DE4220208A1 - Schlauchkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchkupplung und insbeson­ dere einen Einsatz für eine solche mit einer umgebördelten Hülse und einem Nippel zur Verwendung an flexiblen Schlauch­ enden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Aus­ führung des Nippel-Einsatzes, der in solchen Schlauch­ kupplungen verwendet wird, insbesondere zur Verwendung mit elastomeren Schlauchmaterialien.

Bisher war es üblich, Nippel oder Anschlußstücke zu ver­ wenden, die Widerhaken hatten, um den inneren Mantel der Schlauchenden zu erfassen, um diese Enden mit relativ be­ weglichen hydraulischen Einrichtungen, z. B. Hub-Einrich­ tungen, zu koppeln. Solche Nippel oder Anschlußstücke wer­ den zunächst in die Schlauchenden eingesetzt, dann darüber die Hülsen montiert, worauf die letzteren in Umfangsrichtung umgebördelt werden um die Schlauchenden, um eine dauerhafte Kopplung der Schlauchenden mit den Anschlußstücken zu be­ wirken. Die Widerhaken verformen und versetzen elastisch und in manchen Fällen plastisch ausgewählte Abschnitte des Innenmantels oder des Futters des Schlauches. Hier muß je­ doch ein Ausgleich bei dem Kupplungsmechanismus erreicht werden. Die Widerhaken müssen so ausgebildet sein, daß sie den Schlauch gut am Einsatz oder Anschlußstück halten, es müssen aber auch Risse, die sich ausbreiten und zu einem Bruch des Schlauches führen können, möglichst vermieden werden.

Manche Ausbildungsformen verwenden Widerhaken mit axial ge­ richteten Spitzen, um einen kontrollierten Einschnitt in das Schlauchfutter zu bewirken, wodurch unerwünschtes Aufreißen oder Abreißen des Gummis vermieden werden soll. Eine solche Ausführungsform sieht sogar eine gesteuerte Leckage vor, wobei eine Mehrzahl solcher Spitzen verwendet wird, wobei ferner ein labyrinthartiger Mechanismus wirksam wird, um eine Leckage als Funktion des System-Druckes zu vermeiden. Solche Konstruktionen sind jedoch relativ komplex und ins­ besondere, wenn sie nicht richtig dimensioniert sind, kön­ nen sie mehr Probleme schaffen als lösen. Mehr geeignet ist eine Konstruktion, die hohe Beanspruchsbereiche allgemein vermeidet. Solche Konstruktionen beruhen auf der Annahme, daß, wenn Bereiche mit hohen Beanspruchungen vermieden wer­ den, diese Beanspruchungen sich auch nicht ausbreiten und ein vorzeitiger Bruch und damit ein Ausfall des Schlauches wirksamer vermieden werden kann.

Der Schlauchkupplungseinsatz, wie er hier beschrieben wird, umfaßt ein System von Widerhaken zum Koppeln eines flexib­ len elastomeren oder gummiartigen Schlauchendes ohne lokale überbeanspruchte Bereiche des inneren Futters der Schlauch­ enden. Vorzugsweise umfaßt die Schlauchkupplung einen Ein­ satz, der eine Achse hat und eine allgemein zylindrische Oberfläche zum Eingriff mit einer inneren Bohrung des Schlauch­ endes um die Achse. Eine Hülse ist vorgesehen, um koaxial die äußere Oberfläche des Schlauchendes zu umfassen. Der Ein­ satz hat eine sich wiederholende Gruppe von Widerhaken, die durch asymmetrische, axial gegenüberliegende Paare von ke­ gelstumpfförmigen Segmenten gebildet sind. Jedes Paar die­ ser Segmente ist im Abstand von und benachbart zu einem da­ zwischen positionierten zylindrischen Segment angeordnet.

Jedes zusammengehörende Paar der kegelstumpfförmigen Segmente bildet Widerhaken-Neigungswinkel von 60° und 7°, wobei die steileren 60°-Winkel Haltewinkel und die flacheren 7°-Grad Winkel sogenannte Einbau-Winkel sind. Die Haltewinkel dienen dazu, das Schlauchende auf dem Einsatzstück zu halten, sobald die Hülse um das Schlauchende umgebördelt worden ist, nach­ dem der Einsatz an Ort und Stelle ist. Der Einbauwinkel an­ dererseits stellt einen Winkel dar, der das Einsetzen des Einsatzes in das Innenfutter des Schlauchendes erleichtert. Vorzugsweise ist auch die Hülse mit Widerhaken versehen, wobei diese jedoch im Innern und längs der axialen Länge der Hülse benachbart zum freien Ende des Nippel-Einsatzes angeordnet sind.

Um lokale Spannungen zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vor­ gesehen, daß die benachbarten zylindrischen und kegel­ stumpfförmigen Segmente der Widerhaken des Einsatzes mit abgerundeten Konturen aneinander grenzen, gebildet durch Radien mit einem Dimensionsbereich von 0,38 mm-0,64 mm. Ferner hat der zylindrische Abschnitt jedes Widerhakens des Nippel-Einsatzes eine Länge von etwa 20-30% der gesamten axialen Länge des Widerhakens.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 im Schnitt eine metallische Schlauch­ kupplung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines sich wiederho­ lenden Widerhaken-Profiles in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine Schlauchkupplung 10 mit einem Einsatz 12 mit einem Nippel oder Anschlußstück 13, der in elastischem aber trotzdem festem Eingriff mit dem Innendurchmesser 15 eines Schlauchendes 18 steht. Das Schlauchende 18 besteht aus einem inneren Futter 20 in direktem Eingriff mit dem Anschlußstück 13, einer Litze 22, die das Futter 20 in Umfangsrichtung umgibt, und einem äußeren Schlauchmantel 24, der über der Litze 22 liegt. Die Schlauchkupplung 10 umfaßt ferner eine ringförmige Hülse 14, die um den äußeren Schlauchmantel 24 umgebördelt oder gekrimpft ist, wie dar­ gestellt. Der Einsatz 12 hat eine integral angeformte ringförmige Schulter 25, die einen Anschlag für den Schlauch bildet. Die Schulter 25 hat eine radiale Fläche 44, die den Einschubweg des Schlauchendes 18 zwischen dem Einsatz 13 und der darüberliegenden Hülse 14 beim Einbau begrenzt. Nach dem Krimpfen bleibt das Ende 16 des Schlauchendes unge­ krimpft und bildet eine Entlastungszone oder eine Stelle, in welche elastomeres Material, das zwischen der Hülse 14 und dem Einsatz 13 gekrimpft worden ist, einfließen kann. Ohne eine solche Entlastungszone 16 kann die Schlauchkupp­ lung nicht wirksam gekrimpft werden.

Das Anschlußstück 13 hat ein freies Ende 26, das den Teil des Einsatzes 12 darstellt, das zuerst in das Schlauchende 18 eingeführt wird. Gegenüber dem freien Ende 26 ist ein Kopplungs- oder Befestigungsteil 28 des Anschlußstückes 13 ausgebildet. Das letztere kann integral mit einem sechs­ eckigen Kopf 30 ausgebildet sein, wie dargestellt, oder es kann alternativ in anderer geeigneter Weise in Form eines Fitting für eine gewünschte hydraulische Anwendung ausge­ bildet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der sechseckige Kopf 30 direkt und integral mit einem mit Außen­ gewinde versehenen Kupplungselement 32 ausgebildet.

Der Kupplungsabschnitt 28 des Anschlußstückes 13 hat einen Halsabschnitt zur Aufnahme eines Verankerungsabschnittes 34 der Hülse 14. Angrenzend an den Kupplungsabschnitt 28 ist eine Rampe oder ein Winkelabschnitt 36 der Schulter 25 ausge­ bildet. Vorzugsweise bildet der Rampenabschnitt 36 die hin­ tere Oberfläche der ringförmigen Schulter 25, während die radiale Fläche 44 deren Stirnfläche bildet. Entsprechende Bezugnahmen werden nachstehend benutzt. Beispielsweise wird das freie Ende 26 des Anschlußstückes 13 als das Stirnende des Anschlußstückes bezeichnet.

Über den Rampenabschnitt 36 der Schulter 25 liegt ein ent­ sprechender hinterer Rampenabschnitt 40 der Hülse 14. An­ grenzend an den Rampenabschnitt 40 ist ein zylindrischer Ab­ schnitt 52 der Hülse 14 ausgebildet. Analog zu dem entspre­ chenden Rampenabschnitt 40 der Hülse 14 ist ein vorderer umgekehrt geneigter Rampenabschnitt 38 vorgesehen, der an den zylindrischen Teil 52 der Hülse angrenzt. Zusammen bil­ den die Abschnitte 40, 52 und 38 einen Wulst oder einen aus­ gebuchteten Hülsensektor 53, der über der obengenannten Ent­ lastungszone 16 des Schlauchendes 18 liegt. Der Sektor 53 grenzt an an den vorderen langgestreckten zylindrischen Bereich 11 der Hülse, der seinerseits auf das Schlauchende 18 aufgekrimpft ist. Ein beträchtlicher Teil des Bereiches 11 hat eine Anzahl von inneren U-förmigen Widerhaken oder Rippen, die über dem vorderen oder freien Ende 26 des An­ schlußstückes 13 liegen, um eine noch wirksamere Krimpfung des dazwischenliegenden Schlauchendes 18 zu erzielen.

Fig. 2 zeigt eine Vergrößerung des umrandeten Bereichs "X" von Fig. 1 im Detail. Der umrandete Bereich "X" zeigt das Profil einer Anzahl von Widerhaken oder Rippen, die am Außendurchmesser 46 des Anschlußstückes 13 ausgebildet sind. Diese Widerhaken oder Rippen sind, wie in Fig. 1 darge­ stellt, von hinten nach vorn mit 54, 55, 56, 57 und 58 be­ zeichnet. Eine größere oder kleinere Anzahl von Rippen kann verwendet werden, abhängig von der speziellen Anwendung. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, hat jede Rippe eine sich wiederholende Gruppe von Segmenten von hinten nach vorn, nämlich ein steil-winkeliges Haltesegment 60, ein zylindri­ sches Entlastungssegment 62 und ein umgekehrt gerichtetes flach-winkeliges Einbausegment 64. In der bevorzugten Aus­ führungsform liegt jedes der verschiedenen Segmente 60, 62, 64 parallel zu seinem eigenen Gegenstück von Rippe zu Rippe, insbesondere sind alle Segmente 60 parallel zueinander, und alle Segmente 64 sind ebenfalls parallel zueinander.

Wie Fig. 2 zeigt, wird durch die Segmente 60 das Schlauchende 18 gegen axiale Kräfte gehalten, die das Schlauchende vom Ansatzstück abzuziehen suchen. Andererseits kann der Einsatz 12 aufgrund der Einbausegmente 64 leicht und einfach in das Schlauchende 18 eingeschoben werden. Jedes Haltesegment 60 hat daher einen relativ steilen Winkel relativ zu der Achse "a-a" (Fig. 1). In der bevorzugten Ausführungsform, wie dar­ gestellt, hat das Haltesegment 60 einen kegelstumpfförmigen Körper mit einem bevorzugten Winkel von 60°. Der bevorzugte Bereich für den spitzen Winkel jedes Haltesegmentes 60 liegt zwischen 45 und 75°, gemessen bezüglich der Achse "a-a". Das Einbausegment 64 hat ebenfalls einen kegelstumpfförmigen Körper, jedoch mit einem sehr flachen Winkel. In der bevor­ zugten Ausführungsform beträgt der letztere etwa 7°, gemessen bezüglich der Achse "a-a". Ein bevorzugter Bereich für den kleineren Winkel des Einbausegmentes 64 liegt bei 4-9°, ge­ messen bezüglich der Achse "a-a". Jedes Entlastungssegment 62 grenzt an jedes Paar von umgekehrt ausgerichteten Segmenten 60 und 64 an und liegt zwischen jedem derselben, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Jedes Entlastungssegment 62 bildet einen zylindrischen Körper und hat eine Länge "C", wie dargestellt. Die axiale Länge jedes Einbausegmentes 64 ist mit "F" be­ zeichnet, während die Gesamtlänge jeder der sich wiederholenden Rippen 54, 55, 56, 57, 58 mit "A" bezeichnet ist. In dem dargestellten bevorzugten Beispiel ist "A" etwa 5 mm, "C" etwa 1,3 mm und "F" etwa 3,5 mm. Der Einsatz hat einen nomi­ nalen Innendurchmesser von z. B. 25 mm.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung von abgerundeten Übergangsbereichen mit den Radien "R" zwischen den benachbarten zylindrischen und kegelstumpf­ förmigen Segmenten, wie Fig. 2 zeigt. Die Radien der Übergangsbereiche umfassen einen Bereich von etwa 0,38 mm- 0,64 mm bei einer Rippe mit einer Höhe "B" von etwa 0,76 mm. In der bevorzugten Form fallen die Radien "R" vor­ zugsweise in einen Bereich von etwa 50-80% der Gesamt­ höhe jeder Rippe.

In dem oben beschriebenen Beispiel sind die axialen Längen "C" und "F" von den Mittelpunkten der Radien "R" aus ge­ messen. Die angegebene Länge "C" beträgt somit 1,3 mm, ge­ messen von Radius zu Radius. Es soll jedoch darauf hingewie­ sen werden, daß die Verwendung von Radien "R" im Bereich von 0,38-0,64 mm in Wirklichkeit die wahre Länge des zylindrischen Abschnittes der Segmente 62 reduziert auf etwa 0,9-1,0 mm.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß jedes der langgestreckten zylindrischen Entlastungssegmente 62 mit der Länge "C" zwischen jedem Paar aus Haltesegment und Einbausegment 60 und 64, etwa 20-30% der gesamten axialen Länge jeder Rippe beträgt. Die Folge hiervon ist, daß ein elastomerer Bruch praktisch durch die Segmente 62 eliminiert wird, die lokale Beanspruchungen oder Spannungen in jeder Rippe reduzieren. Solche Beanspruchungen könnten sich sonst durch den Schlauch ausbreiten und zu Brüchen und frühen Ausfällen führen. Es hat sich gezeigt, daß die Schlauchkupp­ lung 10 auch unter periodischen Betriebsdrücken von bis zu 300 kp/cm² zuverlässig arbeitet.

Claims (11)

1. Metallische Schlauchkupplung zum Anschließen eines flexiblen elastomeren Schlauches, ge­ kennzeichnet durch einen Einsatz mit einer Achse und einer äußeren allgemein zylindri­ schen Oberfläche zum Eingriff mit einer Innenwand des Schlauches, eine Hülse, die koaxial die äußere Endfläche des Schlauches umfaßt, ferner dadurch, daß die zylindrische Oberfläche des Einsatzes eine Anzahl von Rippen aufweist, die durch asymmetrische axial umgekehrt ausgerichtete Paare von kegelstumpf­ förmigen Segmenten gebildet sind, welche durch zwischen ihnen liegende und an sie angrenzende zylindrische Segmente beabstandet sind.

2. Schlauchkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der kegelstumpfförmigen Seg­ mente jedes Paares in einem ersten Winkel und das andere Segment jedes Paares in einem zweiten Winkel ausgerichtet ist, daß ferner der erste und der zweite Winkel ungleich sind, und daß beide Winkel spitze Winkel relativ zur Achse des Einsatzes sind.

3. Schlauchkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Winkel im Bereich von etwa 45-75°, gemessen bezüglich der Achse liegt, und daß der zweite Winkel im Bereich von etwa 4-9°, gemessen bezüglich der Achse liegt.

4. Schlauchkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Winkel der kegel­ stumpfförmigen Segmente zur Halterung des Schlau­ ches auf dem Einsatz gegen axiale Zugkräfte dient, und daß der zweite Winkel der kegelstumpfförmigen Segmente zur Erleichterung des Einbaues des Ein­ satzes in das Schlauchende dient.

5. Schlauchkupplung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Winkel in einer ersten Richtung und der zweite Winkel in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet ist, daß ferner alle ersten Winkel aller Rippen parallel zueinander sind und daß alle zweiten Winkel längs des Einsatzes parallel zueinander sind.

6. Schlauchkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zylindrische Abschnitt jeder Rippe eine Länge von etwa 20-30% der gesamten axialen Länge jeder Rippe hat.

7. Schlauchkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Hülse eine ringförmige Gruppe von symmetrischen inneren Rippen hat, die längs eines Teiles ihrer axialen Länge ausgebildet sind, und daß diese Rippen radial auswärts von den Rippen des Einsatzes angeordnet sind, sich jedoch radial einwärts auf die Rippen des Einsatzes zu erstrecken.

8. Schlauchkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen den zylindrischen und den kegel­ stumpfförmigen Segmenten Radien haben im Bereich von 0,38-0,64 mm.

9. Schlauchkupplung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Radien zwischen den zy­ lindrischen und den kegelstumpfförmigen Segmenten eine Höhe von etwa 50-80% der Gesamthöhe einer gegebenen Rippe haben.

10. Schlauchkupplung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Winkel etwa 60° und der zweite Winkel etwa 7° beträgt.

11. Schlauchkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elasto­ mere Schlauch mit einer Gewebe-Verstärkung ver­ sehen ist.