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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Überwurfmutter zum Verbinden
von zwei röhrenförmigen Bauteilen.
Diese röhrenförmigen Bauteile
können dazu
dienen, nachgiebige Leitungen (Schläuche auf der Basis von Kautschuk
oder von thermoplastischem Material) mit festen oder beweglichen
Einrichtungen zu verbinden.
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Es
sind insbesondere die in 1 dargestellten Muttern 11 bekannt,
die eine Verbindung eines ersten röhrenförmigen Bauteils 3 mit
einem zweiten 2 ermöglichen.
Dieser Typ von Überwurfmuttern 11 besteht
aus einem im Wesentlichen zylindrischen Körper 5, der wenigstens
ein Innengewinde 62 aufweist, welches mit einem Außengewinde 32 des
ersten röhrenförmigen Bauteils 3 zusammenwirken
kann, und einem Anschlag 71, der mit einem Kragen 22 des zweiten
röhrenförmigen Bauteils 2 zusammenwirken kann.
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Die Überwurfmutter 11 und
die röhrenförmigen Bauteile 2 und 3 bestehen
beispielsweise aus Edelstahl.
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Dieser
Typ von Muttern gewährleistet
eine dichte Verbindung, aber das manuelle Festziehen dieser Art
von Mutter, welches das Herstellen von Verbindungen erleichtert,
ist schwierig, um nicht zu sagen unmöglich. Wenn außerdem die
Reibung der Hand auf dem Metall der Mutter zu gering ist, rutscht die
Hand ab, wenn sie ein Drehmoment ausüben soll, das in der Lage sein
soll, ein starkes Festziehen der Mutter zu bewirken, wobei dieses
starke Festziehen für
die Abdichtung der Verbindung zwischen den Leitungen unabdingbar
ist. Das Festziehen ist daher ab einer gewissen auszuübenden Kraft
zu schwierig, um es manuell durchführen zu können.
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Wenn
die Hand außerdem
versucht, ein Drehmoment auszuüben,
das ein ausreichendes Festziehen der Überwurfmutter gewährleistet,
vergrößert sie
die zum Festziehen notwendige Reibung dadurch, dass sie die Mutter
umklammert, was mit der Gefahr verbunden ist, die Hand zu verletzen. Folglich
muss das Festziehen mittels eines geeigneten Werkzeugs, wie beispielsweise
eines Schraubenschlüssels,
durchgeführt
werden, der es ermöglicht, ein
größeres Drehmoment
auf die Mutter auszuüben als
die Hand dies vermag.
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Die
ausgeübten
Festziehmomente sind jedoch bei der Verwendung eines solchen Schlüssels zu
groß,
was zum Festfressen der in Kontakt befindlichen Teile, d. h. des
Innengewindes 62 und des Außengewindes 32, führt, was
jede spätere
Demontage der Schlauchverbindung verhindert.
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Eine
Lösung
könnte
darin bestehen, die Techniker, welche die Schlauchverbindungen installieren,
mit Handschuhen auszurüsten,
die aus einem Material bestehen, dessen Reibung auf dem Metall größer ist.
Jedoch ist das Tragen derartiger Handschuhe für die Techniker unkomfortabel
und macht die Handhabung der Muttern unsicherer.
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Schließlich ist
die Verwendung derartiger aus Edelstahl bestehender Muttern nachteilig
bei der Bewegung der Schläuche.
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Die
Muttern bilden nämlich
Schultern bezüglich
der Allgemeinfläche
der Schläuche,
denn sie weisen einen größeren Durchmesser
als die Schläuche auf.
Sie bilden somit die Teile des Schlauchs, die am Boden reiben. Da
die Muttern außerdem
aus einem härteren
Material als der Rest des Schlauches und als die Bodenschicht bestehen,
kann deren Reiben am Boden die Bodenschicht beschädigen, die,
insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie, empfindlich ist und
deren Unversehrtheit gewährleistet
werden muss, um den hygienischen Auflagen zu genügen, denen dieser Industriezweig
unterworfen ist. Es besteht die Gefahr einer Beschädigung des
Bodens in der Folge eines Stoßes
beim Herunterfallen des Schlauchs bei der Montage oder bei der Handhabung der
Schläuche.
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Die
Verwendung dieses Muttertyps schadet auch dessen eigener Unversehrtheit.
Da Edelstahl nämlich
ein relativ formbares Metall ist, kann ein Stoß auf die Oberfläche der
Mutter, der von einer heftigen Handhabung der Schläuche herrührt, die
Mutter nicht nur an der Oberfläche,
sondern auch in ihrem inneren Aufbau schädigen, was ein späteres wirksames
Festziehen der Mutter verhindert.
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Eine
Lösung
besteht darin, Muttern aus weniger hartem Material als Metall herzustellen,
um die oben genannten Nachteile zu vermeiden, aber dieser Mutterntyp
weist trotzdem den Nachteil auf, zu welch zu sein. Bei aufeinander
folgenden Festzieh- und Loslösevorgängen verformt
sich das in ein weicheres Material eingebrachte Gewinde der Mutter
und nützt sich
ab, was selbst dann zu einer Undichtigkeit an der Mutter führt, wenn
ein großes
Drehmoment auf sie ausgeübt
wird.
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Das
Dokument
DE 928 078 C beschreibt eine
Mutter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen neuen Typ von Mutter vorzuschlagen,
der die oben genannten Nachteile vermeidet und ein manuelles Festziehen
ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Überwurfmutter zum Verbinden
von zwei röhrenförmigen Bauteilen,
wobei das erste röhrenförmige Bauteil
an seinem Ende ein Außengewinde
und das zweite an seinem Ende einen äußeren radialen Kragen aufweist,
wobei die Überwurfmutter
einen zylindrischen Körper
aus Metall aufweist, der eine durchgehende Bohrung besitzt, wobei
die Bohrung aus zwei Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern
besteht, wobei der erste Abschnitt der Bohrung einen größeren Durchmesser
als der zweite Abschnitt besitzt und ein Innengewinde aufweist,
welches mit dem Außengewinde
zusammenwirken kann, wobei der zweite Abschnitt der Bohrung einen Anschlag
bildet, der mit dem Kragen zusammenwirken kann, dadurch gekennzeichnet,
dass der zylindrische Körper
an seiner äußeren Umfangsfläche von einer
Griffhülse
aus Polymermaterial verbunden ist, die mit der äußeren Umfangsfläche verbunden
ist.
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Bevorzugt
weist die äußere Umfangsfläche wenigstens
eine längliche
Auskerbung auf, in welche die Griffhülse eingreift, um den zylindrischen
Körper mechanisch
mit der Griffhülse
zu verbinden.
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Vorteilhaft
weist die äußere Umfangsfläche gleichmäßig verteilte
und in einem Winkelabstand zueinander angeordnete konkave Längsrillen
auf.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die Stirnseiten des zylindrischen Körpers über einen kegelstumpfförmigen Abschnitt
mit der äußeren Umfangsfläche verbunden
und die Hülse
erstreckt sich von einem kegelstumpfförmigen Abschnitt zum anderen.
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Bevorzugt
ist die Griffhülse
mit dem zylindrischen Körper
verklebt.
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Gemäß einer
abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung ist das die Griffhülse
bildende Polymermaterial ein vulkanisierbares Elastomer.
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Gemäß einer
anderen abgewandelten Ausführungsform
der Erfindung ist das die Griffhülse
bildenden Polymermaterial ein thermoplastisches Elastomer.
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Gemäß einer
letzten Ausführungsform
der Erfindung ist das die Griffhülse
bildende Polymermaterial ein nachgiebiger Kunststoff.
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Die
Erfindung wird besser verständlich
werden und weitere ihrer Ziele, Details, Eigenschaften und Vorteile
werden deutlicher werden im Laufe der folgenden detaillierten Beschreibung
von mehreren Ausführungsformen
der Erfindung, die rein Illustrativ und nicht einschränkend unter
Bezugnahme auf beigefügte
schematische Zeichnungen erfolgt.
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In
den Zeichnungen:
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1 eine
Längsansicht
im Halbschnitt der Anordnung, die durch zwei Ansatzstücke gebildet wird,
die durch eine Überwurfmutter
gemäß Stand der
Technik verbunden sind;
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2 eine
Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Mutter;
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3 ein
Schnitt entlang der Linie III-III der 4 und
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4 ein
Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3.
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1 illustriert
den oben genannten Stand der Technik.
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Die
Mutter 11 besteht aus einem im Wesentlichen zylindrischen
Körper 5,
der eine durchgehende Bohrung 51 aufweist, die aus zwei
Abschnitten 6 und 7 besteht.
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Der
erste Abschnitt 6 mit größerem Durchmesser als derjenige
des zweiten 7 weist das Innengewinde 62 auf.
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Der
zweite Abschnitt 7 weist den ringförmigen Anschlag 71 auf.
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Die
Mutter 11 ermöglicht
es, zwei röhrenförmigen Enden 2 und 3 miteinander
zu verbinden, bei denen es sich im vorliegenden Fall um zwei DIN-Anschlussstutzen 20 und 30 handelt.
Die Abschnitte 2 und 3 können verschweißbar oder
verschraubbar sein.
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Die
Anschlussstutzen 20 und 30 unterscheiden sich
durch ihre Enden 22 und 32.
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Der
erste Anschlussstutzen 30 weist auf einer Seite ein gezahntes
Ende 31 und auf der anderen Seite das Außengewinde 32 und
eine ringförmige
Innenrille 33 zur Aufnahme einer Dichtung auf.
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Der
zweite Anschlussstutzen 20 weist ebenfalls ein gezahntes
Ende 21 auf, aber sein zweites Ende ist mit einem Kragen 22 versehen,
der sich radial nach außen
erstreckt.
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Ein
Zwischenraum 64 ist zwischen der Innenfläche 58 des
Körpers 5,
dem Kragen 22 und dem Gewinde 32 definiert.
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Mit
ihrem gezahnten Ende 21 bzw. 31 werden die Anschlussstutzen 20 und 30 in
die Enden der zu verbindenden Schläuche hineingepresst, wobei die
Zahnungen so den Halt dieser Anordnung gewährleisten.
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Was
die zweiten Enden betrifft, so werden diese, nachdem eine Dichtung
in die Ringnut 33 gelegt wurde, Ende an Ende gelegt und
mit der Mutter 11 zusammengebaut. Letzter kommt (mittels
des Anschlags 71) gegen den Kragen des zweiten Verbindungsstücks 20 in
Anlage und die Mutter 11 wird auf das Außengewinde 32 des
ersten Stutzen 30 geschraubt. Das Verschrauben und Festziehen
der Mutter 11 ermöglicht
nicht nur die Herstellung der Verbindung sondern gewährleistet
auch deren Dichtigkeit.
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Dieser
Typ von Mutter 11 besteht jedoch beispielsweise aus Edelstahl
und weist eine glatte äußere Umfangsfläche 53 und
Rillen 59 zum Festziehen mittels eines Werkzeuges auf.
Aus den zuvor dargelegten Gründen
ist es schwierig, ein ausreichendes und sicheres manuelles Festziehen
zu gewährleisten.
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Bezug
nehmend auf 2 erkennt man, dass die erfindungsgemäße Überwurfmutter
aus zwei Teilen besteht: einem zylindrischen Körper 5, der von einer
Griffhülse 4 umgeben
ist.
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Der
zylindrische Körper 5 weist
ebenfalls eine durchgehende Bohrung 51 aus zwei Abschnitten 6 und 7 auf.
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Der
erste Abschnitt 6 mit größerem Durchmesser als demjenigen
des zweiten Abschnitts 7 weist auch ein Innengewinde 62 auf,
jedoch mündet das
Innengewinde 62 in 3 in die
Stirnseite 52 des zylindrischen Körpers 5 durch einen,
im Durchmesser vergrößerten kegelstumpfförmigen Abschnitt 61, der
kein Gewinde aufweist.
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Der
zweite Abschnitt 7 weist, wie im Stand der Technik, zur
Bildung des Anschlags 71 den kleineren Durchmesser auf.
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Der
zylindrische Körper 5 besteht
aus Metall, bei dem es sich bevorzugt um Edelstahl handelt.
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Die
Griffhülse 4 weist
eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und ist auf Höhe der äußeren Umfangsfläche 53 des
Körpers 5 angeordnet.
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Die
Hülse 4 weist
auf ihrer äußeren Umfangsfläche 43 sechs
konkave Längsrillen 41 auf,
die gleichmäßig voneinander
unter einem Winkel von 60° beabstandet
sind.
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Die
Hülse 4 besteht
aus einem vulkanisierbaren Elastomermaterial, einem thermoplastischen Elastomermaterial
oder einem weichen Kunststoff.
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Das
vulkanisierbare Elastomer kann ausgewählt sein aus beliebigen Zusammensetzungen
der folgenden, nicht eingeschränkten
Liste: Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Naturkautschuk (NR),
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Chloroprenkautschuk (CR) und Ethylen-Vinylacetat-Kopolymerisat
(EVA).
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Ein
thermoplastisches Elastomer (TPE) kann beispielsweise ein thermoplastisches
Urethan (TPU), ein thermoplastisches Vulkanisat (TPV), ein Poly(Styrol-Butadien-Styrol)(SBS),
ein Poly(Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol)(SEES) sein.
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Unter
den nachgiebigen Kunststoffen können
beispielsweise plastisches Polyvinylchlorid (PVC), Polyamid und
Polyethylen (PE) verweridet werden.
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In
identischer Weise wie bei der Mutter 11 des Standes der
Technik ist der zylindrische Körper 5 der
Mutter 1 in seinem zweiten Abschnitt 7 als Aufnahme
vorgesehen, wobei der Kragen 22 des (nicht dargestellten)
zweiten röhrenförmigen Bauteils 2 ein Schlauchende
oder ein Anschlussstutzen 20 sein kann, wobei der Kragen 22 gegen
den Anschlag 71 in Anlage kommt. Dann wird die Mutter 1 mittels
ihres Innengewindes 62 um das Außengewinde 32 des
Endes des (nicht dargestellten) ersten röhrenförmigen Endes 3 geschraubt,
was zu einer mechanischen Verbindung der durch die Mutter 1 und
die röhrenförmigen Bauteile 2 und 3 gebildeten
Anordnung führt. Die
dichte Verbindung ist somit hergestellt.
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Außerdem erlaubt
das die Griffhülse
bildende Polymermaterial einen verbesserten Griff der Mutter 1 mit
der Hand.
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Da
nämlich
die Hand besser an der Mutter 1 haftet, ist nun ein manuelles
Festziehen der Mutter 1 ohne Verletzung der Hand möglich.
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Außerdem bilden
die konkaven Rillen 41 der Hülse 4 Griffe für die Hand
beim manuellen Festziehen, was folglich ein stärkeres Festziehen der Mutter 1 und
damit eine bessere Abdichtung der Verbindung ermöglicht.
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Allerdings
kann die Hülse 4 glatt
sein oder Rillen 41 aufweisen, deren Anzahl, Form und Anordnung
unterschiedlich ausgebildet sein können.
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Außerdem ermöglicht die
Hülse 14 es,
den Durchmesser, an dem die Kraft angreift, zu erhöhen, was
das Anziehdrehmoment erhöht
und eine bessere Abdichtung garantiert.
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Schließlich besteht
die Hülse 4 vorzugsweise
aus einem farbigen Material.
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Vorzugsweise
wird die Hülse 4 durch
Heißgießen um den
zylindrischen Körper 5 herum
aufgebracht.
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Bezug
nehmend auf 3 erkennt man, dass der erste
Abschnitt 6 des zylindrischen Körpers 5 nicht nur
den oben erwähnten
kegelstumpfförmigen Abschnitt 61 und
das Innengewinde 62 aufweist, sondern auch eine innere
ringförmige
Rille 63 auf Höhe der
Innenfläche 58 des
Körpers 5.
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Die
Stirnseiten 52 des zylindrischen Körpers 5 sind über einen
kegelstumpfförmigen
Abschnitt 55 mit der äußeren Umfangsfläche 53 verbunden.
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Die
Hülse 4 erstreckt
sich von einer Stirnfläche 52 zur
anderen und schließt
dabei den zentralen Abschnitt des Körpers 5 ein, der durch
die äußere Umfangsfläche 53 und
die oben genannten kegelstumpfförmigen
Abschnitte 55 gebildet wird. Dieser so in der Hülse 4 verankerte
Abschnitt 57 verbindet die Hülse 4 mit dem Körper 5 und
verhindert jegliche Längsverschiebung
der Hülse 4 bezüglich des
Körpers 5 bei
der Handhabung der Mutter 1.
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Außerdem ist
die Dicke der Hülse 4 zwischen den
Stirnflächen 42 größer als
diejenige des Körpers zwischen
den Stirnflächen 52,
was die Stabilität
der Hülse 4 und
die Verbindung der aus der Hülse 4 und dem
Körper 5 gebildeten
Anordnung verbessert.
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Bezug
nehmend auf 4 erkennt man, dass die Auskerbungen 54 in
Längsrichtung
auf dem zylindrischen Körper 5 ausgebildet
und jeweils paarweise diametral gegenüberliegend in einem rechten Winkel
zueinander angeordnet sind.
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Die
Griffhülse 4 erstreckt
sich in die Auskerbungen 54 hinein, was den zylindrischen
Körper 5 mechanisch
mit der Griffhülse 4 verbindet,
wenn die Mutter 1 durch das Aufschrauben in eine Drehbewegung
versetzt wird. Dies ermöglicht
ebenfalls ein starkes Festziehen der Mutter 1, was für eine ausreichende
Abdichtung der Verbindung notwendig ist.
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Der
zylindrische Körper 5 kann
jedoch auch keine Auskerbung 54 aufweisen oder er kann
solche aufweisen, deren Zahl, Form und Anordnung unterschiedlich
sind.
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Außerdem erkennt
man in 3, dass die Auskerbungen 54 auf der gesamten
Höhe des
Abschnitts 57 ausgebildet sind, denn auf Höhe der Auskerbungen 54 treffen
sich die Stirnflächen 52 in
einer ebenen Fläche 56,
die den Boden der Auskerbung 54 darstellt.
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Es
versteht sich, dass die Auskerbungen eine Höhe aufweisen können, die
kleiner als diejenige des Abschnitts 57 ist.
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Die
Hülse 4 kann
außerdem
mit dem zylindrischen Körper 5 verklebt
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
beträgt
der Durchmesser des zylindrischen Körpers 5 zwischen zwei
zum Boden der Auskerbungen 54 gehörenden und diametral gegenüberliegenden
Punkten 60 mm und die Dicke des Körpers 5 beträgt 25 mm.
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Gemäß der gleichen
Ausführungsform
beträgt
der Durchmesser des zylindrischen Körpers 5 zwischen zwei
zur Innenfläche 58 gehörenden Punkten
auf Höhe
des Anschlags 71 40 mm.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
beträgt
der Durchmesser der Griffhülse 4 zwischen
zwei diametral gegenüberliegenden
Punkten auf Höhe
der äußeren Umfangsfläche 43 jenseits
der Rillen 41 90 mm und die Dicke der Hülse 4 beträgt zwischen
den gegenüberliegenden
Stirnflächen 42 29
mm.
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Diese
Art von Mutter 1 kann jedoch auch mit einem Körper 5 oder
einer Hülse 4 hergestellt
werden, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Sie
kann auch mit einem Körper 5 realisiert werden,
der die Aufnahme von Schläuchen
oder Ansatzstutzen 20 und 30 mit unterschiedlichen
Durchmessern ermöglicht,
wobei die Ansatzstücke 20 und 30 beispielsweise
von der Art sein können,
wie sie in der Nahrungsmittel- und pharmazeutischen Industrie verwendet
werden, insbesondere solche des MACON-, SMS-, DIN- oder RJT-Typs.
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Außerdem wurden
Versuche, deren Ergebnisse hier nicht dargestellt sind, durchgeführt, um
die Wirksamkeit eines manuellen Festziehens mit einer erfindungsgemäßen Schraube
zu überprüfen.
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Der
Versuch wurde an einem flexiblen Schlauch mit einem Durchmesser
von 50 mm eines Typs durchgeführt,
wie er in der Nahrungsmittelindustrie verwendet wird.
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Die
erfindungsgemäße Mutter
nimmt dabei Verbindungsstücke
des MACON-Typs auf.
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Der
Versuch besteht darin, die Abdichtung der manuell festgezogenen
Mutter zu messen, während
in den Schläuchen
zu fördernde
Fluide mit einem ansteigenden hydrostatischen Druck hindurchgeleitet
werden.
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Die
Resultate haben gezeigt, dass die Abdichtung bis zu einem Druck
von 30 bar perfekt ist. Leider konnten keine höheren Drücke gemessen werden, denn die
Schläuche
halten keinen Drücken oberhalb
von 30 bar stand, sondern geben dann nach. Die Abdichtung der manuell
festgezogenen Mutter ist folglich unter normalen Betriebsbedingungen
der Schläuche,
wie sie in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden, perfekt.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere spezielle Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie keineswegs darauf beschränkt ist,
sondern alle äquivalenten
Techniken der beschriebenen Mittel sowie deren Kombinationen umfasst,
soweit diese in den durch die Erfindung abgesteckten Rahmen fallen.