Frostschutzmittel zu Schäden, wie beispielsweise irreparablem Verstopfen des Verteilerblocks führen kann, vermeidet die Steckverbindung dieser Variante der Ausführungsform solche Schäden bei starker Sonneneinstrahlung. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin begründet, dass Edelstahl korrosionsbeständig ist, so dass einer korrosionsbedingten Zerstörung der Steckverbindung vorgebeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die gerichteten Zähne jeweils den gleichen Winkel zur zentralen Längsachse auf und sind dabei in Richtung des Aufnahmegrunds orientiert. In dieser Ausführungsform sind die Zähne des Halterings vorgebogen. Durch den jeweils gleichen Winkel der gerichteten Zähne zur Verbindungachse kann ein gleichmäßiger Gegendruck bei dem Einsetzen der Vakuumröhre in die Aufnahme sichergestellt werden, der zumindest teilweise durch den Kontakt der Zähne mit der Vakuumröhre entsteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Haltering in einer Ringaufnahme gehalten, welche eine Bewegung des Halterings in Einsetzrichtung und entgegen der Einsetzrichtung beschränkt. In einer Variante dieser Ausführungsform ist die Ringaufnahme so ausgebildet, dass der Haltering entlang der zentralen Längsachse an einem Abschnitt der inneren Mantelfläche der Aufnahme beweglich gelagert ist. Eine solche bewegliche Lagerung ermöglicht es den beiden freien Enden des Halterings, gegeneinander in eine Richtung entlang der zentralen Längsachse ausgelenkt zu werden und dadurch, wie bereits beschrieben, ein manuelles Lösen der Steckverbindung zu ermöglichen. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform kann der Haltering zumindest teilweise formschlüssig in die Ringaufnahme eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform ist es insbesondere vorteilhaft, dass der Haltering nicht geschlossen ist, da dadurch ein Einsetzen des Halterings in die Ringaufnahme in der inneren Mantelfläche der Aufnahme besonders einfach unter Biegung des Halterings ausführbar ist. In einem Beispiel dieser Variante ist der Haltering in der Ringaufnahme durch eine Klebeverbindung fixiert, in einem weiteren Beispiel ist er durch eine Schraubverbindung oder durch einfaches Einlegen oder Einstecken des Halterings in die Ringaufnahme angeordnet.
In einer Ausführungsform der Steckverbindung ist der Haltering an genau einer Befestigungsstelle des den Haltering umgebenden Umfangs bezüglich der inneren Mantelfläche der Aufnahme fixiert. Die genau eine Befestigungsstelle besitzt dabei eine Ausdehnung, die in Umfangsrichtung eine Befestigungslänge von weniger als einer Hälfte des gesamten Umfangs der inneren Mantelfläche aufweist. In dieser Ausführungsform können die beiden in Umfangsrichtung des nicht geschlossenen Halterings ausgebildeten freien Enden des Halterings durch ein Ziehen der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre, in entgegengesetzte Richtungen ausgelenkt werden, was ein manuelles Lösen der Steckverbindung in dieser Ausführungsform erlaubt. Ein solches Auslenken der beiden Enden sorgt dafür, dass die Vakuumröhre nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne des Halterings herausgeschraubt werden kann. In einer Variante dieser Ausführungsform der Steckverbindung ist der nicht geschlossene Haltering mit genau einem seiner beiden in Umfangsrichtung ausgebildeten freien Enden an der Befestigungsstelle fixiert. In dieser Variante der Ausführungsform können also wiederum die beiden Enden des Halterings gegeneinander elastisch ausgelenkt werden, indem ein Ziehen der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre ausgeführt wird. Allerdings ist in dieser Ausführungsform vorgegeben, dass das nicht fixierte Ende des Halterings von dem Aufnahmegrund weggelenkt wird. Dadurch ist auch ein Drehsinn vorgegeben, durch den die Vakuumröhre bei gleichzeitigem Ziehen entgegen der Einsetzrichtung nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne des Halterings herausgeschraubt werden kann.
In einer anderen Ausführungsform der Steckverbindung besitzt die Befestigungsstelle eine Ausdehnung, die sich über den gesamten Umfang des nicht geschlossenen Haltrings erstreckt, wobei die beiden Enden des Halterings zueinander versetzt angebracht sind. In dieser Ausführungsform wird durch ein durch die Befestigung fixiertes Versetzen der beiden Enden des Halterings ein Drehsinn vorgegeben, durch den die Vakuumröhre bei gleichzeitigem Ziehen entgegen der Einsetzrichtung nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne des Halterings herausgeschraubt werden kann.
Die Fixierung des Halterings bezüglich der inneren Mantelfläche der Aufnahme wird in einer Ausführungsform durch eine Klebeverbindung, in einer weiteren Ausführungsform durch eine Schraubverbindung bewirkt, die durch mindestens eine Schraube gebildet wird.
In einer Ausführungsform der Steckverbindung hat der nicht geschlossene äußere Ringabschnitt des Halterings entlang der zentralen Längsachse eine geringere Ausdehnung hat, als in einer Richtung senkrecht zur zentralen Längsachse. In dieser Ausführungsform ist der Haltering aus einem einzigen Stück eines Werkstoffs gebildet. In einer Variante dieser Ausführungsform ist der Haltering aus einem Stahlblech geschnitten und geformt, was vorteilhaft für eine kostengünstige Produktion sein kann, da in dieser Variante eine effektive Ausnutzung des Stahlblechs im Rahmen der Produktion möglich ist. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform hat der Haltering eine Materialstärke zwischen 0.3 mm und 2 mm. In einer anderen Variante dieser Ausführungsform ist ein Verstärkungsring an dem äußere Ringabschnitt des Halterings entlang einer Fläche senkrecht zur zentralen Längsachse fixiert. In dieser Variante wird der Haltering durch den Verstärkungsring verstärkt. Ein Vorteil dieser Variante ist, dass eine Fixierung des Halterings an der inneren Mantelfläche der Aufnahme biegefester ausgebildet sein kann, als die Zähne des Halterings. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Biegekraft der Zähne, die durch ein Auslenken der Zähne beim Einsetzen der Vakuumröhre oder beim Lösen der Steckverbindung entsteht, nicht zu einem Lösen oder lockern der Fixierung des Halterings an der inneren Mantelfläche der Aufnahme führt
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Steckverbindung ist an der inneren Mantelfläche der Aufnahme mindestens ein O-Ring rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse gehalten, wobei die Vakuumröhre unter elastischer Verformung des O-Rings in die Aufnahme eingesetzt werden kann. Der O-Ring kann in der Steckverbindung vorteilhaft die Stabilität der Steckverbindung gegenüber der auf die Vakuumröhre wirkende Zug- oder Querkräfte erhöhen, wie sie beispielsweise bei einer thermischen Solaranlage durch Wind auftreten können. Weiterhin kann der O-Ring eine dichtende Wirkung haben. In einer Variante dieser Ausführungsform ist der O-Ring zwischen einer äußeren Kante der Aufnahme und dem Haltering angeordnet, so dass er den Haltering vor Umgebungseinflüssen wie beispielsweise Feuchtigkeit schützt und dadurch die Haltbarkeit der Steckverbindung verlängert. Die Verwendung des O-Rings in dieser Ausführungsform hat weiterhin den Vorteil, dass es sich bei dem O-Ring um ein industriell in großen Mengen produziertes Bauteil handelt, so dass durch die Verwendung des O-Rings für die Steckverbindung eine Reduzierung der Produktionskosten der Steckverbindung denkbar ist. In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform sind mindestens zwei O-Ringe rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse an der inneren Mantelfläche der Aufnahme gehalten. In dieser bevorzugten Variante ist die Stabilität der Steckverbindung durch den zweiten O-Ring besonders vorteilhaft ausgeprägt und außerdem wird eine zusätzliche dichtende Wirkung erzielt.
In einer weiteren Ausführungsform der Steckverbindung ist zwischen dem mindestens einem O-Ring und dem Haltering ein Zwischenring rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse gehalten, wobei der Zwischenring so ausgebildet ist, dass im Falle eines Einsetzens der Vakuumröhre in die Aufnahme kein Kontakt zwischen dem Zwischenring und der Vakuumröhre besteht. In einer Variante dieser Ausführungsform ist der Zwischenring ein Abstandshalter. Durch die Verwendung eines solchen Zwischenrings kann vermieden werden, dass der O-Ring die freien Enden des Halterings daran hindert, sich durch ein Ziehen und Drehen der Vakuumröhre gegeneinander elastisch auszulenken. Da ein solches Auslenken der freien Enden des Halterings für ein Herausdrehen der Vakuumröhre nach Art eines Gewindes entscheidend ist, kann solch ein Zwischenring zu einer verbesserten Gewährleistung der Funktionalität der Steckverbindung führen.
In einer Ausführungsform ist die Ringaufnahme als ein Profil in der inneren Mantelfläche der Aufnahme ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform wird die Ringaufnahme durch den Aufnahmegrund und einen an der inneren Mantelfläche befestigten Zwischenring gebildet, wobei der Aufnahmegrund eine Bewegung des Halterings in Einsetzrichtung und der Zwischenring eine Bewegung des Halterings entgegen der Einsetzrichtung verhindert. In einer weiteren Ausführungsform wird die Ringaufnahme durch einen ersten Zwischenring und durch einen zweiten Zwischenring gebildet, wobei der erste Zwischenring eine Bewegung des Halterings in Einsetzrichtung und der zweite Zwischenring eine Bewegung des Halterings entgegen der Einsetzrichtung verhindert.
In einer bevorzugten Ausbildungsform haben die Zähne jeweils eine Rechteckform oder eine Trapezform, wobei eine schmalere Rechteck- oder Trapezseite zur zentralen Längsachse gerichtet ist. In einer weiteren Ausbildungsform sind die Zähne jeweils dreieckig, wobei eine Spitze zur zentralen Längsachse gerichtet ist. In einer anderen Ausbildungsform sind die Zähne jeweils halbkreisförmig, wobei der Kreisumfang zur zentralen Längsachse gerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Aufnahmegrund eine Bohrung auf, durch die beispielsweise ein Teil der Vakuumröhre tiefer in den Verteilerblock eindringen kann als im Falle eines geschlossenen Aufnahmegrundes.
Aufbauend auf der Steckverbindung gemäß den vorherigen Ausführungsformen ist ein erster weiterer Aspekt der Erfindung ein Verteilerblock einer thermischen Solaranlage, der mindestens eine solche Steckverbindung aufweist.
Ein solcher Verteilerblock ist notwendig für den Betrieb der thermischen Solaranlage, so dass er durch die daran angeordnete Steckverbindung die gleichen Ausführungsformen und entsprechende Vorteile besitzt, wie die erfindungsgemäße Steckverbindung.
Weiterhin betrifft die Erfindung gemäß einem zweiten weiteren Aspekt der Erfindung eine thermische Solaranlage, die mindestens eine erfindungsgemäße Steckverbindung aufweist.
Eine solche thermische Solaranlage besitzt die gleichen Ausführungsformen und entsprechend gleiche Vorteile, wie die Steckverbindung zur lösbaren Verbindung einer Vakuumröhre mit einem Verteilerblock in solch einer thermischen Solaranlage.
Gemäß einem dritten weiteren Aspekt der Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Lösen einer erfindungsgemäßen Steckverbindung. Dieses Verfahren weist ein Auslenken der beiden in Umfangsrichtung des nicht geschlossenen Halterings ausgebildeten freien Enden in entgegengesetzte Richtungen durch ein Ziehen der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre auf.
Wie bereits oben beschrieben, kann durch solch ein elastisches Auslenken der freien Enden des Halterings die Vakuumröhre nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne des Halterings herausgeschraubt werden. Somit kann die Vakuumröhre auch ohne Zuhilfenahme von Werkzeug oder von Fachpersonal entfernt oder ausgetauscht werden.
Weiterhin kann durch die Kombination aus Drehen und Ziehen der Vakuumröhre für das Lösen der Vakuumröhre aus der Steckverbindung ein versehendliches Lösen oder Lockern der Vakuumröhre vermieden werden.
Weitere Merkmale und Vorteile werden bei Betrachtung der nachfolgend mit Bezug auf die Figuren beschriebenen Ausführungsformen offensichtlich.
1a zeigt einen Querschnitt einiger Komponenten einer Steckverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
1b zeigt einen Haltering aus der ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt einen Querschnitt einiger Komponenten einer Steckverbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt einen Querschnitt einiger Komponenten einer Steckverbindung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt einige Komponenten einer Steckverbindung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt einen Verteilerblock gemäß dem ersten weiteren Aspekt der Erfindung.
6 zeigt eine thermische Solaranlage gemäß dem zweiten weiteren Aspekt der Erfindung.
7 zeigt ein Verfahren zum Lösen einer Steckverbindung gemäß dem dritten weiteren Aspekt der Erfindung.
1a zeigt einen Querschnitt einiger Komponenten einer Steckverbindung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In dieser ersten Ausführungsform ist an einer inneren Mantelfläche 110 einer Aufnahme 115 ein als Krallring ausgebildeter Haltering 120 gehalten, der mehrere schräg zu einer zentralen Längsachse 140 gerichtete Zähne 125 aufweist, die im Falle eines Einsetzens einer Vakuumröhre in die Aufnahme 115 durch einen Kontakt mit der Vakuumröhre in Einsetzrichtung 130 ausgelenkt werden und dadurch eine spätere Bewegung der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung 130 erschweren. Die innere Mantelfläche 110 der Aufnahme 115 verbindet einen nach außen weisenden äußeren Rand 180 der Aufnahme 115. Von dem äußeren Rand 180 ausgehend erstreckt sich die innere Mantelfläche 110 der Aufnahme 115 bis hin zu einem Aufnahmegrund 118. Der Aufnahmegrund 118 beschränkt bei dem Einsetzen die Bewegung der Vakuumröhre in Einsetzrichtung 130. Die gerichteten Zähne 125 weisen jeweils den gleichen Winkel 128 zur zentralen Längsachse 140 auf und sind dabei in Richtung des Aufnahmegrunds 118 ausgebildet.
Der Haltering 120 ist aus Edelstahl ausgebildet, der nicht geschlossen und annähernd rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse 140 ist, was in 1b veranschaulicht ist. Weiterhin ist der Haltering 120 in einer von Aufnahmegrund 118 und einem ersten Zwischenring 172 gebildeten Ringaufnahme 119 angeordnet, welche eine Bewegung des Halterings in Einsetzrichtung 130 und entgegen der Einsetzrichtung 130 beschränkt, so dass der Haltering 120 nicht ohne weiteres aus der Aufnahme 115 entnehmbar ist.
Der Haltering 120 weist einen nicht geschlossenen äußeren Ringabschnitt 127 auf, der entlang der zentralen Längsachse 140 eine geringere Ausdehnung als in einer Richtung senkrecht zur zentralen Längsachse 140 besitzt. Dabei sind die gerichteten Zähne 125 entlang eines inneren Umfangs des nicht geschlossenen äußeren Ringabschnitts 127 ausgebildet.
Die erste Ausführungsform weist außerdem zwei gleichartige O-Ringe 162, 166 auf, die mit Ihrem äußeren Umfang an der inneren Mantelfläche 110 der Aufnahme 115 anliegen. Die O-Ringe 162, 166 sind so dimensioniert, dass eine Vakuumröhre unter elastischer Verformung der O-Ringe 162, 166 in die Aufnahme 115 eingesetzt werden kann.
Zwischen dem ersten O-Ring 162 und dem Haltering 120 sind zwei als Zwischenflächen ausgebildete Zwischenringe 172, 174 rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse 140 in der Aufnahme 115 gehalten. Zwischen dem ersten O-Ring 162 und dem zweiten O-Ring 166 ist ein weiterer Zwischenring 176 rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse 140 in der Aufnahme 115 gehalten. Weiterhin ist zwischen dem zweiten O-Ring 166 und einer äußeren Kante 180 der Aufnahme 115 ein Verschlussring 190 in der Aufnahme 115 angeordnet. Die Zwischenringe 172, 174, 176 und der Verschlussring 190 sind so ausgebildet, dass im Falle eines Einsetzens der Vakuumröhre in die Aufnahme 115 kein Kontakt zwischen den Zwischenringen 172, 174, 176 und der Vakuumröhre, sowie zwischen dem Verschlussring 190 und der Vakuumröhre besteht. In dieser Ausführungsform sind die Zwischenringe 172, 174, 176 und der Verschlussring 190 durch eine Klebebindung an der innere Mantelfläche 110 der Aufnahme 115 gehalten. In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind sie durch eine Schweiß- oder Schraubbindung an der inneren Mantelfläche der Aufnahme gehalten.
Die innere Mantelfläche 110 der Aufnahme 115 hat einen Durchmesser senkrecht zur zentralen Längsachse 140 zwischen 10 mm und 20 mm, bevorzugt 15 mm. Die Steckverbindung 100 ist als ein Rohr ausgebildet, bevorzugt ein Kupferrohr, welches ein steckbares Endstück einer Vakuumröhre einer thermischen Solaranlage bildet, aufzunehmen. Dabei hat das aufzunehmende Rohr einen Durchmesser zwischen 5 mm und 15 mm, bevorzugt 10 mm. Entsprechend der Bemaßung der Aufnahme 115 und des aufzunehmenden Rohres, haben die beiden O-Ringe 162, 166 einen äußeren Ringdurchmesser D1 zwischen 17 mm und 7 mm, bevorzugt 10 mm, und einen inneren Ringdurchmesser D2 zwischen 1 mm und 4 mm, bevorzugt 3 mm.
Der geschilderte Aufbau der Steckverbindung und insbesondere die Form des Halterings 120 sorgen dafür, dass die Steckverbindung 100 manuell lösbar ist. Da der Haltering 120 nicht geschlossen ist, kann ein Ziehen der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung 130 bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre zu einem elastischen Auslenken von beiden in Umfangsrichtung des nicht geschlossenen Halterings 120 ausgebildeten freien Enden des Halterings 120 in entgegengesetzte Richtungen führen. Solch ein Auslenken der Enden sorgt dafür, dass die Vakuumröhre nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne 125 des Halterings 120 herausgeschraubt werden kann.
1b zeigt den Haltering 120 aus der ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Haltering 120 weist den äußeren Ringabschnitt 127 und die Zähne 125 auf. Die Zähne haben eine Trapezform.
Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass der Haltering aus einem gebogenen Metallblech geschnitten wurde. Weiterhin sind das erste und zweite freie Ende 121, 122 des nicht geschlossenen Halterings 120 dargestellt.
1b veranschaulicht weiterhin, dass der nicht geschlossene Haltering 120 dadurch nicht geschlossen ist, dass ein Stück 129 aus seiner Ringstruktur entfernt wurde. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist der Haltering dadurch nicht geschlossen, dass er aufgeschnitten wurde, so dass die beiden freien Enden des Halterings gegeneinander elastisch ausgelenkt werden können.
2 zeigt einen Querschnitt einiger Komponenten einer Steckverbindung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der Steckverbindung 200 ist ähnlich zu demjenigen der Steckverbindung 100, die in 1a dargestellt ist.
Im Unterschied zu der Steckverbindung 100 aus 1a, ist der Haltering 220 zwischen dem Verschlussring 190 und dem zweiten O-Ring 166 angeordnet. Die Ringaufnahme 219 wird in dieser Ausführungsform durch den Verschlussring 190 und den zweiten Zwischenring 274 gebildet. Weiterhin haben der erste und zweite Zwischenring 272, 274 in Richtung der zentralen Längsachse 140 eine größere Ausdehnung als die Zwischenringe 172, 174 der Steckverbindung 100 und sind zwischen dem Haltering 120 und dem zweiten O-Ring 166 angeordnet. Der zwischen den beiden O-Ringen 162, 166 angeordnete weitere Zwischenring 276 hat ebenfalls eine größere Ausdehnung in Richtung der zentralen Längsachse als der weitere Zwischenring 176 in der Steckverbindung 100.
3 zeigt einen Querschnitt einiger Komponenten einer Steckverbindung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der Steckverbindung 300 ist ähnlich zu demjenigen der Steckverbindung 100, die in 1a dargestellt ist.
Im Unterschied zu der Steckverbindung 100 aus 1a, ist der Haltering 320 zwischen einem ersten nicht rotationssymmetrischen Befestigungsring 340 und einem zweiten nicht rotationssymmetrischen Befestigungsring 350 angeordnet, die eine Ringaufnahme 360 bilden, in welche der Haltering 320 formschlüssig eingesetzt werden kann. Die Befestigungsringe sind durch eine Klebebindung an der inneren Mantelfläche 310 der Aufnahme 315 fixiert und der Haltering 320 kann dadurch, dass er nicht geschlossen ist, unter Verbiegung in die Ringaufnahme 360 eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform wird durch die nicht rotationssymmetrische Fixierung des Halterings 320 in der Ringaufnahme 360, ein fixiertes Versetzen der beiden Enden des Halterings 320 und somit ein Drehsinn vorgegeben, durch den die Vakuumröhre 370 bei gleichzeitigem Ziehen entgegen der Einsetzrichtung nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne 325 des Halterings 320 herausgeschraubt werden kann. In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind die Befestigungsringe durch eine Schweiß- oder Schraubbindung an der inneren Mantelfläche 310 fixiert.
Weiterhin weist die Steckverbindung 100 im Gegensatz zu den Ausführungsformen der 1a und 2 eine erste Verjüngung 380 auf, durch die der erste O-Ring 162 bei einer Kraft in Einsetzrichtung 130, wie sie beim Einsetzen einer Vakuumröhre 370 entsteht, in seiner Position gehalten wird. Außerdem wird die äußere Kante 390 der Aufnahme 315 durch eine zweite Verjüngung 385 gebildet.
4 zeigt einige Komponenten einer Steckverbindung 400 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der Steckverbindung 400 ist ähnlich zu demjenigen der Steckverbindung 100, die in 1a dargestellt ist.
Im Gegensatz zu der Steckverbindung 100 aus 1a, ist der Haltering 420 in eine in der inneren Mantelfläche 410 der Aufnahme 415 ausgebildete Ringaufnahme 430 eingesetzt und durch eine Klebeverbindung fixiert. Dabei ist der Haltering 420 im Unterschied zu den Ausführungsformen der 1a, 2 und 3 an genau einem seiner beiden in Umfangsrichtung ausgebildeten freien Enden an der Ringaufnahme 430 fixiert. In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform, ist der Haltering durch eine Schweiß- oder Schraubverbindung fixiert.
Weiterhin weist die Steckverbindung 400 keine Zwischenringe und keinen Verschlussring auf. Der erste O-Ring 162 wird durch eine in der inneren Mantelfläche 410 ausgebildete erste rotationssymmetrische Profilaufnahme 440 in der Aufnahme 415 gehalten und der zweite O-Ring 166 wird durch eine in der inneren Mantelfläche 410 ausgebildeten zweiten rotationssymmetrische Profilaufnahme 450 in der Aufnahme 415 gehalten.
In dieser Ausführungsform der Steckverbindung 400 können also die beiden freien Enden des Halterings 420 gegeneinander elastisch ausgelenkt werden, indem ein Ziehen der Vakuumröhre 370 entgegen der Einsetzrichtung 130 bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre 370 ausgeführt wird. Allerdings ist in dieser Ausführungsform vorgegeben, dass das nicht fixierte Ende des Halterings durch das Ziehen der Vakuumröhre 370 von dem Aufnahmegrund 460 weg gebogen wird. Dadurch ist auch ein Drehsinn vorgegeben, durch den die Vakuumröhre 370 bei gleichzeitigem Ziehen entgegen der Einsetzrichtung 130 nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne 425 des Halterings 420 herausgeschraubt werden kann.
In den dargestellten Ausführungsformen der 1a, 2, 3 und 4 haben die Zähne 125, 225, 325, 425 des Halterings 120, 220, 320, 420 jeweils eine Trapezform, wobei eine schmalere Trapezseite zur zentralen Längsachse 140 gerichtet ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform sind die Zähne dreieckig oder halbkreisförmig ausgebildet.
5 zeigt einen Verteilerblock 500 mit einer Steckverbindung 510 gemäß dem ersten weiteren Aspekt der Erfindung.
Der Verteilerblock 500 weist einen Verteilergrundkörper 530, ein Innenrohr 540 und eine Steckverbindung 510 auf. Die Steckverbindung 510 ist ähnlich zu der Steckverbindung 100, die in 1a dargestellt ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass zwischen dem Haltering 120 und dem ersten O-Ring 162 keine zwei Zwischenringe, sondern ein Einpressring 520 rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse 140 angeordnet ist. Weiterhin ist der Aufnahmegrund 525 nicht geschlossen, sondern weist eine Bohrung 550 mit einem ersten Bereich 552 und einem zweiten Bereich 554 auf, so dass ein steckbares Rohr der Vakuumröhre in ein vom Innenrohr 540 umgebenes Innenvolumen 545 eindringen kann.
Die Bemaßung der Teile der Steckverbindung 510 ist identisch mit derjenigen der Steckverbindung 100, die in 1a dargestellt ist. Weiterhin weist die Bohrung einen ersten Bereich 552 mit einem Durchmesser zwischen 5 mm und 15 mm, bevorzugt 10 mm, und mit einem zweiten Bereich 554 mit einem Durchmesser zwischen 4 mm und 14 mm, bevorzugt 6 mm, auf.
Das vom Innenrohr 540 umgebende Innenvolumen 545 hat einen Durchmesser zwischen 15 mm und 40 mm, bevorzugt 22 mm, und eine Rohrstärke zwischen 0.4 mm und 2 mm, bevorzugt 1 mm.
Durch ein Eindringen des steckbaren Rohrs der Vakuumröhre in das vom Innenrohr 540 umgebene Innenvolumen 545 kann die in der Vakuumröhre durch Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme über die durch das steckbare Rohr fließende Trägerflüssigkeit an den Verteilerblock 500 weitergegeben werden, damit die Wärme durch weitere Prozessschritte nutzbar gemacht werden kann.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die in der Vakuumröhre durch Sonneneinstrahlung erzeugte Wärme ein durch das steckbare Rohr gebildetes oder in dem steckbaren Rohr integriertes Wärmeleitmaterial erwärmen und somit die durch das Innenrohr des Verteilerblocks fließende Trägerflüssigkeit erwärmen und dadurch die Wärme an den Verteilerblock weitergeben.
6 zeigt eine thermische Solaranlage 600 gemäß dem zweiten weiteren Aspekt der Erfindung.
Die thermische Solaranlage 600 umfasst eine Vakuumröhre 610, eine Steckverbindung 620 gemäß einer der bisher beschriebenen Ausführungsformen, und einen Verteilerblock 630, der bis auf ein Verteilerblockgehäuse 632 identisch zu dem in 5 dargestellten Verteilerblock 500 aufgebaut ist.
Die Vakuumröhre 610 besteht aus zwei konzentrischen Glasröhren, einer inneren Glasröhre (nicht dargestellt) und einer äußeren Glasröhre 613, wobei ein Raum zwischen den beiden Röhren evakuiert ist (nicht dargestellt). In der inneren Glasröhre ist ein als beschichteter Blechstreifen ausgebildeter Absorber 615 angeordnet.
Der Verteilerblock 630 weist ein Verteilergehäuse 632 auf, so dass die Steckverbindung 620 nicht dargestellt ist und nur dass Innenrohr 540 von außen zugänglich ist.
In dem dargestellten eingesetzten Zustand der Vakuumröhre 610 ist der als beschichteter Blechstreifen ausgebildete Absorber 615 mit einer Kupferröhre verbunden (nicht dargestellt), welche in die Steckverbindung 620 gesteckt wird. Wird der Absorber 615 durch Sonneneinstrahlung erhitzt, führt ein Erhitzen des Absorbers 615 zu einem Erhitzen des Kupferrohres, welches in mittelbarem oder unmittelbarem Kontakt zu einer durch das Innenrohr 540 des Verteilerblocks 630 geleiteten Trägerflüssigkeit steht, und diese folglich aufwärmt.
Wie im Rahmen der vorherigen Ausführungsformen bereits erläutert, hat die dargestellte Ausführungsform der thermischen Solaranlage 600 den Vorteil, dass die Vakuumröhre 610 auch ohne Zuhilfenahme von Fachpersonal und ohne eine Verwendung von Werkzeug entfernt oder ausgetauscht werden kann.
7 zeigt ein Verfahren zum Lösen einer Steckverbindung gemäß dem dritten weiteren Aspekt der Erfindung.
Das Verfahren umfasst eine kombinierte Bewegung der Vakuumröhre zum Lösen der Steckverbindung gemäß einer der bisher beschriebenen Ausführungsformen. Der einzige Verfahrensschritt 710 besteht in einem elastischen Auslenken der beiden in Umfangsrichtung des nicht geschlossenen Halterings ausgebildeten freien Enden in entgegengesetzte Richtungen durch ein Ziehen der Vakuumröhre entgegen der Einsetzrichtung bei gleichzeitigem Drehen der Vakuumröhre.
Solch ein Auslenken der freien Enden sorgt dafür, dass die Vakuumröhre nach Art eines Gewindes aus einer blockierenden Lage der Zähne des Halterings herausgeschraubt werden kann. Somit kann die Vakuumröhre auch ohne Zuhilfenahme von Fachpersonal und ohne eine Verwendung von Werkzeug entfernt oder ausgetauscht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202012100491 U1 [0004]
EP 2674692 A1 [0004]

Claims

Steckverbindung zum lösbaren Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wobei die Steckverbindung durch eine Aufnahme in dem ersten Bauteil gebildet wird, in welche ein zylindrischer Abschnitt eines zweiten Bauteils in einer entlang einer zentralen Längsachse orientierte Einsetzrichtung formschlüssig eingesetzt werden kann, und wobei die Aufnahme einen an einer inneren Mantelfläche der Aufnahme gehaltenen Haltering aufweist, der einteilig ausgeführt ist und einen nicht geschlossenen und annähernd rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse angeordneten äußeren Ringabschnitt besitzt, von dem aus sich Zähne in Richtung einer zentralen Öffnung des Halterings erstreckenden, die im Falle eines Einsetzens des zylindrischen Abschnitts in die Aufnahme, durch einen Kontakt mit dem zylindrischen Abschnitt in Einsetzrichtung ausgelenkt werden und dadurch eine spätere Bewegung des zylindrischen Abschnitts entgegen der Einsetzrichtung erschweren.
Steckverbindung gemäß Anspruch 1, bei das erste Bauteil ein Verteilerblock ist und das zweite Bauteil eine Vakuumröhre.
Steckverbindung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der nicht geschlossene Haltering als nicht geschlossener Krallring ausgebildet ist.
Steckverbindung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Haltering aus Edelstahl ausgebildet ist.
Steckverbindung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die gerichteten Zähne jeweils den gleichen Winkel zur zentralen Längsachse aufweisen und dabei in Richtung eines Aufnahmegrunds orientiert sind.
Steckverbindung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Haltering in einer Ringaufnahme gehalten ist, welche eine Bewegung des Halterings in Einsetzrichtung und entgegen der Einsetzrichtung beschränkt.
Steckverbindung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Haltering an genau einer Befestigungsstelle des den Haltering umgebenden Umfangs der inneren Mantelfläche der Aufnahme fixiert ist, wobei die genau eine Befestigungsstelle eine Ausdehnung besitzt, die in Umfangsrichtung eine Befestigungslänge von weniger als einer Hälfte des gesamten umgebenden Umfangs der inneren Mantelfläche aufweist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 7, bei der der nicht geschlossene Haltering mit genau einem seiner beiden in Umfangsrichtung ausgebildeten freien Enden an der Befestigungsstelle fixiert ist.
Steckverbindung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der äußere Ringabschnitt des Halterings entlang der zentralen Längsachse eine geringere Ausdehnung hat, als in einer Richtung senkrecht zur zentralen Längsachse.
Steckverbindung gemäß Anspruch 9, bei der ein Verstärkungsring an dem äußere Ringabschnitt des Halterings entlang einer senkrecht zur zentralen Längsachse verlaufenden Fläche fixiert ist.
Steckverbindung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an der inneren Mantelfläche der Aufnahme mindestens ein O-Ring rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse gehalten ist, wobei der zylindrische Abschnitt unter elastischer Verformung des O-Rings in die Aufnahme eingesetzt werden kann.
Steckverbindung gemäß Anspruch 11, bei der zwischen dem mindestens einen O-Ring und dem Haltering ein Zwischenring rotationssymmetrisch zur zentralen Längsachse gehalten ist, wobei der Zwischenring so ausgebildet ist, dass im Falle eines Einsetzens des zylindrischen Abschnitts in die Aufnahme kein Kontakt zwischen dem Zwischenring und dem zylindrischen Abschnitt besteht.
Verteilerblock einer thermischen Solaranlage, der mindestens eine Steckverbindung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.
Thermische Solaranlage, die mindestens eine Steckverbindung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.