DE4213732C2 - Verschlußstück zum Abschließen von Druckmittel führenden Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verschlußstück zum Abschließen von Druckmittel führenden Bohrungen oder Kanälen in einem Gehäuse nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Es ist schon ein solches Verschlußstück aus der DE 81 17 674 U1 bekannt, das einen radial verpressten O-Ring zur Abdichtung und dazu in axialem Abstand einen offenen Klemmring als Haltemittel aufweist. Dabei greift in einen Dichtring-Führungskörper zentral eine Spannschraube, die über einen Spannkonus den offenen Klemmring radial in dem Kanal verklemmt, wobei sich dieser Klemmring zugleich in axialer Richtung über einen auf dem Führungskörper axial beweglich geführten Zwischenring und über den in einer Ringnut liegenden O-Ring am Führungskörper abstützt. Obwohl dieses Verschlußstück ausbaufähig und wiederverwendbar ist und eine gute Dichtfunktion ermöglicht, baut das Verschlußstück mit einem offenen Klemmring und einem davon getrennten Zwischenring, wodurch die Anzahl der Bauelemente erhöht wird und welche Bauweise auch den Zusammenbau des Verschlußstücks erschwert, relativ aufwendig. Zudem müssen die Durchmessergrößen von Klemmring zu Spannkonus und zu Zwischenring genau aufeinander abgestimmt werden, um den Klemmring in seiner einwandfreien Lage zu halten und den Zusammenbau des Verschlußstücks zu ermöglichen. Ferner kann es vorkommen, daß der offene Klemmring mit kreisförmigem Querschnitt besonders bei stark wechselnden Belastungen die Haltefunktion des Verschlußstücks nachteilig beeinflußt. Auch müssen beim Befestigen des Verschlußstücks erhebliche Widerstände überwunden werden, weil der sich radial aufweitende, offene, im Querschnitt kreisförmige Klemmring an der Stirnseite des Zwischenrings, am Spannkonus sowie auch an der Kanalwand jeweils in zwei Richtungen bewegt wird, was auch den Verschleiß des Verschlußstücks erhöht.

Ferner ist ein Verschlußstück aus der DE-OS 22 30 710 bekannt, das einen in eine Bohrung mit konstantem Durchmesser eingepressten Schließkörper aufweist, der an seinem innenliegenden Abschnitt eine Ringnut mit einem O- Ring aufnimmt, während an seinem äußeren Abschnitt am Umfang verteilte, prismenförmige Einkerbungen angeordnet sind, welche die Haltefunktion übernehmen. Von dem an den Einkerbungen ausgebildeten Rändern, welche den Außendurchmesser des Schließkörpers überragen, wird beim Einpressen des Schließkörpers Material des Gehäuses in die Ausnehmung der Einkerbung gedrückt, wodurch eine Art von Formschluß-Verbindung hergestellt wird. Obwohl das relativ einfach bauende Verschlußstück durch die räumliche Trennung der Mittel der Dichtfunktion und Haltefunktion zu einem relativ lang bauenden Verschlußstück führt, hat es doch den Nachteil, daß durch die örtlich sehr begrenzte Formschlußverbindung keine besonders sichere Halterung gegeben ist, was sich inbesondere bei hohen Drücken ungünstig auswirkt. Ferner hat dieses Verschlußstück auch den Nachteil, daß es nicht wiederverwendbar ist. Bei der vorgesehenen Verwendung in hydraulischen Geräten ist ein Ausbau des Verschlußstücks kaum bzw. nur schwer möglich, wobei es nach seinem Ausbau nicht wiederverwendbar ist. Die Montage des Verschlußstücks ist in der Regel nur mit speziellen Werkzeugen möglich, so daß dieser Einbau nicht vom Kunden durchführbar ist. Nachteilig bei diesem Verschlußstück ist ferner, daß bei seinem Einbau in eine Gehäusebohrung der O-Ring leicht beschädigt werden kann, insbesondere dann, wenn das Verschlußstück über eine radial einmündende Bohrung hinweggeschoben werden muß und im Bereich der Bohrungsöffnung vorhandene Gräte den Dichtring beschädigen. Außerdem eignet sich dieses Verschlußstück nur für Bohrungen mit engen Toleranzen.

Ausgehend von der DE 81 17 674 U1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verschlußstück möglichst einfach und leicht handhabbar so auszubilden, daß es eine bessere Haltefunktion und geringere Verschleißerscheinungen aufweist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verschlußstück mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß es bei groben Bohrungstoleranzen mit relativ einfachen Mitteln und ohne die Anwendung von Spezialwerkzeugen eine absolut dichte, hohen Drücken auch bei dynamischer Belastung standhaltenden Verschluß ermöglicht. Das Verschlußstück besteht aus weniger Bauelementen, ist leichter handhabbar und durch günstigere Belastungsverhältnisse weniger störanfällig. Dabei ist die formschlüssige Verbindung so ausgerichtet, daß eine hohe Halte- und Dichtwirkung garantiert wird; dies gilt auch dann, wenn sich die Schraubverbindung im Betrieb gesetzt hat. Günstig ist ferner, daß das Verschlußstück oft wiederverwendbar ist, da seine Bauelemente keinen besonderen Verschleißerscheinungen unterliegen. Das Verschlußstück ist mit einfachen Werkzeugen montier- und demontierbar, so daß diese Vorgänge auch vom Kunden durchführbar sind. Der Dichtring wird bei der Montage des Verschlußstücks nicht beschädigt, da seine Verpressung und damit seine Anlage an der Bohrungswand erst in der endgültigen Einbaulage des Verschlußstücks erfolgt. Das Verschlußstück kann daher beim Einbau in Kanäle über Bohrungsmündungen hinweggeschoben werden, ohne daß scharfe Grate den Dichtring berühren und beschädigen können. Weiterhin kann das Verschlußstück in durchgehenden Bohrungen oder Kanälen in jeder beliebigen Stellung im Gehäuse montiert werden, so daß in pneumatischen Anschlußleisten bzw. in Ventilblöcken zum Beispiel zwei beliebige Ventilplätze voneinander absperrbar sind. Das Verschlußstück eignet sich durch seine Bauweise auch zur Anwendung bei unterschiedlichen Nenngrößen, insbesondere eignet es sich auch zur Miniaturisierung. Ferner läßt es sich bei stark schwankenden Bohrungsdurchmessern verwenden, wie sie insbesondere bei Stranggußteilen auftreten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verschlußstücks möglich. Insbesondere begünstigen sie bei einem wiederverwendbaren Verschlußstück eine relativ einfache, kostengünstige und leicht handhabbare Bauweise, die auch in leichter Weise montier- und demontierbar ist und dabei hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung nach Anspruch 2, da sich durch die Schulter für den Monteur ein leicht feststellbarer, schlagartiger Drehmomentanstieg ergibt, der ihm einen einwandfreien Sitz des Verschlußstücks signalisiert. Eine Ausbildung nach Anspruch 3 ist für eine kurze Bauweise besonders zweckmäßig.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Verschlußstück im ent­ spannten Zustand nach dem Einschieben in eine Gehäuse-Bohrung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Verschlußstück nach Fig. 1 im mon­ tierten Zustand und Fig. 3 eine Seitenansicht des Verschlußstücks in Pfeilrichtung A.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Verschlußstück 10, wie es zum Abschließen einer Druckmittel führenden Bohrung 11 in einem Gehäuse 12 dient. Solche Verschlußstücke werden insbesondere in der Pneumatik zum sicheren und überwachbaren Absperren von Bohrungen verwendet, um bei einer Ansteuerung von verschiedenen Pneumatik-Ven­ tilen auf einer gemeinsamen Anschlußleiste bzw. eines Ventilblocks zwei unterschiedliche Druckbereiche oder zwei Ventilplätze voneinan­ der fluidisch zu trennen.

Wie die Fig. 1 näher zeigt, befindet sich das Verschlußstück 10 noch in einem entlasteten Zustand und ist in eine von beiden Stirn­ seiten her zugängliche Bohrung 11 eingeschoben, die sich in einem Aluminium-Gehäuse 12 eines Ventilblocks befindet. Das mehrteilige Verschlußstück 10 besteht im einzelnen aus einem Dichtring-Führungs­ körper 13, einem auf letzterem angeordnetem O-Ring 14, einer auf dem Dichtring-Führungskörper 13 geführten und am O-Ring 14 anliegenden Spannhülse 15, einer im Dichtring-Führungskörper 13 befestigten Spannschraube 16 sowie einem zwischen Spannschraube 16 und Spann­ hülse 15 geschalteten, ringförmigen Spannkonus 17.

Der Dichtring-Führungskörper 13 weist einen im wesentlichen zylin­ drischen Kolbenabschnitt 18 auf, an dem ein radial nach außen ragen­ der Außenbund 19 angeordnet ist. Eine innenliegende Stirnseite 21 des Außenbundes 19 sowie die Mantelfläche 22 des Kolbenabschnitts 18 grenzen an eine Ringnut 23, in welcher der O-Ring 14 angeordnet ist. In den Kolbenabschnitt 18 ist zentrisch und axial eine sacklocharti­ ge Gewindebohrung 24 eingearbeitet, in welcher die Spannschraube 16 befestigt ist. Der Dichtring-Führungskörper 13 weist an seinem ent­ gegengesetzt zur Gewindebohrung 24 liegenden Ende zum Gegenhalten dienende Schlüsselflächen auf, die hier als ein Außensechskant 25 ausgebildet sind. Der Außendurchmesser des Außenbundes 19 ist so ausgewählt, daß er mit ausreichend Spiel in der Bohrung 11 geführt ist.

Auf dem Dichtring-Führungskörper 13 ist axial beweglich die Spann­ hülse 15 gelagert, indem sie mit ihrem ringförmigen Endabschnitt 26 auf der Mantelfläche 22 des Kolbenabschnitts 18 gleitend geführt ist. Am Endabschnitt 26 der Spannhülse 15 ist ein Bund 27 ausgebil­ det, dessen Stirnseite an die Ringnut 23 grenzt und dessen Außen­ durchmesser demjenigen des Außenbundes 19 entspricht. An der Spann­ hülse 15 sind durch sechs gleichmäßig am Umfang verteilte, axial verlaufende Schlitze 28 sechs Spannarme 29 ausgebildet, die wie die Spannhülse 15 selbst aus Federstahl bestehen. An den frei auskragen­ den Enden jedes Spannarmes 29 ist eine radial nach außen zeigende Schneidkante 31 ausgebildet, so daß diese an der Spannhülse 15 einen ringförmigen, lediglich durch die sechs Schlitze 28 unterbrochenen Verlauf aufweist. Angrenzend an die Schneidkante 31 weist jeder Spannarm 29 eine Schulter 32 auf, die zusammen eine zylindrische, lediglich durch die Schlitze 28 unterbrochene Fläche bilden. Die federnden Spannarme 29 an der Spannhülse 15 sind so ausgebildet, daß der Außendurchmesser der Schneidkante 31 im entspannten Zustand etwa dem Außendurchmesser des Außenbundes 19 und damit des Bundes 27 gleicht. Die Spannarme 29 liegen mit ihren auskragenden Enden an ihrer Innenseite an dem Spannkonus 17 an, welcher auf der Spann­ schraube 16 geführt ist.

In Fig. 1 ist das Verschlußstück 10 in entspanntem Zustand darge­ stellt. Die nur wenig in den Dichtring-Führungskörper 13 hineinge­ schraubte Spannschraube 16 hält dabei den Spannkonus 17 in einem solchen Abstand vom Führungskörper 13, daß die federnden Spannarme 29 der Spannhülse 15 ihre innere Ausgangslage einnehmen. Dabei ist einmal der Außendurchmesser der Schneidkante 31 mindestens gleich oder kleiner als der Außendurchmesser des Außenbundes 19, so daß das Verschlußstück 10 leicht in die gewünschte Einbaulage in die Boh­ rung 11 eingeführt werden kann. Zudem liegt dabei der Bund 27 der Spannhülse 15 in einem solchen Abstand vom Außenbund 19, daß der O-Ring 14 in der Ringnut 23 im wesentlichen seine kreisrunde Form einnehmen kann, wobei sein Außendurchmesser denjenigen des Außen­ bundes 19 nicht überschreitet. Der Dichtring 14 wird somit beim Ein­ schieben des Verschlußstücks 10 in die Bohrung 11 nicht beschädigt.

In Fig. 2 ist das Verschlußstück 10 nach Fig. 1 im Gehäuse 12 mon­ tiert. Zu diesem Zweck wird nach dem Positionieren des Verschluß­ stückes 10 in der Bohrung 11 mit Hilfe eines einfachen Werkzeuges, insbesondere eines Steckschlüssels die Spannschraube 16 angezogen, wobei mit einem zweiten Steckschlüssel am Außensechskant 25 des Führungskörpers 13 gegengehalten wird. Die Spannschraube 16 wird da­ bei mit einem entsprechend vorgeschriebenen Drehmoment angezogen. Dabei drückt sich die aus Federstahl bestehende Schneidkante 31 der federnden Spannarme 29 in das weichere Material des Gehäuses 12 ein, das insbesondere aus Aluminium oder Messing besteht, bis die Schul­ ter 32 mit ihrer zylindrischen Fläche an der Innenwand der Bohrung 11 zur Anlage kommt. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Verschlußstück 10 und Gehäuse 12 hergestellt, die sehr hohe Haltekräfte erzeugt und auch dann noch eine sichere Halterung garan­ tiert, wenn sich die Schraubverbindung im Betrieb gesetzt hat. Bei dem Anziehen der Spannschraube 16 wird gleichzeitig die Breite der Ringnut 23 vermindert und dabei der O-Ring 14 verpreßt. Dabei kommt der O-Ring 14 an der Innenwand der Bohrung 11 zur Anlage und sorgt für eine sichere Abdichtung. Das Verschlußstück 10 kann somit mit einfachen Werkzeugen in einem durchgehenden Kanal oder Bohrung an beliebiger Stelle montiert werden, so daß zum Beispiel zwei Venil­ plätze voneinander getrennt sind.

Wie die Fig. 3 näher zeigt, sind in der Spannhülse 15 die sechs Schlitze 28 gleichmäßig längs des Umfanges verteilt, wodurch sich an den sechs Spannarmen 29 bei einer relativ kurzen Bauweise in axialer Richtung gesehen verhältnismäßig gleichmäßig und ausreichend große Federwege in radialer Richtung erzielen lassen. Zur Demontage des in Fig. 2 montierten Verschlußstücks 10 wird lediglich die Spann­ schraube 16 soweit gelockert, daß die federnden Spannarme 29 in ihre in Fig. 1 gezeigte Ausgangslage zurückfedern können. Dabei ent­ spannt sich auch der verpreßte O-Ring 14 und das entspannte Ver­ schlußstück 10 kann ohne Schwierigkeit aus der Bohrung 11 entnommen werden. Das Verschlußstück 10 hat keine ausgesprochenen Verschleiß­ teile und läßt sich daher wiederholt verwenden. Auch beim Ausbau des Verschlußstücks 10 aus der Bohrung 11 hat sich der Außendurchmesser des O-Rings 14 durch die Entspannung so weit verringert, daß der Dichtring selbst nicht beschädigt wird. Das Verschlußstück 10 läßt sich aufgrund seiner Formschlußverbindung auch bei stark schwanken­ den Bohrungsdurchmessern in Stranggußteilen verwenden, wo z. B. bei einem Bohrungsdurchmesser von ca. 14 mm eine Toleranz von 4 Zehntel mm zu berücksichtigen ist.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Ausführungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Obwohl die ge­ zeigte Ausführungsform besonders einfach und kostengünstig ist, kann anstelle des O-Ringes 14 mit kreisrundem Querschnitt auch ein an­ derer Dichtring mit davon abweichendem Querschnitt verwendet werden. Um beim Anziehen der Spannschraube 16 die axiale Verpressung des Dichtringes zu begrenzen, kann auch ein Anschlag vorgesehen werden, welcher die axiale Beweglichkeit des Dichtring-Führungskörpers 13 relativ zu der Spannhülse 15 begrenzt. Obwohl sich das Verschluß­ stück 10 besonders zur Anwendung bei pneumatischen Geräten eignet, wo in der Regel für das weichere Material des Gehäuses 12 Aluminium und als hartes Material für die Schneidkante 31 Federstahl verwendet wird, läßt sich auch das Verschlußstück bei hydraulischen Geräten anwenden, wobei dann das Gehäuse aus einem gegenüber der Spannhülse weicheren Material bestehen muß. Eine Anzahl von sechs Spannarmen hat sich als vorteilhaft erwiesen; es ist aber auch möglich, die An­ zahl dieser Spannarme zu erhöhen. Die Schlüsselflächen können als Innensechskant, Außensechskant, Vierkant oder Schlitze etc. ausge­ bildet werden.

Claims (11)

1. Verschlußstück zum Abschließen von Druckmittel führenden Bohrungen oder Kanälen in einem Gehäuse (12), insbesondere in pneumatischen Bauelementen, mit einem die Dichtfunktion übernehmenden, in einer Ringnut (23) angeordneten Dichtring (14) und mit die Haltefunktion übernehmenden, im axialen Abstand vom Dichtring angeordneten Haltemitteln, wobei die den Dichtring (14) aufnehmende Ringnut (23) von einem Dichtring-Führungskörper (13) und einer relativ dazu axial verschiebbaren Spannhülse (15) begrenzt wird und mit einem innenliegenden Spannkonus (17) und einer im Dichtring- Führungskörper (13) zentral angeordneten Spannschraube (16), welche den Spannkonus (17) durchdringt, so daß er axial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) auf ihrer vom Dichtring (14) abgewandten Seite federnde Spannarme (29) aufweist, die vom Spannkonus (17) radial verstellbar sind und daß die Spannarme (29) eine radial nach außen ragende Schneidkante (31) aufweisen.

2. Verschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (29) eine die Eindringtiefe der Schneidkante (31) in die Innenwand der Bohrung (11) begrenzende Schulter (32) aufweisen.

3. Verschlußstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring-Führungskörper (13) auf seiner von der Spannhülse (15) abgewandten Seite zum Gegenhalten dienende Schlüsselflächen, insbesondere einen Außensechskant (25), aufweist.

4. Verschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring-Führungskörper (13) einen im wesentlichen zylindrischen Kolbenabschnitt (18) mit einem Außenbund (19) aufweist, wobei die Mantelfläche (22) des Kolbenabschnitts (18) und eine Stirnseite (21) des Außenbundes (19) die Ringnut (23) mit begrenzen.

5. Verschlußstück nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) mit ihrem ringförmigen Endabschnitt (26) auf dem Dichtring- Führungskörper (13) gleitend geführt ist.

6. Verschlußstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am ringförmigen Endabschnitt (26) ein Bund (27) ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser demjenigen des Außenbundes (19) gleicht und daß der Endabschnitt (26) auf der Mantelfläche (22) des Kolbenabschnitts (18) geführt ist.

7. Verschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) mehrere Spannarme (29), vorzugsweise drei bis sechs, aufweist.

8. Verschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) aus Stahl, insbesondere Federstahl, gebildet ist.

9. Verschlußstück nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es aus rotationssymmetrisch ausgebildeten Teilen (13 bis 17) besteht.

10. Verschlußstück nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Schneidkante (31) bei entspannter Spannhülse (15) mindestens gleich oder kleiner ist als der Außendurchmesser des Dichtring-Führungskörpers (13).

11. Verschlußstück nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine die axiale Verpressung des Dichtrings begrenzender, die relative Verschiebung von Dichtring-Führungskörper zu Spannhülse begrenzender Anschlag vorgesehen ist.