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Aus der EP-A-410 842, welche die Merkmale des Oberbegriffs
von Anspruch 1 zeigt, ist bereits ein Element für eine rasche
Verbindung zwischen einem biegsamen Schlauch, beispielsweise aus
Kautschuk, und einem Rohr aus einem starren Material, wie einem
Metall, oder einem halbstarren Material, wie einem
Kunststoffmaterial, bekannt. Ein derartiges Verbindungselement besteht aus
einer Garnitur von zwei koaxialen Hülsen, einer inneren und
einer äußeren, die zwischen ihnen einen ringförmigen Raum
bilden, der an einem seiner Enden ein Verschlußorgan aufweist.
Dieses Organ ist seinerseits mit einer im wesentlichen
zylindrischen Muffe verbunden, deren freies Ende den Eingang des
Elements definiert, wobei die Hülsen geeignet sind, das Ende
eines Schlauches einzuklemmen.
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Vor dem Einschieben des Rohres in den Eingang des Elements
wird eine O-Ring-Dichtung in einer Art Aufnahme angeordnet, die
an der Innenseite der inneren Hülse vorgesehen ist.
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Andererseits sind an der Muffe des Elements Mittel
vorgesehen, um die axiale Festlegung des Rohres in Zusammenwirken mit
einer radialen Schulter dieses letzteren zu gewährleisten, die
in einem geeigneten Abstand von seinem freien Ende vorliegt.
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Ebenso ist aus der EP-A-440 564, welche Stand der Technik
gemäß Artikel 54(3) EPÜ ist, ein Schnellverbindungselement der
betreffenden Art vorgesehen. In diesem Fall liegt jedoch eine
echte Aufnahme für die O-Ring-Dichtung vor, die in der inneren
Hülse gebildet ist, und diese Aufnahme wird an der Seite des
Eingangs des Verbindungselements durch eine radiale,
ringförmige, von der inneren Hülse verschiedene und an dieser fixierte
Wand verschlossen.
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Die Struktur eines derartigen Verbindungselements macht
seine Herstellung besonders wirtschaftlich, da es aus zweckmäßig
verformten, dünnen Metallblechen hergestellt werden kann, wobei
die Fixierung der verschiedenen Organe im allgemeinen durch
einfache Bördelverbindungen gewährleistet werden kann.
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Wenn das in das Verbindungselement einzuschiebende Rohr
einen kleinen Durchmesser aufweist, ist es häufig vorteilhaft,
die Einschiebzone derart einzurichten, daß sie
aufeinanderfolgend, ausgehend vom Ende des Rohres, einerseits einen
zylindrischen Teil, der dazu bestimmt ist, mit der Dichtung des
Verbindungselements in Kontakt zu kommen, und andererseits eine
ringförmige Rampe aufweist, welche in einer radialen Schulter endet,
die einen mit den am Verbindungselement vorgesehenen
Verriegelungsmitteln zusammenwirkenden Anschlag bilden kann.
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Daher ist insbesondere aus der veröffentlichten
DE-A-2 948 560 oder der US-A-4 460 534 ein Element für eine
rasche Verbindung bekannt, bei welchem die am Element
vorgesehenen Verriegelungsmittel einen gespaltenen, in radialer
Richtung elastisch verformbaren Ring aufweisen. Ein derartiger Ring
ist in einer ringförmigen Aufnahme angeordnet, deren radiale
Flächen, die innere und die äußere, axiale Anschläge für den
Ring bilden, die auf diese Weise seine Möglichkeiten einer
axialen Verschiebung einschränken. Nach der Einführung des
Rohres in das Verbindungselement bildet der gespaltene Ring
einen Anschlag für die Schulter des Rohres und gewährleistet auf
diese Weise die axiale Festlegung des letzteren.
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Dennoch können die in den beiden Dokumenten vorgeschlagenen
Ausführungsformen nicht direkt bei der Technik zur Herstellung
des in der EP-A-440 564 beschriebenen Verbindungselements
verwendet werden. Sie erfordern nämlich ein massives Stück, in dem
durch spanende Bearbeitung die ringförmige Aufnahme für den
gespaltenen Ring gebildet wird.
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Daher ist die Erfindung auf ein Verbindungselement
gerichtet, das gemäß der in der EP-A-440 564 gezeigten vorteilhaften
Technik hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig das
Einschieben eines Rohres ermöglicht wird, das durch ergänzende
Mittel vom Typ der in der DE-A-2 948 560 oder US-A-4 460 534
beschriebenen axial festgelegt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verbindungselement weist daher die im
kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Anordnungen auf.
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Aufgrund dieser Anordnungen erfordert die Herstellung eines
Verbindungselements nur einfache und wenig aufwendige Verfahren,
wobei gleichzeitig einfache Ausführungsformen vorgesehen werden.
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Die Erfindung, verschiedene zusätzliche Merkmale sowie ihre
Vorteile werden durch die folgende Beschreibung von
Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen
besser verständlich, in denen:
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Fig.1 eine Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen
Verbindungselements nach der Verbindung mit dem Rohr, das es
aufnehmen soll, ist;
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Fig.2 eine Schnittansicht gemäß II-II in Fig.1 ist;
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Fig.3 eine perspektivische Ansicht einer vorteilhaften
Variante des gespaltenen Rings ist, der am Verbindungselement in
Fig.1 befestigt werden kann;
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Fig.4 eine Schnittansicht einer Ausführungsvariante des
Verbindungselements in Fig.1 ist;
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Fig.5 eine perspektivische Ansicht des gespaltenen Rings
ist, der am Verbindungselement in Fig.4 verwendet wird;
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Fig.6 ein Schnitt gemäß VI-VI in Fig.4 ist;
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Fig.7 eine Ansicht analog zu Fig.6 im Fall einer
Ausführungsvariante der Hülse ist; und
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Fig.8 eine dem Pfeil F in Fig.7 folgende Teilansicht ist.
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Mit Bezugnahme vorab auf Fig.1 und 2 ist ein mit der
allgemeinen Bezugszahl 1 bezeichnetes Verbindungselement zu sehen,
das am Ende des biegsamen Schlauches 2 gemäß der in der
EP-A-440 564 beschriebenen Technik befestigt ist.
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Im dargestellten Beispiel nimmt die innere Hülse 1a des
Verbindungselements in einer ringförmigen Aufnahme 3 zumindest
einen O-Ring 4 auf. Eine radiale, ringförmige Wand 5 ist sowohl
an der inneren Hülse 1a als auch an der äußeren Hülse 1b und an
der Muffe 6 durch zweckmäßige Bördelverbindungen fixiert, die im
oben angegebenen Dokument beschrieben werden.
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Das Verbindungselement ist unter nachstehend ausgeführten
Bedingungen dazu bestimmt, die rasche Verbindung mit einem Rohr
7 zu ermöglichen, das seinerseits aus verschiedenen Materialien,
beispielsweise einem starren Material, wie einem Metall, oder
einem halbstarren Material, wie einem Kunststoffmaterial,
hergestellt sein kann.
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Es ist ersichtlich, daß das Verbindungselement 1, ausgehend
von seinem Eingangsende 6a für das Rohr 7, eine Öffnung
aufweist, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem
Außendurchmesser des Rohres 7 ist, zumindest über einen wesentlichen Teil
seiner Länge. Wie in Fig.1 gezeigt ist, erstreckt sich die
Öffnung vom Eingangsende 6a bis zu inneren Hülse 1a.
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Ausgehend vom Eingangsende 6a sind aufeinanderfolgend eine
ringförmige Aufnahme 8, in der ein gespaltener Ring 9 axial
festgelegt ist, und andererseits eine Hülse 10, deren am
weitesten vom Eingang 6a entferntes axiales Ende die oben angegebene
radiale Wand 5 bildet, angeordnet. Diese Elemente sind die
Mittel zur axialen Festlegung des Rohres 7, und sie werden nun
detailliert beschrieben.
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Im dargestellten Beispiel besteht die Hülse 10 aus einem
massiven Stück, das in der inneren Hülse 1a des
Verbindungselements eingesetzt ist. Sie weist einen zylindrischen Teil 10a
auf, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem
Durchmesser des Rohres 7 ist. An der Seite der Eingangsöffnung 6a
weist die Hülse 10 jedoch einen aufgeweiteten
kegelstumpfförmigen Teil 10b auf, dessen Ende 10c die radiale Innenfläche der
ringförmigen Aufnahme 8 bildet. Diese letztere wird andererseits
durch die zylindrische Muffe 6 begrenzt, deren Schulter 6b die
radiale Außenfläche der Aufnahme 8 bildet.
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Zwischen den beiden radialen Flächen 10c und 6b der
Aufnahme 8 befindet sich der gespaltene Ring 9, der, wie in Fig.1
ersichtlich ist, aus einem Drahtring aus "Federstahl" gebildet
ist. Im freien Zustand ist der Durchmesser des Rings 9 zumindest
gleich dem und vorzugsweise etwas geringer als der Durchmesser
des Rohres 7. Die beiden Ränder des im Ring vorgesehenen Spalts
sind jeweils mit einer radialen Klaue 9a versehen, die an die
Außenseite der Aufnahme 8 vorstehen, indem sie eine Öffnung 6c
durchqueren, die in der Wand der Muffe 6 gebildet ist. Wie
ebenso in Fig.2 gut ersichtlich ist, weist der Ring 9
andererseits zwei Rippen 9d auf, die radial nach außen vom Ring
vorspringen. Diese Rippen erleichtern die Zentrierung aus zu weit
führenden Gründen, wobei sie gleichzeitig dem Ring die
Möglichkeit lassen, sich in seiner Aufnahme 8 radial aufzuweiten.
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Weiter unten wird mit Bezugnahme auf Fig.3 eine
vorteilhafte Variante des gespaltenen Rings 9 beschrieben werden.
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Das Rohr 7 weist auf bekannte Weise eine ringförmige Rampe
7a auf, die sich in einem geeigneten Abstand von seinem Ende 7b
befindet, in der Praxis mit einer wesentlich kleineren Länge als
jener der Öffnung des Verbindungselements zwischen seinem
Eingang 6a und dem Ende 1c der inneren Hülse 1a. An der dem Ende 7b
gegenüberliegenden Seite bildet die Rampe 7a eine radiale
Schulter 7c an der Außenwand des Rohres.
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Die Rampe 7a, die einen kegelstumpfförmigen Teil des Rohres
bildet, kann, wie gezeigt wurde, durch eine zweckmäßige
Verformung der Wand des Rohres 7 bei seiner Herstellung erhalten
werden, oder im Gegensatz dazu durch ein in das Rohr
eingesetztes Element gebildet werden, das am Rohr fixiert wird,
beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder irgendein anderes
analoges Mittel.
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Wie auch in Fig.1 ersichtlich ist, weist das Rohr 7 eine
leichte Ausbauchung 7d auf, die jenseits der Rampe 7a angeordnet
ist, wobei diese Ausbauchung vorzugsweise in dem Fall vorgesehen
ist, in dem das Rohr 7 einen relativ geringen Durchmesser
aufweist. Der maximale Durchmesser der Ausbauchung 7b ist im
wesentlichen gleich dem maximalen Durchmesser der Rampe 7a.
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Die Verbindung des Rohres 7 im Element wird auffolgende
Weise durchgeführt. Es ist ausreichend, das Ende 7b des Rohres
und den diesem folgenden zylindrischen Teil in den Eingang 6a
des Elements einzuschieben. Das Rohr dringt zuerst in den durch
die Muffe 6 gebildeten Teil der Öffnung ein, durchquert dann den
gespaltenen Ring 9, wobei erforderlichenfalls eine leichte
radiale Vergrößerung desselben bewirkt wird. Anschließend drückt
das Rohr die Dichtung(en) 4 flach und erreicht schließlich die
Endzone der inneren Hülse 1a. Wie bereits angegeben wurde, muß
die Länge des seinem Ende 7b folgenden zylindrischen Teils des
Rohres nicht genau definiert sein, vorausgesetzt, daß dieses
Ende weder das Ende 1c der inneren Hülse 1a erreicht noch
darüber hinausgeht.
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Tatsächlich erreicht in der Endphase des Einschiebens des
Rohres 7 die Rampe 7a den Ring 9 und bewirkte seine radiale
Aufweitung in der Aufnahme 8. Wenn die Schulter 7c ihrerseits den
Ring 9 passiert, zieht sich dieser elastisch zusammen, um einen
axialen Anschlag für die Schulter 7c zu bilden. Da der Ring 9
zwischen den radialen Flächen 6b und 10c der Aufnahme 8
festgelegt ist, ist das Rohr 7 seinerseits axial im
Verbindungselement 1 fixiert. Der kegelstumpfförmige Teil 10b der Hülse 10
ermöglicht nach der axialen Verriegelung des Rohres das
Aufnehmen der Rampe 7a und bildet gegebenenfalls einen axialen
Anschlag für das Rohr in der Einschubrichtung.
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Schließlich wird hervorgehoben, daß die Ausbauchung 7d des
Rohres 7, sofern sie vorliegt, erforderlichenfalls die
Zentrierung des Rohres im Element und demgemäß den Halt der Verbindung
bei Vibrationen, denen das Rohr 7 ausgesetzt sein kann,
verbessert.
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Wenn die Verbindung gelöst werden und das Rohr 7 aus dem
Element herausgezogen werden soll, ist es ausreichend, mit Hilfe
eines Werkzeugs, wie eines Schraubenziehers, die radialen Klauen
9a des Rings 9 zu spreizen, um seine radiale Aufweitung zu
bewirken. Da der Innendurchmesser des Rings größer ist als jener
der Schulter 7c, kann das Rohr leicht aus dem Verbindungselement
gezogen werden.
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Wenn nunmehr auf Fig.3 bezuggenommen wird, so ist darin
eine Variante des oben beschriebenen gespaltenen Rings
ersichtlich. Sie kann den letzteren vorteilhaft ersetzen, praktisch
ohne jegliche Modifikation der Struktur und der Abmessungen der
Aufnahme 8. Die bereits beschriebenen Elemente sind mit den
gleichen Bezugszahlen, um 10 erhöht, versehen.
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In dieser Variante ist der Ring 19 durch ein dünnes Blech
mit Kegelstumpfform gebildet, die vorzugsweise jener der Rampe
7a des Rohres entspricht. Der Durchmesser der kleinen Basis 19b
ist im freien Zustand des Rings zumindest gleich jenem und
vorzugsweise etwas geringer als jener des Rohres 7. Andererseits
ist unter den gleichen Bedingungen der Durchmesser der großen
Basis 19c zumindest gleich dem Durchmesser des Rohres 7, und
diese große Basis ist in der Aufnahme 8 an der Seite des
Eingangs 6a des Verbindungselements angeordnet.
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Um die Zentrierung des Rings in der Aufnahme 8 zu
erleichtern, ist eine bzw. sind mehrere Längsrippen 19d vorgesehen, die
in der kegelstumpfförmigen Wand des Rings ausgebuchtet sind.
Diese Rippen mit im wesentlichen zylindrischer Form stehen
radial über die Außenwand des Rings, u.zw. an der Seite der
kleinen Basis 19b, stark vor.
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Vorzugsweise entspricht die axiale Länge des Rings 19 jener
der Aufnahme 8, so daß nur die gebogenen Enden der radialen
Klauen 19a die Öffnung 6c durchqueren und außerhalb der Muffe 6
vorstehen.
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Das Einsetzen und Demontieren des Rohres 7 werden auf die
oben beschriebene Weise durchgeführt, wobei die Verriegelung des
Rohres durch das Anliegen der Schulter 7c des Rohres an der
kleinen Basis 19b des Rings 19 gewährleistet wird. Zu diesem
Zweck ist es vorteilhaft, wenn der Längsrand 19e der Rippen 19d
in bezug auf die Ebene der kleinen Basis 19b des Rings leicht
zurückgezogen ist.
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Mit abschließender Bezugnahme auf Fig.4 bis 6 ist eine
Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verbindungselements
ersichtlich. Die mit Bezugnahme auf Fig.1 und 2 bereits
beschriebenen Elemente sind mit den gleichen Bezugszahlen, um 20 erhöht,
bezeichnet.
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Das Verbindungselement 21 weist eine innere Hülse 21a und
eine äußere Hülse 21b auf, die durch Bördeln einerseits mit der
radialen Wand 25, welche die Aufnahme 23 für die Dichtungen 24
verschließt, und andererseits mit der zylindrischen Muffe 26,
deren Ende 26a den Eingang der Öffnung des Elements bildet,
verbunden sind.
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Hier ist die Hülse 30 von der Wand 25 unabhängig.
Tatsächlich ist sie auf eine dünne Muffe reduziert, die einen
zylindrischen Teil 30a und einen kegelstumpfförmigen Teil 30b
aufweist. Letzterer ist jenseits seines Endes 30c durch eine
Mehrzahl von radial biegsamen Klauen 30d verlängert.
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Der gespaltene Ring 29 ist seinerseits rund um die Klauen
30d angeordnet, die er einschließt, und er weist, wie in Fig.5
und 6 gut ersichtlich ist, Längsrippen 29d auf, die dazu
bestimmt sind, seine Zentrierung in der Aufnahme 28 zu
erleichtern, wie bereits oben beschrieben.
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Im Fall der in Fig.5 und 6 ersichtlichen Ausführungsform
erstrecken sich die Klauen 30d in Längsrichtung bis in die Nähe
des Eingangs 26a des Verbindungselements. Die je zwischen zwei
benachbarten Klauen angebrachten Schlitze erstrecken sich
vorzugsweise, zum Inneren des Elements, zumindest über einen Teil
des kegelstumpfförmigen Abschnitts 30b, gegebenenfalls bis in
die Nähe des zylindrischen Abschnitts 30a der Hülse 30.
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Im Fall der in Fig.7 und 8 ersichtlichen Variante (die
bereits in Fig.4 bis 6 beschriebenen Elemente sind mit den
gleichen Bezugszahlen, um 10 erhöht, bezeichnet) sind die Klauen
40d im wesentlichen schraubenförmig, ebenso wie die Schlitze,
welche jeweils zwei benachbarte Klauen trennen. Auch hier wird
es bevorzugt, daß sich die Schlitze zumindest über einen Teil
des kegelstumpfförmigen Abschnitts 40a der Hülse 40 erstrecken.
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Das Einsetzen des Rohres 27 wird auf eine Weise genau
analog zu der oben beschriebenen durchgeführt.
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Das Ende 27b des Rohres und der diesem folgende
zylindrische Teil dringen in die Öffnung ein, die durch die Klauen 30d,
den zylindrischen Teil 30a der Hülse 30 und die Endzone der
inneren Hülse 21a gebildet wird.
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Nachdem die Rampe 27a des Rohres den Eingang 26a erreicht
hat, spreizt sie die Klauen 30d gegen die Klemmkraft, die auf
diese durch den gespaltenen Ring 29 ausgeübt wird. Wenn die
Schulter 27c des Rohres das Ende 30c des kegelstumpfförmigen
Teils 30b der Hülse passiert hat, gelangen die Klauen 30d wieder
mit dem Rohr in Kontakt, und der Ring 29 schließt sich wieder,
wodurch der Anschlag zur axialen Festlegung des Rohres gebildet
wird.
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Für die Demontage ist es wieder zweckmäßig, mit Hilfe eines
Werkzeugs die Klauen 29a des Rings derart auseinanderzudrücken,
daß sein Durchmesser ausreichend vergrößert wird, um nicht nur
die Schulter 27c und die Rampe 27a, sondern auch die Hülse 30,
die von diesen mitgeführt wird, bei der Entnahme des Rohres
hindurchzulassen.
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Das Verbindungselement ist dennoch erneut verwendbar. In
bestimmten Fällen wird es bevorzugt, die Hülse 30 vom Rohr 27 zu
trennen, und die Hülse im Inneren des Verbindungselements in der
in Fig.4 gezeigten Position erneut einzusetzen. Daher kann das
Rohr erneut im Verbindungselement verriegelt werden.
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In anderen Fällen kann das Rohr 27, an dem die Hülse 30
befestigt bleibt, direkt in das Verbindungselement eingeführt
werden, wobei auf diese Weise der Ring 29 durch seine radiale
Aufweitung das Hindurchgehen der Baugruppe ermöglicht.
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In dem Fall, in dem die unabhängige Hülse 40 die in Fig.7
und 8 gezeigte Struktur aufweist, erfolgen die Montage und
Demontage auf die angegebene Weise. Dennoch wird ein besonderer
Vorteil der Ausführungsform dieser Hülse hervorgehoben.
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Tatsächlich ist es häufig der Fall, daß bei der Herstellung
von Rohren, die dazu bestimmt sind, in Verbindungselemente vom
betreffenden Typ eingeschoben zu werden, Unregelmäßigkeiten an
der Außenfläche des Rohres zurückbleiben, beispielsweise kleine
vorstehende Rippen, wie durch das Bezugszeichen 37d in Fig.8
gezeigt. Derartige Unebenheiten tendieren dazu, für die Dichtheit
der Verbindung nachteilig zu sein, da sie die Dichtungen 24
"verletzen", und auch während des Einschiebens des Rohres
aufgrund der Vibrationsbewegungen, denen das Rohr im Betrieb
ausgesetzt sein kann.
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Aufgrund des Vorliegens von Kanten 40e an den Klauen 40d,
welche Kanten mit der Außenfläche des Rohres in Kontakt kommen
(sie werden während der Herstellung der Hülse 40 so "scharf" wie
möglich belassen), werden die gegebenenfalls vorliegenden
Unebenheiten des Rohres in der zwischen seinem Ende 37b und der
Rampe 37a angeordneten Zone durch ein Entgraten während des
Einsetzens des Rohres eliminiert. Daher ist die zylindrische
Oberfläche, die mit den Dichtungen in Kontakt kommt, völlig glatt,
und die Dichtheit der Verbindung wird verbessert.