DE3612689A1 - QUICK CONNECT FITTING - Google Patents
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Patentanwälte Dr. rer. U3t 'Oionias F.^r.adtPatent attorneys Dr. rer. U3t 'Oionias F. ^ r.adt
Dr.-ing Hans Lcyh 3 6 1 2 6 8 GDr.-ing Hans Lcyh 3 6 1 2 6 8 G
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Dana Corporation
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Toledo, Ohio, U.S.A.Dana Corporation
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Toledo, Ohio, USA
S chne11verbindungsarmaturS chne11 connection fitting
Die Erfindung betrifft Schnellverbindungsarmaturen für rohrförmige Teile aus Kunststoff oder anderen synthetischen Harzen oder Materialien. Die Erfindung betrifft insbesondere Verbesserungen bei Armaturen, die ineinander schiebbar sind wie für elastische rohrförmige Teile, die axialen Belastungen ausgesetzt sind.The invention relates to quick connector fittings for tubular Parts made of plastic or other synthetic resins or materials. The invention particularly relates to Improvements in fittings that slide into one another as for elastic tubular parts, the axial loads are exposed.
Bekannte Armaturen oder Fittings dieser Art verwenden Klemmhülsen zum Erfassen und Halten der rohrförmigen Teile, die in die Armaturen eingesetzt werden. Solche Armaturen haben ferner Dichtungsmittel zur Verhinderung einer Leckage von Gasen und Flüssigkeiten/ die durch die Rohre oder Schläuche strömen. Die bekannten Armaturen haben aber keine geeigneten Sicherungen gegen eine Leckage der Dichtungsmittel, wenn axiale Lasten auf die elastischen Rohre oder die Armaturen ausgeübt werden. Wenn diese Rohre axialen Belastungen ausgesetzt sind, neigen sie dazu, ihre Wanddicken elastisch zu verringern/ was unter der Bezeichnung "einschnüren" oder Querschnittsverminderung bekannt ist. Sofern kein Kompensationsfaktor für eine derartige Reduzierung der Wanddicke vorhanden ist, kann eine Leckage an den Dichtmitteln auftreten, was sehr kostenaufwendig sein kann.Known armatures or fittings of this type use clamping sleeves to grasp and hold the tubular parts which are inserted into the armatures. Such fittings also have sealing means to prevent leakage of gases and liquids flowing through the pipes or hoses. However, the known valves are not suitable protecting against leakage of the sealing means, when axial loads are exerted on the elastic pipes or fittings. When subjected to axial loads, these tubes tend to resiliently reduce their wall thicknesses / what is known as "necking" or "necking". If there is no compensation factor for such a reduction in the wall thickness, leakage can occur in the sealing means, which can be very costly.
Die Erfindung betrifft Mittel zum Kompensieren dieser Querschnittsverringerung oder Verringerung der Wanddicke, die auftritt, wenn elastische oder flexible Rohre axialen Zugkräften ausgesetzt sind.The invention relates to means for compensating for this reduction in cross section or reduction in wall thickness that occurs when elastic or flexible pipes are subjected to axial tensile forces are exposed.
Die Erfindung schlägt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen ringförmigen Kolben vor, der zwischen einer Spannhülse und einem elastomeren Dichtungselement angeordnet ist und der eine radiale Oberfläche hat, die in Kontakt mit derAccording to a preferred embodiment, the invention proposes an annular piston which is between a clamping sleeve and an elastomeric sealing element disposed and having a radial surface in contact with the
Dichtung und gegen diese anpreßbar ist. Der Kolben hat ferner eine Nockenfläche, die mit einer entsprechenden passenden Fläche an der Hülse in Eingriff treten kann, wodurch, wenn das Rohr einer axialen Zugkraft ausgesetzt wird, die Hülse gegen den Kolben anliegt oder angedrückt wird, der seinerseits gegen die Dichtung preßt, um diese aufzublähen oder auszudehnen in den rohrförmigen Körper hinein. Vorzugsweise sind der Kolben und die Dichtung beide in einer aus einer Mehrzahl von abgestuften Bohrungen innerhalb der Armatur gehalten oder geführt und damit ist die Dichtung ständig am Umfang innerhalb derselben Bohrung wie der Kolben gehalten.Seal and can be pressed against this. The piston also has a cam surface that corresponds to a mating surface on the sleeve can engage, whereby when the tube is subjected to an axial tensile force is, the sleeve rests or is pressed against the piston, which in turn presses against the seal to this to inflate or expand in the tubular body into it. Preferably, the piston and the seal are both in one of a plurality of stepped bores within the valve held or guided and thus the seal is constantly on the circumference within the same bore as the piston held.
Die Spannhülse oder Klemmhülse umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl von integralen Zähnen, die an der Innenfläche der Hülse in Abständen am Umfang ausgebildet sind. Jeder Zahn bildet einen axial gerichteten parabolischen Körper, der einwärts ragt und in einer halbkreisförmigen planaren Fläche endet. Jede der letztgenannten Zahnflächen ist in der Einsetzrichtung des Rohres abgeflacht, um Kräften entgegenzuwirken, die das Rohr aus der Armatur herauszuziehen suchen. Vorzugsweise sind die planaren Flächen in wenigstens zwei Ebenen ausgebildet. The collet or collet preferably includes a plurality of integral teeth formed on the inner surface of the sleeve are formed at intervals on the circumference. Each tooth forms an axially directed parabolic body that is inwardly protrudes and ends in a semicircular planar surface. Each of the latter tooth surfaces is in the direction of insertion of the pipe is flattened to counteract forces that seek to pull the pipe out of the fitting. Preferably the planar surfaces are formed in at least two planes.
Beispielsweise Aus führ ungs formen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in derExemplary embodiments of the invention are provided below explained with reference to the drawing in which
Figur 1 im Schnitt eine Schnellverbindungsarmatur nach der Erfindung zeigt.Figure 1 shows in section a quick connector fitting according to the invention.
Figur 2 zeigt eine Ansicht einer ringförmigen Klemmhülse, die in der Ausführungsform nach Figur 1 verwendet wird.FIG. 2 shows a view of an annular clamping sleeve which is used in the embodiment according to FIG will.
Figur 3 zeigt die Klemmhülse in einem Schnitt längs der Linien 3-3 in Figur 2.FIG. 3 shows the clamping sleeve in a section along the lines 3-3 in FIG.
Figur 4 zeigt im Schnitt eine alternative Ausführungsform der Schnellverbindungsarmatur nach der Erfindung. Figure 4 shows in section an alternative embodiment of the quick connection fitting according to the invention.
Eine Schnellverbindungsarmatur 10 des Einschiebetyps ist in Figur 1 dargestellt und sie hat einen ersten ringförmigen Körper 12 und einen zweiten ringförmigen Körper 14, der dem ersten angepaßt ist. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bildet der zweite ringförmige Körper eine Mutter, die auf den ersten ringförmigen Körper 12 aufschraubbar ist. Der Körper 12 und die Mutter 14 haben eine gemeinsame Mittellinie a-a, wobei die Armatur 10 im oberen Teil dargestellt ist vor dem Einsatzen eines Rohres 16, während im unteren Teil der Figur 1 dieses Rohr in die Armatur eingesetzt ist. Das Rohr 16 besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff oder Kunstharzmaterial. Die Schnellverbindungsarmatur 10 hat eine übliche Büchse 18 mit einem Ring 19, der das innere Einsetzende markiert. Die Armatur 10 hat ferner eine Klemm- oder Spannhülse 20, die vordere und hintere axial gerichtete Zähne 22 und 24 hat, die integral mit der Hülse ausgebildet sind. Der ringförmige Körper 12 hat eine mehrfach abgestufte Bohrung, die aus vier einzelnen Bohrungen 30, 32, 34 und 36 gebildet ist, die sukzessive kleinere Durchmesser haben, gerechnet von der äußersten Bohrung 30 zur innersten Bohrung 36. Die äußerste Bohrung 30 enthält eine elastomere O-Ringdichtung 26 und einen ringförmigen Kolben 28, der zwischen der Klemmhülse 20 und der Dichtung 26 angeordnet ist.A push-in type quick connect fitting 10 is shown in Figure 1 and it has a first annular body 12 and a second annular body 14, which is adapted to the first. In the preferred embodiment shown, the second forms an annular body a nut which can be screwed onto the first annular body 12 is. The body 12 and nut 14 have one common center line a-a, the fitting 10 in the upper Part is shown prior to inserting a tube 16 while in the lower part of Figure 1, this tube is inserted into the fitting. The tube 16 is made of an elastic material, preferably made of a plastic or synthetic resin material. The quick connect fitting 10 has a conventional one Bushing 18 with a ring 19 which marks the inner insertion end. The fitting 10 also has a clamping or clamping sleeve 20 which has front and rear axially directed teeth 22 and 24, which are formed integrally with the sleeve. The annular body 12 has a multi-stepped bore consisting of four individual bores 30, 32, 34 and 36 is formed, which have successively smaller diameters, calculated from the outermost Bore 30 to the innermost bore 36. The outermost bore 30 contains an elastomeric O-ring seal 26 and one annular piston 28 which is arranged between the clamping sleeve 20 and the seal 26.
Die Grenzfläche zwischen den Bohrungen 30 und 32 bildet eine erste Schulter, gegen welche der Kolben 28 anschlagen kann. Die Bohrungen 32 und 34 bilden eine zweite Schulter 40 an ihrer Grenzfläche, die eine Stirnwand bildet, an der die Klemmhülse 20 anliegt. Beim Einsetzen des Rohres 16 in Richtung A gleitet das Rohr durch die Mutter 14 und über die Büchse 18 an der Dichtung 26 vorbei, sowie über den Kolben hinaus und über die nach außen gerichteten Abschnitte der Zähne 22 und 24. Wenn jedoch eine axiale Kraft auf das RohrThe interface between the bores 30 and 32 forms a first shoulder against which the piston 28 can strike. The bores 32 and 34 form a second shoulder 40 at their interface which forms an end wall on which the Clamping sleeve 20 rests. When inserting the tube 16 in direction A, the tube slides through the nut 14 and over the Bushing 18 past the seal 26, as well as over the piston and over the outwardly directed portions of the Teeth 22 and 24. However, when there is an axial force on the pipe
in entgegengesetzter Richtung A ausgeübt wird/ dringen oder greifen die halbkreisförmigen planaren Oberflächen 56 (Figur 2) der Zähne 22 und 24 in die äußere Oberfläche des Rohres 16 ein, um der axialen auf das Rohr 16 ausgeübten Kraft entgegenzuwirken. exerted in the opposite direction A / penetrate or grip the semicircular planar surfaces 56 (Figure 2) of teeth 22 and 24 into the outer surface of tube 16 to counter the axial force exerted on tube 16.
Diese Kraft sucht die Klemmhülse 20 nach außen, d.h. entgegengesetzt zur Richtung A, zu ziehen, worauf eine Nockenfläche 52 (z.B. eine Kegelfläche), die den Innenumfang des ringförmigen Kolbens 28 bildet, in Eingriff mit einer Nockenfläche 54 am Außenumfang der Klemmhülse kommt, wodurch die Klemmhülse gegen den Kolben angelegt bzw. angedrückt wird, wodurch eine radiale Fläche 50 am Kolben in Kontakt mit der Dichtung 26 tritt und gegen diese angedrückt wird, wodurch die letztere gegen eine innere einwärts gerichtete Wand 48 der Mutter 14 gepreßt wird.This force seeks the collet 20 outward, i.e. in the opposite direction to direction A, whereupon a cam surface 52 (e.g., a conical surface) encompassing the inner circumference of the annular piston 28 forms, comes into engagement with a cam surface 54 on the outer circumference of the clamping sleeve, whereby the Clamping sleeve is applied or pressed against the piston, whereby a radial surface 50 on the piston in contact with the Seal 26 enters and is pressed against it, causing the latter against an inner inwardly directed wall 48 the nut 14 is pressed.
In der unteren Hälfte von Figur 1 ist dargestellt, wie das Rohr 16 in die Armatur 10 eingesetzt ist. Insoweit als nach dem Einsetzen des Rohres 16 kein Expansionsvolumen für eine Ausdehnung des O-Ringes mehr verfügbar ist, wird der letztere bei axialer Belastung radial gegen die Außenwand des Rohres 16 angepreßt. Die Folge davon ist, daß bei einer gegebenen axialen Kraft, die das Rohr 16 aus der Armatur 10 zu ziehen sucht, die Klemmhülse und der Kolben zusammenarbeiten und eine direkt proportionale Aufschwellung oder Ausdehnung der Dichtung 26 bewirken, wodurch das Rohr während der oben genannten Querschnittsverminderung effektiver abgedichtet wird. Dies schafft einen bedeutenden Vorteil gegenüber bisherigen Armaturen und Rohren dieser Art, bei denen beim Anwenden periodischer axialer Zugkräfte häufig eine Leckage auftritt.The lower half of FIG. 1 shows how the pipe 16 is inserted into the fitting 10. As far as after the insertion of the tube 16 is no more expansion volume available for an expansion of the O-ring, the latter becomes pressed radially against the outer wall of the tube 16 under axial load. The consequence of this is that given a axial force that the pipe 16 from the fitting 10 seeks to pull, the collet and the piston work together and a directly proportional swelling or expansion of the seal 26, thereby sealing the pipe more effectively during the above-mentioned reduction in area will. This creates a significant advantage over previous fittings and pipes of this type, in which at Applying periodic axial tensile forces often causes a leak to occur.
Die untere Hälfte von Figur 1 zeigt ferner als bevorzugte Ausführung eine Scheibe oder einen Haltering 42, der ausThe lower half of FIG. 1 also shows, as a preferred embodiment, a disk or a retaining ring 42, which consists of
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rostfreiem Stahl oder einem anderen inerten Material bestehen kann. Die Scheibe 42 ist zwischen der Stirnwand 40 und der Klemmhülse 20 angeordnet und sie bietet eine zusätzliche Halterung über diejenige hinaus, die durch die Zähne 22 und 24 der Klemmhülse 20 bewirkt wird, weshalb sie sich besonders für Fälle höherer Belastungen eignet. Zweckmäßigerweise hat die Scheibe 42 radial einwärts erstreckende Finger 43, die im Winkel in Richtung A abgebogen oder angeordnet sind.stainless steel or some other inert material. The disk 42 is between the end wall 40 and the clamping sleeve 20 arranged and it offers an additional support beyond that which is through the Teeth 22 and 24 of the collet 20 is caused, which is why they is particularly suitable for cases of higher loads. The disk 42 expediently has radially inwardly extending ones Fingers 43 bent or arranged at an angle in direction A.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Klemmhülse 20 im Detail. Die Klemmhülse 20 hat einen ringförmigen Körper mit einer inneren ümfangsflache 60, von der aus die hinteren und vorderen Zähne 22 und 24 ausgehen. Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, bilden die Zähne 22 und 24 einen integralen' Teil des Körpers der Klemmhülse, die aus einem zähen Kunstharzmaterial besteht. Besonders Figur 3 zeigt, daß jeder Zahn in Umfangsrichtung zum benachbarten Zahn beabstandet ist und einen axial gerichteten parabolischen Körper bildet, der radial einwärts vorragt (Figur 2) und in einer halbkreisförmigen planaren Fläche 56 endet. Wie oben bereits erwähnt, sind die einwärts gerichteten planaren Flächen 56 an den Zähnen in zwei verschiedenen Ebenen 62 und 64 (Figur 3) ausgebildet, wobei die Zähne 24 gleich ausgedehnt mit der ersteren und die Zähne 22 gleich ausgedehnt mit der letzteren sind. Die halbkreisförmigen planaren Flächen sind einwärts in Richtung A gerichtet, damit sie wirksam in die Außenfläche des Rohres 16 eingreifen oder eindringen können, um den axialen Kräften entgegenzuwirken, die das Rohr 16 aus der Armatur 10 herauszuziehen suchen.Figures 2 and 3 show a preferred embodiment of the clamping sleeve 20 in detail. The collet 20 has a annular body with an inner circumferential surface 60, of from the back and front teeth 22 and 24 go out. As FIGS. 2 and 3 show, the teeth 22 and 24 form an integral part of the body of the collet made from a tough synthetic resin material. Especially figure 3 shows that each tooth is circumferentially spaced from the adjacent tooth and is axially directed parabolic Forms body which protrudes radially inward (Figure 2) and ends in a semicircular planar surface 56. As previously mentioned, the inwardly facing planar surfaces 56 on the teeth are in two different planes 62 and 62 64 (FIG. 3), the teeth 24 having the same extent as the former and the teeth 22 having the same extent with the latter are. The semicircular planar faces face inward in direction A to make them effective can engage or penetrate the outer surface of the tube 16 to counteract the axial forces that seek to pull the pipe 16 out of the fitting 10.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform hat die klemmhülse (Figur 2) einen Spalt oder eine Lücke 58, so daß sie mit engem Sitz in die Bohrung 32 eingesetzt werden kann oder unter radialem Druck an der Bohrungsinnenwand anliegt. Der Kolben 28 kann ebenfalls geteilt ausgebildet sein, was jedoch nicht dargestellt ist.In a preferred embodiment, the clamping sleeve (FIG 2) a gap or gap 58 so that it can be inserted into the bore 32 with a tight fit or under radial Pressure is applied to the inner wall of the bore. The piston 28 can also be designed divided, but this is not shown.
Die Grenzfläche zwischen der innersten Bohrung 36 und der nächsten Bohrung 34 bildet eine dritte Schulter 44, welche die Einschubgrenze für das Ende 21 der öse oder Büchse 18 bildet durch Ausbildung einer Führungsfläche für deren Ende oder Endring 19. Die Armatur 10 hat ferner einen Nippel 46 an ihrem linken Ende mit einem Außengewinde zur Verbindung mit irgendeinem Gerät, z.B. einem Steuerventil für eine Luftdruckbremse.The interface between the innermost bore 36 and the next bore 34 forms a third shoulder 44, which forms the insertion limit for the end 21 of the eyelet or sleeve 18 by forming a guide surface for the end or end ring 19. The fitting 10 also has a Nipple 46 at its left end with an external thread for connection to any device such as a control valve for an air brake.
Figur 4 zeigt schließlich eine alternative bevorzugte Ausführungsform einer Schnellverbindungsarmatur 1Q', welche einen zweiten ringförmigen Körper 14' hat, der dem ersten ringförmigen Körper 12" angepaßt ist. In dieser Ausführungsform ist der zweite ringförmige Körper 141 nicht aufgeschraubt wie die Mutter 14 bei der Armatur 10- nach Figur 1 , sondern aufgeklemmt und verrastet. Die Hülse 14' hat mehrere Widerhaken oder Zacken 70, die längs ihres ümfangs ausgebildet sind und in entsprechende Ausnehmungen 32 im Körper 12' einrasten. Die Hülse 14' besteht zweckmäßigerweise aus gepreßtem Messing oder Stahl und sie hat eine Innenwand 48', die der Innenwand 48 der Ausführungsform nach Figur 1 entspricht.Finally, FIG. 4 shows an alternative preferred embodiment of a quick connect fitting 1Q 'which has a second annular body 14' which is adapted to the first annular body 12 ". In this embodiment, the second annular body 14 1 is not screwed on like the nut 14 in FIG 1, but clamped on and locked in. The sleeve 14 'has several barbs or prongs 70 which are formed along its circumference and which snap into corresponding recesses 32 in the body 12' Steel and it has an inner wall 48 'which corresponds to the inner wall 48 of the embodiment according to FIG.
Die Armatur 10' hat einen ringförmigen Kolben 28', ebenfalls aus gepreßtem oder gezogenem Messing oder Stahl entsprechend dem spanabhebend hergestellten oder gegossenen Kolben 28 nach Figur 1. Der ringförmige Kolben 28' hat ebenfalls eine Nockenfläche 52', z.B. eine Kegelfläche, gegen welche die Klemmhülse 20' anliegen kann und andrückbar ist, um den Kolben gegen den O-Ring 26' anzupressen. Im übrigen ist die Ausführung der Armatur 10' nach Figur 4 gleich der Armatur 10 nach FigurThe armature 10 'has an annular piston 28', too made of pressed or drawn brass or steel according to the machined or cast piston 28 after Figure 1. The annular piston 28 'also has a cam surface 52', e.g., a conical surface, against which the collet 20 'can rest and can be pressed in order to press the piston against the O-ring 26'. Incidentally, the execution of the The fitting 10 'according to FIG. 4 is the same as the fitting 10 according to FIG
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