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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der
Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines
ersten langgestreckten Rohres mit einem Fluidverbinder-Gerät zum abdichtenden
Verbinden einer langgestreckten ersten und zweiten Leitung, wobei
die zweite Leitung im Bereich ihres einen Endes einen erweiterten
Ringflansch aufweist.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Schnellverbindungskupplungen
sind über viele
Jahre in weitem Umfang in der US-Automobilindustrie eingesetzt worden.
US-A-5,462,313 offenbart eine Schnellverbindungskupplung in der
Form eines Rohrelementes mit Abschnitten, welche zylindrisch sind,
d.h. mit einem konstanten radialen Abstand von einer Längsachse
angeordnet sind. Das Rohrelement ist jedoch kein langgestrecktes
Rohr. US-A-4,589,684 offenbart einen weiblichen anästhesiologischen
Verbinder, welcher dazu vorgesehen ist, ein anästhesiologische Gase einem
endotrachealen Rohr zuführendes
Rohr anzuschließen.
Der weibliche Verbinder ist mit einem sich längs erstreckenden Finger versehen,
auf welchem ein abgeschrägter Verriegelungszahn
angeordnet ist, um eine positive Sicherung des männlichen Verbinders eines endotrachealen
Rohres an dem vorliegenden weiblichen anästhesiologischen Verbinder
vorzusehen. Der Finger befindet sich auf einem Ring, welcher in
den Körper des
weiblichen Verbinders eingesetzt ist, und welcher an seinem Platz
mittels Schallschweißens
oder Lösungsmittelschweißens oder
eines geeigneten Klebers gesichert ist. Der Ring und der Körper bilden zusammen
eine Innennut, die einen O-Ring aufnimmt, welcher eine positive
Abdichtung mit dem männlichen
Verbinder des endotrachealen Rohres bildet.
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Schnellverbinder
sind zwar in zahlreichen Anwendungen verwendbar, werden jedoch typischerweise
in Kraftstoffsystemen und Dampfrückgewinnungssystemen
verwendet. Die einfachste und kosteneffektivste Konstruktion ist
der Kunststoffgehäuse-Schnellverbinder
vom weiblichen Typ, welcher lösbar
an ein männliches
Rohr-Endformstück
aus Metall oder Kunststoff passend angesetzt wird. Das gegenüberliegende
Ende des weiblichen Gehäuses definiert
in der typischsten Weise einen Schaft mit einer Anzahl axial beabstandeter
Widerhaken, die an der äußeren Umfangsfläche desselben
ausgebildet sind, sowie ein Nylon- oder Kunststoff-Röhrenendformstück, das
auf diese aufgepresst ist.
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In
Fluid-Handhabungssystemen ist es unumgänglich, dass bei den verwendeten
Verbindern die männlichen
und weiblichen Abschnitte korrekt zusammengekoppelt werden. Ein
fehlerhafter Verbinder versetzt ein zugeordnetes System in die Lage, dass
Fluid oder Dampf austritt. Das kann besonders nachteilig sein, wenn
das System unter Druck steht und der leckende Verbinder das unter
Druck stehende Fluid ausstößt. Darüber hinaus
hat die jüngste Bundesgesetzgebung
erheblich reduzierte Kohlenwasserstoffemissionen aus Autokraftstoff-
und -dampfrückgewinnungssystemen
verbindlich vorgeschrieben. Zwar sind herkömmliche Schnellverbinder sehr
effektiv, um Röhren-Endformstücke mechanisch im
zusammengebauten Zustand mit ihrem zugeordneten Verbinderkörper zu
halten, haben jedoch die Bundesanforderungen nicht adäquat erfüllt. Außerdem bieten
die verwendeten Materialien, typischerweise Nylon 12, keinen ausreichenden
Widerstand gegen den Durchtritt von Kohlenwasserstoffen.
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Dieses
Durchtrittsproblem wurde teilweise durch die Entwicklung von coextrudiertem
Mehrschicht-Kunststoffrohr gelöst,
welches zwei oder mehr diskrete Schichten unterschiedlicher Typen
von Kunststoffabstimmungen enthält,
von denen eine speziell dazu ausgelegt ist, eine effektive Durchtrittsschutzschicht
zu bilden, welche das Entweichen von Kohlenwasserstoffen aus dem
System verhindert. Im allgemeinen verwendet die erfolgreichste Mehrschichtröhre eine äußere Schicht,
die aus einem Material zusammengesetzt ist, welches gegen die äußere Umgebung
resistent ist. Eine innerste Schicht ist aus einem Material zusammengesetzt,
welches wegen seiner Fähigkeit
ausgewählt
wird, die Diffusion von Materialien, wie etwa Kohlenwasserstoffen,
Alkoholen und anderen in Kraftstoffgemischen vorhandenen Materialien
zu der äußeren Schicht
zu blockieren, und sie kann einen Grad an elektrischer Leitfähigkeit
aufweisen, der ausreicht, durch die darin stattfindende Strömung von
Fluid erzeugte statische Ladungen abzuleiten. Bislang war es extrem
schwierig, zufriedenstellende Laminierungseigenschaften zwischen
ungleichen Polymerschichten zu erzielen. Deshalb wurde die Verwendung
von einer oder mehreren Zwischenschichten zum Zusammenkleben der inneren
und äußeren Schichten
vorgeschlagen.
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Die
Verwendung von Mehrschichtröhren
bei Anwendungen in Verbindung mit Kraftstoff war problematisch insoweit,
als das Röhrenendformstück notwendigerweise
die Laminatschichtenden der inneren und äußeren Schichten sowie jedweder
Zwischen schichten entweder den Systemkraftstoffen und -dämpfen oder
der gleichermaßen
rauen äußeren Umgebung
aussetzt. Ein derartiges Ausgesetztsein führt tendentiel dazu, dass die
Klebung zwischen den verschiedenen Schichten sich verschlechtert,
was eine Entlaminierung oder Trennung der Schichten verursacht,
was zu einem Verlust der System-Unversehrtheit, zu einer Kraftstoffverunreinigung
und sogar zu einer Blockierung der Fluidströmung führt.
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Ein
damit zusammenhängendes
Problem ergibt sich aus zweifachen Aspekten kommerziell erhältlicher
Schnellverbindungsvorrichtungen, nämlich: große Herstellungsmenge und niedriger
Verkaufspreis, die häufig
die Verwendung von preiswerten, irgendwie faltbaren Materialien
erfordern, und komplizierte Konturen von extrem kleinen, ineinander
passenden Komponenten. Diese Aspekte erhöhen in kollektiver Weise die
Wahrscheinlichkeit einer Fehlmontage. Massenproduktionstechniken,
welche eine automatisierte Montage umfassen, führen tendentiell dazu, das
Problem zu verschärfen,
wobei eine Fehlmontage oder unzulässige Dimensionsabweichungen
der Komponenten schwierig zu erfassen sind. Eine übermäßige Dimensionstoleranz-Summierung kann
zu Eigenschaften mit niedrigen Auseinanderziehkräften zwischen dem mit Widerhaken
versehenen Schaft und dem Kunststoffrohr führen und eine Leckage hervorrufen.
Eine Fehlmontage, wie etwa das Versäumnis, einen O-Ring an dem
mit Widerhaken versehenen Endformstück anzubringen, kann eine Leckage
zur Folge haben. Im Falle eines Mehrschichtrohres können Dimensions-
und/oder Klebeprobleme zu einer mechanischen Delaminierung beim
Aufsetzen des Rohres über
den mit Widerhaken versehenen Schaft zur Folge haben. Schließlich kann
das einwandige Kunststoffrohr oder können Mehrschichtstrukturen
mit geringer Umfangsfestigkeit mit der Zeit oder bei erhöhten Temperaturen
ihre Spannung verlieren, was ein Lecken oder Tropfen von Fluid zur
Folge hat.
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Eine
Vorgehensweise gemäß dem Stand
der Technik, um wenigstens einige gewisse dieser Probleme zu lösen, ist
in 1 gezeigt, wo eine Schnellverbinderanordnung einen
Verbinder umfasst, welcher ein Stahlröhrenelement-Endformstück mit einem
einwandigen Kunststoffrohr-Endformstück zwischenverbindet. Ein hochgestellter
Bördelrand,
welcher von dem Vorderende des Stahlrohres axial versetzt ist, ist
in lösbarem
Eingriff mit einem mit dem Verbinder zwischenverbundenen Halter,
und dieser ist jenem gegenüber
durch eine Reihe von O-Ringen in der üblichen Weise fluiddicht abgedichtet.
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Das
abgewandte Ende des Verbinders ist als ein länglicher Schaft oder Nippel
ausgebildet, welcher eine Vielzahl von axial beabstandeten, radial nach
außen
abstehenden Widerhaken hat. Das Kunststoff-Endformstück wird über die
Außenfläche des
Nippels aufgeschoben und gelangt in Eingriff mit den scharfen Kanten
der Widerhaken, um diese beiden Elemente mechanisch miteinander
in Eingriff zu bringen, während
ein optionaler O-Ring,
welcher in einer radial nach außen
offenen Ausnehmung angeordnet ist, eine Abdichtung zwischen dem
Innendurchmesser des Kunststoff-Endformstückes und dem Verbinder bildet.
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Um
bestimmte Probleme mit dieser Konstruktion gemäß dem Stand der Technik zu
lösen, dient
ein anderer Schnellverbinder, welcher durch den Anmelder der vorliegenden
Patentanmeldung entwickelt wurde und in 2 dargestellt
ist, auch dazu, ein Stahlröhrenelement-Endformstück und ein Mehrschicht-Kunststoffrohr-Endformstück miteinander
zu verbinden, um eine Fluidabdichtung zwischen diesen zu bewirken,
die ideal für eine
Verwendung in Automobilanwendungen, insbesondere in Brennstoff-
und Dampfanwendungen geeignet ist.
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Dieser
Verbinder gemäß dem Stand
der Technik ist aus einem Hartschalenkunststoff-Verbinderkörper gebildet,
welcher eine abgestufte Bohrung aufweist, die an einem Ende ein
Ende des männlichen
Endformstückes
aufnimmt. Ein Halter ist in dem Verbinderkörper lösbar im Eingriff mit dem vorstehenden
Ringflansch auf dem männlichen
Endformstück montierbar,
um das männliche
Endformstück
und den Verbinderkörper
lösbar
miteinander zu verbinden.
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Ein
Ende des starren Plastikrohres sitzt in einer speziell ausgebildeten,
ringförmigen
Nut in dem Ende des Verbinderkörpers
und ist mit diesem reibungsverschweißt), um eine umwelttechnisch
günstige
Abdichtung zwischen den beiden Elementen zu bilden und um die beiden
Elemente physisch miteinander zu verbinden.
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Zwar überwindet
der zweite Verbinder gemäß dem Stand
der Technik viele Nachteile, die mit dem in 1 gezeigten
früheren
Verbinder gemäß dem Stand
der Technik verbunden sind, doch umfasst die in 2 gezeigte
Verbinderanordnung ein kompliziertes Verbindergehäuse mit
einer inneren abgestuften Bohrung, die verschiedene Durchmesser
hat, um die Abdichtelemente sowie das männliche Endformstück und einen
getrennten Halter aufzunehmen. Außerdem wird bei dem Verbinderkörper die
ringförmige
Endnut verwendet, die speziell für
die reibungsverschweißte
Verbindung zwischen dem Verbinderkörper und der starren Kunststoffröhre ausgebildet
ist. Ferner befindet sich die Verbindung der reibungsverschweißten Röhre mit
dem Schnellverbinder axial vor den O-Ring-Dichtelementen, was zu einer
Brennstoff-/Dampfleckage führen
kann, wenn die Schweißung
unkorrekt ausgeführt
ist oder versagt.
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Es
wäre deshalb
noch erwünscht,
einen einfachen und kostengünstigen,
jedoch mechanisch und umwelttechnisch robusten Anschluss zwischen
einem Rohrendformstück
und einem Verbinderkörper zu
schaffen, sowie einen Schnellverbinder, welcher die Unzulänglichkeiten
der Verbinder gemäß dem Stand
der Technik überwindet.
Es wäre
auch erwünscht,
einen Schnellverbinder zur Verwendung bei Dampf-/Kraftstoffanwendungen
zu schaffen, welcher eine minimale Anzahl von Bauteilen verwendet,
und die dennoch in der Lage ist, die erwünschte, umwelttechnisch sichere
Fluidabdichtung zwischen dem metallischen männlichen Endformstück und dem Kunststoffrohr
herzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines
ersten langgestreckten Rohres und eines zweiten Rohrendformstückes gemäß den Merkmalen
des Anspruches 1. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein
Fluidverbindergerät
zum abdichtenden Verbinden einer langgestreckten ersten Leitung
und einer zweiten Leitung gemäß den Merkmalen
des Anspruches 8. Die Erfindung ist ideal für Kraftstoff- und Dampfanwendungen in
Automobilen geeignet.
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Das
Schnellverbindergerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung überwindet
einige Mängel,
die man bei früher
entworfenen Schnellverbindern gefunden hat, einschließlich Schnellverbinder,
welche das Reibungsschweißen
einsetzen, um verschiedene Komponenten der Verbinder miteinander
zu verbinden, und Schnellverbinder, die für die spezielle Verwendung
bei Kraft stoff- und Dampfanwendungen ausgelegt sind, bei denen es
erforderlich ist, die Kraftstoffdurchlässigkeit durch die Leitungen
oder Rohre zu begrenzen. Der vorliegende Schnellverbinder verwendet
eine minimale Anzahl von Bauteilen, und sie schließt die Notwendigkeit
für ein
kompliziertes, mit hohen Kosten verbundenes Gehäuse aus, welches in früheren Schnellverbinderanordnungen eingesetzt
wurde, das mit einer der Leitungen verbunden wird, und das das Halterelement
aufnimmt. Die zylindrische Buchse des Halterelementes und die Innenfläche des
offenen Endabschnittes der Leitung werden miteinander reibungsverschweißt, um eine gasundurchlässige Abdichtung
zwischen diesen herzustellen. Die Verbindung der geschweißten. Leitung mit
dem Schnellverbindergehäuse
liegt axial hinter der O-Ringdichtung (Dichtungen), um die Möglichkeit einer
Dampf-/Kraftstoffleckage
zu reduzieren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
verschiedenen Merkmale, Vorteile und andere Verwendungen der vorliegenden
Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende, ins einzelne
gehende Beschreibung und die Zeichnungen klarer verständlich,
in denen zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines ersten Schnellverbindergerätes gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine
Schnittansicht eines zweiten Schnellverbindergerätes gemäß dem Stand der Technik;
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3 eine
teilweise geschnittene Explosions-Seitenansicht, welche das Schnellverbindergerät gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 eine
Seitenansicht des zusammengesteckten Schnellverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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5 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht des Halterelementes, welches in den 3 und 4 dargestellt
ist; und
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6 eine
Seiten-Schnittansicht des zusammengesteckten Schnellverbinders gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
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Es
wird auf die 3 Bezug genommen. Dort ist ein
Schnellverbinder 10 dargestellt, der in Übereinstimmung
mit den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Allgemein
ist das Schnellverbindergerät 10,
welches nachstehend als Schnellverbinder bezeichnet wird, dazu ausgelegt,
ein Endformstück 12 für ein erstes
Rohrelement sowie ein Endformstück 14 für ein zweites
Rohrelement abdichtend miteinander zu verbinden.
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Nur
als Beispiel ist das Endformstück 14 des zweiten
Rohrelementes in der Form einer Fluidleitung ausgebildet, die typischerweise
aus Metall gebildet und so gestaucht ist, dass sie einen radial
nach auswärts
abstehenden ringförmigen
Flansch 16 bildet, welcher von einem Ende 18 beabstandet
ist. Alternativ dazu kann das Endformstück 14 des zweiten Rohrelementes
aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, wobei der ringförmige Flansch 16 daran
einstückig
angeformt ist.
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Das
Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes hat eine Wand 20, die aus wenigstens
einem Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial wie etwa Nylon
usw. hergestellt ist. Vorzugsweise bildet die Wand 20 eine
mehrschichtige Wand, die durch verschiedene Verfahren hergestellt
werden kann, umfassend das Coextrudieren verschiedener Zusammensetzungen
von thermoplastischen Materialien in einem herkömmlichen Coextrusionsprozess. Die
Wand 20 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, welches
für eine
Verwendung in Motorfahrzeugen geeignet ist und eine relativ dicke äußere Schicht 22 umfasst,
die mit der äußeren Umgebung
nicht reagiert, und die verschiedenen Stößen, einer Schwingungsermüdung und
Temperaturänderungen
ebenso wie einer Einwirkung von verschiedenen korrosiven und schädigenden
Zusammensetzungen widerstehen kann, denen sie während des normalen Betriebsablaufes
in dem Motorfahrzeug ausgesetzt wäre. Geeignete Materialien für eine Verwendung
bei der Ausbildung der Wand 20 können jedes schmelzverarbeitbare,
extrudierbare thermoplastische Material umfassen, welches resistent
gegen eine Ultraviolett-Schädigung,
extreme Änderungen
bei der Wärme
und eine Einwirkung von Benzin und dessen Zusätzen ist. Das Material der
Wahl sollte auch eine Resistenz gegen Umweltrisiken aufweisen, wie
etwa eine Einwirkung von Zinkchlorid, sowie eine Resistenz gegen
eine Schädigung
beim Kontakt mit einem Material wie Motoröl und Bremsfluid. Innere bzw. äußere Schichten 24 bzw. 22 sind
vorzugsweise aus einem geeigneten Material gebildet, wie etwa Nylon 12, welches
kompatibel mit dem Material ist, das für eine Verwendung des den Verbinderkörper bildenden
Materials gewählt
wurde. Weiter ist eine Zwischenschicht 26 des Endformstückes 12 des
ersten Rohres mit Graphit oder einem anderen geeigneten Material angesetzt,
welches diese ausreichend elektrisch leitend macht, um eine elektrostatische
Ladung ab zuleiten, die durch das Fluid, welches sich durch das Endformstück 12 des
aus Kunststoff bestehenden ersten Rohres hindurch bewegt, erzeugt
wird.
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Zusätzlich kann
die innere Schicht 24 aus verschiedenen Fluorpolymer-Materialien
gebildet sein, welche in weitem Umfang für Brennstoffleitungen in Automobilen
verwendet werden, um einen Benzindurchtritt durch die Kunststoffwand
bzw. -wände
der Röhre
zu begrenzen. Beispielhaft, nicht jedoch beschränkend sind verschiedene Rohrleitungskonstruktionen,
die für
eine Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, in
den US-Patenten Nr. 5,383,087 und 5,566,720 offenbart.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, hat das Endformstück 14 des
zweiten Rohrelementes einen offenen Endabschnitt, der so ausgebildet
ist, dass er Abdichtelemente, wie etwa einen O-Ring, einen Abstandhalter usw. fest
aufnimmt, wie nachstehend beschrieben wird. Gemäß einem Aspekt hat das Endformstück 14 des
zweiten Rohres einen konstanten nominellen Durchmesser mit einem
internen Vorsprung, welcher als Sitz dient, der das Einführen des
Abdichtelementes begrenzt. Gemäß einem
anderen Aspekt hat das Endformstück 4 des
zweiten Rohres einen radial auf geweiteten Endabschnitt 30 im
Bereich eines Endes 32. Der erweiterte Abschnitt 30 ist
durch herkömmliche
Rohrformprozesse gebildet. Das erweiterte Ende des Abschnittes 30 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes bildet eine innere Schulter 34 bei
dem abgeschrägten
Bereich zwischen dem aufgeweiteten Endabschnitt 30 und
dem Rest des Endformstückes 12 des
ersten rohrförmigen
Elementes mit nominellem Durchmesser. Die Schulter 34 dient
als Anschlag für
das Einsetzen von einem Ende des Endformstückes 14 des zweiten
Rohres in den aufgeweiteten Abschnitt 30 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes, wobei das Ende 18 des Endformstückes 14 des
zweiten Rohrelementes an die innere Schulter 34 anstößt, wie
in 2 gezeigt ist.
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Der
Innendurchmesser 33 des aufgeweiteten Endabschnittes 30 des
Endformstückes 12 des ersten
Rohrelementes ist so gewählt,
dass er nicht nur den Endabschnitt des Endformstückes 14 des zweiten
Rohrelementes aufnimmt, sondern auch ein oder mehrere Abdichtelemente,
wie etwa einen O-Ring 38, wie in 3 gezeigt
ist. Für
den Einsatz in einer Anwendung für
eine Flüssigkeitsströmung ist,
lediglich als Beispiel, ein erster Abstandhalter bzw. ein Einrichtelement
(englisch: locator) 36 innerhalb der inneren Bohrung 33 des
aufgeweiteten Endabschnittes 30 montiert und sitzt an der
inneren Schulter 34. Als nächstes ist das erste Abdichtelement,
beispielsweise ein O-Ring 38, auch in der inneren Bohrung 33 des
aufgeweiteten Endabschnittes 30 montiert, gefolgt von einem
Abstandhalter 40, einem optionalen zweiten Abdichtelement
oder O-Ring 42 und einem letzten, axial am weitesten außen angeordneten
Einrichtelement bzw. einem Abschlussring (englisch: top hat) 44.
Eine Dampfanwendung kann die gleichen oder weniger Abdicht- und
Abstandhalterelemente verwenden, wie etwa einen O-Ring 38,
einen Abschlussring 44 sowie einen oder zwei Abstandhalter 36 bzw. 40.
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Wie
es herkömmlich
ist, sind die verschiedenen Abstandhalter und Abdichtelemente 36, 38, 40, 42 und 44 koaxial
innerhalb der inneren Bohrung 33 des aufgeweiteten Endabschnittes 30 montiert,
und sie erstrecken sich von der inneren Schulter 34 aus axial
nach außen
zu dem Ende 32 hin. Die Abdichtelemente 38 und 42 bilden
eine Abdichtung zwischen dem Ende des ersten bzw, zweiten Endformstückes 12 bzw. 14.
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Ein
Verbinderkörper
bzw. Halter 50 ist vorgesehen und aus einem geeigneten
Kunststoff gebildet, wie etwa einem glasgefüllten Nylonmaterial oder einem
anderen geeigneten Material. Das folgende Beispiel eines Halters 50 ist
lediglich als Beispiel zu verstehen, da jeder herkömmliche
Halter in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Wenn auch
Kostenvorteile offensichtlich erzielbar sind, wenn man den Verbinderkörper und
den Halter 50 als eine einstückige einheitliche Struktur
vorsieht, so zieht die vorliegende Erfindung doch auch einen herkömmlicheren
zweistückigen
Verbinder in Betracht, welcher aus einem Gehäuseabschnitt gebildet ist, der
mit dem Endformstück 14 des
zweiten Rohrelementes verbunden wird, und einem Halter, der lösbar mit
dem Gehäuse
verbindbar und mit dem Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes in dem Gehäuse verriegelt
ist.
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Wie
in 5 gezeigt ist, umfasst der Halter 50 eine
allgemein zylindrische Büchse 52 mit
einer Innenbohrung 54. Die Büchse 52 ist so bemessen, dass
sie sich in den inneren Durchmesser der Bohrung 33 in dem
Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes einpasst, wie in 3 gezeigt
ist. Ein Flanschabschnitt 56 steht von einem Ende der Büchse 52 radial
nach außen
ab. Der Flansch 56 definiert, wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, eine allgemein ringförmige
Sitzfläche,
die in Eingriff mit dem einen Ende 32 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes bringbar ist. Ein Paar sich axial erstreckender,
diametral einander gegenüberliegender
Führungsarme 58 stehen
von dem Flansch 56 ab. In gleicher Weise steht ein Paar
diametral einander gegenüberliegender
Montage arme 60 von dem Flansch 56 ab, und diese
sind zwischen den Führungsarmen 58 angeordnet.
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Ein
Halterfingerabschnitt oder Ring 64 in der Form zweier ringförmiger Elemente
ist zwischen einem Paar mit dem Finger in Eingriff bringbarer Blöcke 66 angeordnet
und mit diesen verbunden, die in Umfangsrichtung beabstandet an
einander gegenüberliegenden
Seiten des Ringes 64 angeordnet sind.
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Gemäß dem vorliegenden
Aspekt der Erfindung sind die beiden Ringabschnitte 64 bogenförmig ausgebildet
und in einem mittleren Bereich axial einwärts zu den Führungsarmen 58 hin
gebogen, so dass sie einen durch Pressen zu lösenden Halter bilden. Radial
einwärts
vorstehende Rasthakenelemente oder Finger 68 stehen von
einer Innenfläche
eines jeden der Fingerblöcke 66 ab.
Ein inneres Ende eines jeden Fingers 68 ist von dem Flansch 56 beabstandet,
um eine Öffnung
zu definieren, in welcher der ringförmige Flansch 16 an
dem Endformstück 14 des zweiten
Rohrelementes verriegelnd angeordnet ist, wenn das Endformstück 14 des
zweiten Rohrelementes durch den Halter 50 in die Bohrung 33 in
dem Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes montiert worden ist.
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Ein
Paar Filmscharniere 70 in der Form von dünn ausgeformten
Abschnitten verbinden jeden Montagearm 60 mit dem Ringabschnitt 64,
um zu ermöglichen,
dass die Blöcke 66 zusammengepresst werden,
um die Finger 68 außer
Eingriff mit dem Flansch 16 an dem Endformstück 14 des
zweiten Rohrelementes zu bringen.
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Beim
Aufbau des Schnellverbindergerätes 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Abdichtelemente, ob sie sich nun aus einem
einzelnen Abdichtelement bzw. O-Ring 38 oder den zusätzlichen
Einrichtelementen und Abdichtelementen 36, 40, 42 und 44 zusammensetzen,
einzeln in dem aufgeweiteten bzw. erweiterten Abschnitt 30 des
Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes vormontiert. Die zylindrische Büchse 52 des
Halters 50 wird sodann in die Bohrung 33 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes eingeführt.
Die zylindrische Büchse 52 kann
eine Länge
haben, die zur Folge hat, dass der Flansch 56 sich gegen
die Schulter 34 anlegt.
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Ferner
setzt sich, wie in 4 gezeigt ist, in der bevorzugten
Montageanordnung das Ende 32 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes gegen den Flansch 56 an dem Halter 50,
um das Einrichtelement 44 ebenso wie die anderen Abdicht-
und Einrichtelemente 36, 38, 40 und 42,
die in der Bohrung 33 des aufgeweiteten Abschnittes 30 montiert sind,
fest an ihrem Platz zu halten.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der Erfindung werden der Halter 50 und
das Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes mittels eines Reibungsschweißprozesses
abdichtend und fest miteinander verbunden. Die verschiedenen Steuerparameter
bei Reibungsschweißprozessen
sind allgemein wohlbekannt und werden hier im Interesse einer kurzen
Darstellung nicht wiederholt. Es kann dazu auf die US-Patente Nr.
2,933,428; 3,980,248 und 5,152,855 Bezug genommen werden, bei denen
die diesbezüglichen,
darin enthaltenen Abschnitte sich auf Steuerparameter für Reibungsschweißen beziehen.
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Wenn
das Ende 32 des Endformstückes 12 des ersten
Rohrelementes in Eingriff mit dem Flansch 56 an dem Halter 50 gedrückt worden
ist, dann wird entweder das Endformstück 12 des ersten Rohrelementes
oder der Halter 50 in einer festen Lage festgehalten und
das jeweils andere Bauteil, nämlich
der Halter 50 bzw. das Endformstück 12 des ersten Rohrelementes,
wird in einer geeigneten Presse mit hoher Geschwindigkeit gedreht.
Wenn ein geeigneter Geschwindigkeitsunterschied hergestellt ist,
dann bewirkt die Reibung zwischen der Innenfläche der Bohrung 33 in
dem aufgeweiteten Abschnitt 30 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes und der Außenfläche der
zylindrischen Büchse 52 sowie
die Stirnfläche
des Flansches 56 an dem Halter 50 ein Schmelzen
der aneinanderliegenden Flächen,
so dass Schweißzonen
erzeugt werden. Die jeweiligen Materialien verbinden sich miteinander
und härten
schnell aus, so dass kontinuierliche, konzentrische Schweißzonen zum
Abdichten des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes gegenüber
der zylindrischen Büchse 52 und
dem Flansch 56 des Halters 50 gebildet werden.
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Es
wird ferner bevorzugt, dass während
des Reibungsschweißprozesses
der Halter 50 und das Endformstück 12 des ersten Rohrelementes
aufeinander zu gedrückt
werden. Das zwingt die Bohrung 33 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes in Eingriff mit dem Flansch 56 und
der Außenfläche der
Büchse 52 an
dem Halter 50. Der Halter 50 kann aus einem geeigneten
Material mit ausreichendem Kohlegehalt oder einem anderen Material
gebildet sein, um einen gewissen Grad an elektrischer Leitfähigkeit
sicherzustellen, die ausreicht, eine Entladung von statischen Ladungen
in der inneren Schicht 26 zu ermöglichen, die durch die Strömung eines
Fluides durch das Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes erzeugt werden.
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Bei
einer Verwendung in einem Automobil wird das Endformstück 14 des
zweiten Rohrelementes durch den Ring 64 und die Bohrung 54 in
der Büchse 52 des
Halters 50 in die Bohrung 33 in dem aufgeweiteten
Abschnitt 30 des Endformstückes 12 des ersten
Rohrelementes eingeführt.
Während
dieses Einführvorganges
schlägt
der erweiterte ringförmige
Flansch 16 an dem Endformstück 14 des zweiten
Rohrelementes an die Finger 68 an dem Halter 50 an
und zwingt diese radial auswärts,
bis der Flansch 16 die inneren Enden der Finger 68 passiert. Die
Finger 68 schnappen dann zurück in eine Position hinter
dem Flansch 16, um den Flansch 16 fest zwischen
den inneren Enden der Finger 68 und dem Flansch 56 an
dem Halter 50 zu fangen. Es sei bemerkt, dass das einzelne
Abdichtelement bzw. die mehreren Abdichtelemente 36 und 40,
die in dem aufgeweiteten Abschnitt 30 des Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes montiert sind, das Ende des Endformstückes 14 des
zweiten Rohrelementes abdichtend mit dem Endformstück 12 des
ersten Rohrelementes an der Innenfläche des aufgeweiteten Abschnittes 30 des
Endformstückes 12 des
ersten Rohrelementes verbinden.
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Es
sei bemerkt, dass diese Konfiguration die Dichtungen 38 und 42 axial
vor der reibungsverschweißten
Verbindung platziert, um die Möglichkeit einer
Dampf- bzw. Kraftstoffleckage zu reduzieren.
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Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung ist ein Halterelement 80, welches
im wesentlichen identisch zu dem oben beschriebenen und in den 3 bis 5 gezeigten
Halterelement 50 ausgebildet ist, jedoch mehrere Abwandlungen
aufweist, mit einem Ende des Endformstückes 12 des ersten
Rohres reibungsverschweißt.
Der Halter 80 hat auch die Funktion, das Endformstück 14 des
zweiten Rohres lösbar mit
dem Endformstück 12 des
ersten Rohres zu verbinden.
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Gemäß diesem
Aspekt umfasst das Halterelement 80 einen allgemein ringförmigen,
zylindrischen Flanschabschnitt 82, welcher eine Innenbohrung 84 hat,
die so bemessen ist, dass sie ein Ende des Endformstückes 14 des
zweiten Rohres verschiebbar aufnimmt.
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Vorzugsweise
ist die zylindrische Büchse 82 mit
einem ersten, radial inneren Flansch 86 und einem zweiten,
radial äußeren Flansch 88 ausgebildet. Der
innere Flansch 86 erstreckt sich von dem Rasthakenelement 68 aus
axial weiter nach außen,
als es der zweite, radial äußere Flansch 88 tut.
Die inneren und äußeren Flansche 86 bzw. 88 sind
vorzugsweise im Querschnitt ringförmig und mit der Bohrung 84 konzentrisch.
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Eine
ringförmige,
offenendige Nut 90 ist zwischen den inneren und äußeren Flanschen 86 bzw. 88 ausgebildet,
wie in 6 gezeigt ist. Die ringförmige Nut 90 kann
durch wenigstens eine, vorzugsweise aber zwei konvergierend abgeschrägte Abschnitte
mit unterschiedlichen Winkeln gebildet sein, die sich von dem äußeren axialen
Ende des äußeren Flansches 88 zum
inneren Ende der Nut 90 hin erstrecken. Die abgeschrägten Abschnitte
können
ausgebildet sein, wie es in der gleichzeitig anhängigen EP-A1-0 988 488 (US
application serial number 08/874,755; WO-A1-98/57092) beschrieben
ist.
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Beim
Zusammenbau gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Endformstück 12 des
ersten Rohres anfänglich
konzentrisch mit dem offenen Ende der Nut 90 vorpositioniert
und axial in einem geringfügigen
Abstand davon gehalten. Der nominelle Innendurchmesser des Endformstückes 12 des
ersten Rohres ist geringfügig
größer als der
maximale Durchmesser der vorderen Nase bzw. des vorderen Endes des
radial äußeren Flansches 88,
um sicherzustellen, dass das Endformstück 12 des ersten Rohres
das Halterelement 80 berührt, um diese beiden Elemente
vorzupositionieren und selbsttätig
zu zentrieren.
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Das
Rohr wird vorzugsweise starr montiert, und dass Halterelement 80 für eine relative
Drehung montiert. Sobald eine geeignete Geschwindigkeitsdifferenz
hergestellt ist, werden das Endformstück 12 des ersten Rohres
und das Halterelement 80 axial zusammengepresst, so dass
die Vorderkante bzw. das Vorderende des Endformstückes 12 des
ersten Rohres den abgeschrägten
Abschnitt der Nut 90 berührt, was die Tendenz zur Folge
hat, das Endformstück 12 des
ersten Rohres aufzuweiten, wenn es sich axial gegenüber dem
Halterelement 80 bewegt.
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Während des
Reibungsschweißprozesses legt
sich die Außenfläche des
Endformstückes 12 des
ersten Rohres reibend an den abgeschrägten Abschnitt der Nut 90 an,
um deren Flächen
miteinander zu verschmelzen und eine äußere Schweißzone zwischen diesen zu bilden.
In gleicher Weise legt sich die Innenfläche der inneren Schicht des
Endformstückes 12 des
ersten Rohres reibend an die abgeschrägten Abschnitte des inneren
Flansches 86 an, um die jeweiligen Abschnitte derselben
miteinander zu verschmelzen und eine innere Schweißzone zwischen
dem inneren Flansch 86 und dem Endformstück 12 des
ersten Rohres zu bilden. Die jeweiligen Materialien vermischen sich
miteinander und härten schnell
aus, so dass sie kontinuierliche, konzentrische Schweißzonen bilden
und dadurch den Zwischenabschnitt der Vorderkante des Endformstückes 12 des
ersten Rohres in der Nut 90 im Halterelement 80 hermetisch
abdichten. Das gewährleistet,
dass in dem Schlauchsystem transportierte Fluide ebenso wie externe
atmosphärische
Verunreinigungen niemals auf die Verklebung bzw. die Zwischenschicht des
Endformstückes 12 des
ersten Rohres einwirken.
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Gratfallen
(englisch: flash traps), wie sie in der oben genannten, gleichzeitig
anhängigen
Anmeldung beschrieben sind, können
in dem Halterelement 80 an den inneren Enden der Nut 90 ausgebildet
sein, um jedes überschüssige Material
oder Gratmaterial aufzunehmen, welches während des Reibungsschweißprozesses
erzeugt wird. Das verhindert, dass sich überschüssiges Gratmaterial radial einwärts in die
Bohrung 84 hinein erstreckt und die Fluidströmung durch
diese hindurch blockiert. In der gleichen Weise nimmt die radial äußere Gratfalle Gratmaterial
auf, welches während
des Reibungsschweißprozesses
gebildet wird, und verhindert, dass das Gratmaterial von außen sichtbar
ist.
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Abgesehen
von der Einbeziehung der Nut 90 zum Aufnehmen des Endes
des Endformstückes 12 des
ersten Rohres während
des Reibungsschweißprozesses
ist die Funktion des Halterelementes 80 identisch mit derjenigen
des Halterelementes 50, welches oben beschrieben wurde,
indem das axial äußere Ende
des inneren Flansches 86 die verschiedenen Abstandhalter-
und Abdichtelemente berührt und
innerhalb der Bohrung in dem erweiterten Abschnitt 30 des
Endformstückes 12 des
ersten Rohres festhält.