DE102007059329A1 - Steckverbindung für Rohrleitungen - Google Patents
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Abstract
Bei einer Steckverbindung für Rohrleitungen mit einem Innenteil (1) und einem Außenteil (2), die miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können, wobei das Innenteil (1) mit einem Steckzapfen (5) in eine Öffnung (21) des Außenteils (2) einsteckbar und dort über ein in radialer Richtung verformbares Halteelement (3) verriegelbar ist, ist auf dem Steckzapfen (5) axial verschiebbar eine Entriegelungshülse (15) angeordnet, die gegen die Kraft eines Federelements (20) in eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, in der das Halteelement aus der Verriegelungssstellung herausdrängbar und der Steckzapfen (5) von dem Außenteil (2) lösbar ist. Die Entriegelungshülse (15) hat eine Schulter (16) mit einem konischen, sich entgegen der Steckrichtung nach außen erweiternden Abschnitt (28), an dem das Federelement (20) mit radialer Vorspannung anliegt. Hierdurch kann mit niedriger Axialkraft eine Entriegelung bewirkt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Rohrleitungen der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art.
- Bei einer aus
EP 0 932 789 B1 bekannten Steckverbindung der angegebenen Art ist ein ringförmiges Federelement aus elastomerem Material zwischen einer Endfläche des Außenteils und einer zur Längsachse des Steckzapfens rechtwinkligen Schulter der Entriegelungshülse angeordnet. Dies hat zur Folge, dass das Federelement in axialer Richtung verformt werden muss, wenn die Entriegelungshülse in die Entriegelungsstellung bewegt werden soll. Die Verformung in axialer Richtung ist mit einem relativ steilen Anstieg der Federkraft des Federelements verbunden. Das Entriegeln der Steckverbindung erfordert daher eine verhältnismäßig große Kraft, was als nachteilig angesehen wird. Durch eine Ausnehmung in der Stirnfläche des Außenteils, an der sich das Federelement abstützt, hat man zwar bei der in3 des genannten Dokuments gezeigten Ausführungsform der Steckverbindung versucht, den Verlauf des Kraftanstiegs beim Zusammendrücken des Federelements flacher zu gestalten. Der Kraftanstieg ist hierbei aber immer noch zu steil und die Lösung hat außerdem den Nachteil, dass sie zu einer größeren Baulänge des Außenteils führt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steckverbindung der eingangs genannten Art die zum Entriegeln des Steckzapfens erforderliche Kraft zu verringern.
- Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Steckverbindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schulter der Entriegelungshülse einen konischen, sich entgegen der Steckrichtung nach außen erweiternden Abschnitt hat, an dem das Federelement mit radialer Vorspannung anliegt und dass das Federelement in axialer Richtung relativ zur Entriegelungshülse bewegbar ist.
- Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen wird bei der Gestaltung nach der Erfindung bei der Bewegung der Entriegelungshülse in die Entriegelungsstellung das Federelement nicht axial zusammengedrückt, sondern relativ zur Entriegelungshülse in Richtung des größeren Durchmessers des konischen Abschnitts bewegt und dadurch in radialer Richtung aufgeweitet. Hierdurch steigt die Axialkraft, mit der sich das Federelement an dem Außenteil einerseits und an der Entriegelungshülse andererseits abstützt, nur mit geringer Steigung an, so dass die zum Erreichen der Entriegelungsstellung erforderlich Axialkraft verhältnismäßig niedrig bleibt und das Entriegeln der Steckverbindung sehr viel leichter durchgeführt werden kann.
- Die erfindungsgemäße Lösung hat weiterhin den Vorteil, dass die axiale Baulänge des Außenteils optimal klein bleiben kann und dass auch die Baulänge des Innenteils nicht vergrößert werden muss, da der konische Abschnitt der Entriegelungshülse einen vorhandenen Bereich des Innenteils übergreifen kann.
- Vorzugsweise ist das Federelement ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff, wobei der Innendurchmesser des O-Rings im entspannten Zustand 10 bis 30 %, insbesondere 20 %, kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser der Entriegelungshülse. Für den Kegelwinkel des konischen Abschnitts hat sich ein Winkelbereich von 50° bis 70° als vorteilhaft erwiesen, bevorzugt ist ein Kegelwinkel von 60° vorgesehen.
- Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung schließt sich an den großen Durchmesser des konischen Abschnitts ein Flansch an, der sich radial nach außen erstreckt und eine Anlagefläche für das Federelement in der Entriegelungsstellung bildet. Die durch den Flansch einerseits und einen zylindrischen Abschnitt der Entriegelungshülse andererseits begrenzte axiale Länge des konischen Abschnitts entspricht nach der Erfindung etwa der axialen Dicke des O-Rings. Zum Schutz des O-Rings kann der äußere Rand des Flansches einen größeren Außendurchmesser haben als der O-Ring. Außerdem kann der äußere Randbereich des Flansches in Richtung des Federelements derart umgebogen sein, dass er in der Entriegelungsstellung das Federelement übergreift. Durch den umgebogenen Randbereich kann außerdem ein falsches Ansetzen eines Lösewerkzeugs vermieden werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand Ausführungsbeispiels näher erläutert, in der Zeichnung dargestellt ist.
- Die in der Zeichnung dargestellte Steckverbindung besteht aus einem Innenteil
1 und einem Außenteil2 , die durch ein Halteelement3 miteinander verbindbar sind. Das Innenteil1 hat die Form eines Rohrs und weist an einem Ende eine Tülle4 zur Befestigung einer Druckleitung auf. Das andere Ende des Innenteils1 ist als Steckzapfen5 ausgebildet, der in einer Ringnut6 einen Dichtring7 trägt. Die Ringnut6 befindet sich in einem zylindrischen Endabschnitt8 der Außenfläche des Steckzapfens5 . An den Endabschnitt8 schließt sich eine Kegelfläche9 an, deren Durchmesser in Richtung der Tülle4 zunimmt und die in eine kurze Zylinderfläche10 größeren Durchmessers übergeht. In der Zylinderfläche10 ist eine sich radial nach innen erstreckende Nut11 vorgesehen, in der sich ein Abstützelement12 befindet. Das Abstützelement12 ist als geschlitzter, elastisch verformbarer Runddraht-Sprengring, z.B aus rostfreiem Federstahl, Federbronze, oder Kunststoff, ausgebildet und greift mit der radial inneren Hälfte seines Querschnitts in die an die Querschnittsform des Runddraht-Sprengrings angepasste Nut11 ein. Zur Montage wird das Abstützelement12 auf den Endabschnitt8 des Steckzapfens5 aufgesteckt und über die Kegelfläche9 , wobei es aufgeweitet wird, und die Zylinderfläche10 bis zum Einrasten in die Nut11 geschoben, wo es mit geringer radialer Vorspannung an der Wand der Nut11 anliegt. - Auf der anderen Seite der Nut
11 wird die Zylinderfläche10 zur Tülle4 hin durch eine Nut mit einem Dichtring13 begrenzt, an die sich ein Ringbund14 größeren Durchmessers anschließt. Auf der Zylinderfläche10 ist axial verschiebbar ein hülsenförmiges Entriegelungselement15 mit einer Schulter16 angeordnet. Das Entriegelungselement15 weist auf seiner dem Abstützelement12 zugekehrten Seite eine Stirnfläche17 auf. Zwischen der Stirnfläche17 und dem Abstützelement12 ist ein Zwischenraum18 zur Aufnahme des Halteelements3 vorgesehen. Das Entriegelungselement15 hat eine zylindrisch Mantelfläche19 , deren Außendurchmesser gleich oder um wenige Zehntel Millimeter größer ist als der Außendurchmesser des Abstützelements12 . Auf dem Entriegelungselement15 ist ein ringförmiges Federelement20 aus einem elastomeren Material angeordnet, das sich an der Schulter16 abstützen kann. - Die Schulter
16 des Entriegelungselements15 hat einen konischen Abschnitt28 , dessen Durchmesser entgegen der Steckrichtung, d.h. in Richtung der Tülle4 zunimmt. An das Ende größeren Durchmessers des konischen Abschnitts28 schließt sich ein sich radial nach außen erstreckender Flansch29 an, dessen äußerer Randbereich30 in Richtung des konischen Abschnitts28 etwa in einem Winkel von 45° zurückgebogen ist. Der konische Abschnitt28 hat einen Kegelwinkel von 60°. Je nach Elastizität des Federelements20 kann der Kegelwinkel größer oder kleiner bemessen sein. Die axiale Länge des konischen Abschnitts28 ist im Wesentlichen gleich der axialen Dicke des Federelements20 , wobei das Federelement20 in der in der Zeichnung dargestellten Verriegelungsstellung der Steckverbindung nur etwa mit der Hälfte seiner axialen Dicke mit dem Abschnitt28 in Eingriff ist. - Das Federelement
20 ist als O-Ring ausgebildet und umspannt die Entriegelungshülse15 mit radialer Vorspannung. Die radiale Vorspannung wird dadurch erreicht, dass das Federelement20 in entspanntem Zustand einen Innendurchmesser hat, der 10 bis 30 %, insbesondere 20 % kleiner ist als der Außendurchmesser der Entriegelungshülse15 . - Zur Aufnahme des Steckzapfens
5 weist das Außenteil2 eine durchgehende Aufnahmebohrung21 auf, deren Innendurchmesser an die Außendurchmesser der Teile des Steckzapfens5 angepasst sind. In der Aufnahmebohrung21 befindet sich eine ringförmige Ausnehmung22 , in der das Halteelement3 angeordnet ist. Die radiale Tiefe der Ausnehmung22 ist so bemessen, dass das Halteelement3 vollständig in die Ausnehmung22 verdrängt werden kann. Die in Einsteckrichtung hintere Seitenwand23 der Ausnehmung22 erstreckt sich senkrecht zur Längsachse der Aufnahmebohrung21 . Die in Steckrichtung vordere Seitenwand24 der Ausnehmung22 weist eine als 30°-Fase ausgebildete Anlagefläche25 für das Halteelement3 in der Verriegelungsstellung auf. Die zylindrischen Bohrungsflächen beiderseits der Ausnehmung22 haben einen den unterschiedlichen Außendurchmessern des Abstützelements12 und der Mantelfläche19 entsprechenden unterschiedlichen Durchmesser. Das Halteelement3 ist wie das Abstützelement12 als geschlitzter Runddraht-Sprengring ausgebildet. Im entspannten Zustand hat das Halteelement3 einen Innendurchmesser, der mit dem Durchmesser der Zylinderfläche10 des Steckzapfens5 im wesentlichen übereinstimmt. - Zum Verbinden von Innenteil
1 und Außenteil2 wird der Steckzapfen5 in die Aufnahmebohrung21 gesteckt und unter elastischer Verformung des Federelements20 soweit nach innen gedrückt, bis das durch die Kegelfläche9 und das Abstützelement12 aufgeweitete und in die Ausnehmung22 verdrängte Halteelement3 in den Zwischenraum18 einrastet. Die auf diese Weise erreichte Verriegelungsstellung ist in der Zeichnung gezeigt. - Bei der Bewegung des Steckzapfens
5 in die Verriegelungsstellung wird das Federelement20 durch den Kontakt mit dem Außenteil2 um einen geringen Betrag gegenüber der Entriegelungshülse15 in Richtung des konischen Abschnitts28 verschoben, wobei das Federelement20 in radialer und axialer Richtung elastisch verformt wird. Aus der elastischen Verformung resultiert eine Axialkraft des Federelements20 , die auf das Außenteil2 und den konischen Abschnitt28 der Entriegelungshülse15 einwirkt und das Halteelement3 zwischen dem Abschnittselement12 und der Anlagefläche25 des Außenteils einspannt. In dieser Stellung ist das Halteelement3 durch die Wirkung des vorgespannten Federelements20 zwischen dem Abstützelement12 des Steckzapfens5 und der Anlagefläche25 des Außenteils2 derart eingespannt, dass es gegen die Zylinderfläche10 des Steckzapfens5 gedrückt wird und nicht radial nach außen in den freien Bereich der Ausnehmung22 ausweichen kann. Ein selbsttätiges Lösen der Steckverbindung ist daher in der gezeigten Stellung des Entriegelungselements15 allenfalls durch Zerstören eines Bauteils möglich. - Das Lösen der Steckverbindung kann erreicht werden, indem der Steckzapfen
5 und mit diesem das Entriegelungselement15 unter Verformung des Federelements20 in die Aufnahmebohrung21 hineingedrückt werden. Hierbei wird das Halteelement3 von der Axialkraft des Federelements20 entlastet und durch das Entriegelungselement15 gemeinsam mit dem Steckzapfen5 und dem Abstützelement12 in der Ausnehmung22 soweit verschoben, bis es an der Seitenwand23 zur Anlage kommt. Anschließend wird durch das weitere Hineindrücken des Entriegelungselements15 gemeinsam mit dem Steckzapfen5 in die Aufnahmebohrung21 das Halteelement3 durch die kegelige Stirnfläche17 des Entriegelungselements15 aufgeweitet und radial nach außen in die Ausnehmung22 verdrängt. Ist diese Entriegelungsstellung erreicht, so kann der Steckzapfen5 gemeinsam mit dem Entriegelungselement15 und dem Abstützelement12 aus dem Außenteil2 herausgezogen werden. Das Halteelement3 verbleibt hierbei in der Ausnehmung22 des Aufnahmeteils2 zurück. - Bei dem Entriegelungsvorgang wird das Federelement
20 auf der Entriegelungshülse15 in Richtung des Flansches29 verschoben, wobei es durch den konischen Abschnitt28 zunehmend aufgeweitet wird. Hierdurch steigt die dieser Bewegung entgegenwirkende axiale Federkraft des Federelements20 an. Dies ist notwendig, damit dem Entriegeln genügend Widerstand entgegengesetzt wird. Durch die Neigung des konischen Abschnitts28 und die Dehnbarkeit des Federelements20 ergibt sich hierbei aber ein sehr flacher Verlauf des Kraftanstiegs in axialer Richtung, so dass die zum Entriegeln erforderliche Endkraft moderat bleibt und das Entriegeln leicht und zuverlässig erfolgen kann.
Claims (7)
- Steckverbindung für Rohrleitungen mit einem Innenteil (
1 ) und einem Außenteil (2 ), die miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können, wobei das Innenteil (1 ) mit einem Steckzapfen (5 ) in eine Öffnung (21 ) des Außenteils (2 ) einsteckbar und dort über ein in radialer Richtung verformbares Halteelement (3 ) verriegelbar ist, das in einer ersten Ausnehmung (22 ) in der Öffnung (21 ) des Außenteils (2 ) oder in der Mantelfläche des Steckzapfens (5 ) angeordnet ist, beim Steckvorgang durch radiale elastische Verformung in die erste Ausnehmung (22 ) verdrängbar ist und in der Verriegelungsstellung der Verbindungsteile durch elastisches Zurückverformen in eine zweite Ausnehmung (18 ) im Steckzapfen (5 ) oder in der Öffnung des Außenteils (2 ) derart eingreift, dass der Steckzapfen (5 ) gegen Herausziehen aus der Öffnung (21 ) des Außenteils (2 ) durch das Halteelement (3 ) verriegelt ist, wobei eine auf dem Steckzapfen (5 ) axial verschiebbar angeordnete Entriegelungshülse (15 ) mit einer Stirnfläche (17 ) zumindest teilweise die in Steckrichtung hintere Seitenwand der ersten und/oder zweiten Ausnehmung (22 ) bildet und eine Schulter (16 ) aufweist, wobei zwischen der radialen Schulter (16 ) und dem Außenteil (2 ) ein in der Verriegelungsstellung in axialer Richtung vorgespanntes Federelement (20 ) angeordnet ist, das die Entriegelungshülse (15 ) ringförmig umgreift und wobei die Entriegelungshülse (15 ) gegen die Kraft des Federelements (20 ) in eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, in der das Halteelement aus der zweiten oder ersten Ausnehmung (18 bzw.22 ) im Steckzapfen (5 ) oder in der Öffnung des Außenteils (2 ) herausdrängbar und der Steckzapfen (5 ) von dem Außenteil (2 ) lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (16 ) der Entriegelungshülse (15 ) einen konischen, sich entgegen der Steckrichtung nach außen erweiternden Abschnitt (28 ) hat, an dem das Federelement (20 ) mit radialer Vorspannung anliegt. - Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (
20 ) ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff, wobei der Innendurchmesser des O-Rings im entspannten Zustand 10 bis 30 %, insbesondere 20 %, kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser der Entriegelungshülse (15 ). - Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel des konischen Abschnitts (
28 ) 50° bis 70°, insbesondere 60°, beträgt. - Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den großen Durchmesser des konischen Abschnitts (
28 ) ein Flansch (29 ) anschliesst, der sich radial nach außen erstreckt und eine Anlagefläche für das Federelement (20 ) in der Entriegelungsstellung bildet. - Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Flansch (
29 ) einerseits und einen zylindrischen Abschnitt (19 ) der Entriegelungshülse andererseits begrenzte axiale Länge des konischen Abschnitts (28 ) etwa der axialen Dicke des Federelements (20 ) entspricht. - Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Randbereich (
30 ) des Flansches (29 ) einen größeren Außendurchmesser hat als das Federelement (20 ). - Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Randbereich (
30 ) des Flansches in Richtung des Federelements (20 ) derart umgebogen ist, dass er in der Entriegelungsstellung das Federelement (20 ) übergreift.
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