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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zum Verbinden von zwei Rohren, insbesondere von Luftleitungen in Kraftfahrzeugen.
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Stand der Technik
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Die Verbindungstechnik von Fluidleitungen, insbesondere von Rohluft-, Reinluft- und Ladeluftleitungen, z. B. in Kraftfahrzeugen, sieht üblicherweise vor, dass diese Fluidleitungen mit einer Schelle fixiert werden, um den Dichtsitz auf der anzuschließenden Fluidleitung zu gewährleisten. An Ladeluftleitungen insbesondere werden üblicherweise Kupplungen verbaut, die über einen innenliegenden Dichtring verfügen. Um den Dichtsitz solcher Kupplungen zu gewährleisten, kommt außerdem ein metallischer Federbügel zum Einsatz, der die Konstruktion auf Spannung hält.
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Alternativ kommen bei der Verbindung von Fluidleitungen Bajonettkupplungen oder Schnellverbindungskupplungen zum Einsatz. Diese Schnellverbindungskupplungen weisen üblicherweise eine in jedem Kupplungselement angeordnete Dichtung auf. Die Kupplungen werden beispielsweise durch ineinandergreifende Klauen zusammengehalten, und jede Dichtung liegt an der in der angrenzenden Kupplung angeordneten Dichtfläche an.
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Derartige Dichtungen weisen einen kreisförmigen Ring mit einer im Wesentlichen planen Dichtfläche auf, die aus jeder der Kupplungen herausragt. Wenn die Kupplungen miteinander verbunden werden, legt sich jede Dichtfläche an der anderen an. Der Verbindungsvorgang führt zu einer gewissen Kompression der Dichtungen, die die Abdichtung zwischen diesen Flächen unterstützt.
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Der Rest der Dichtung kann abhängig vom Kupplungstyp und eingesetzten Druckbereich variieren. Allerdings ist eine übliche Dichtungsart eine Balgdichtung, bei der der Balgteil der Dichtung in einen entsprechend geformten Hohlraum innerhalb des Kupplungskopfes passt. Die
DE 10196859 T1 beschreibt eine Dichtung zur Verwendung als Fluiddichtung zwischen zwei Komponenten, bestehend aus zwei voneinander beabstandeten Dichtkanten oder -oberflächen; einem elastisch verformbaren Bereich zwischen den beiden beabstandeten Dichtkanten oder -flächen, so dass eine Kompressionskraft diese beiden beabstandeten Dichtkanten oder -flächen zusammenführt; und einer an mindestens einer der Dichtkanten oder -flächen vorgesehenen Rippe, die sich vom elastisch verformbaren Bereich weg erstreckt. Bei Schnellverbindungskupplungen kann dabei eine der Komponenten, an die sich die Dichtung anlegen kann, eine andere, in einer anderen Schnellverschlusskupplung montierte Dichtung sein.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verbindungssystem zwischen Rohren, insbesondere zwischen Luftleitungen in Kraftfahrzeugen, darzustellen, das eine kostengünstige und zuverlässige leckagearme Verbindung ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung bei einem Verbindungssystem zum Verbinden von zwei medienführenden Rohren dadurch gelöst, dass eine Fassung an einem ersten Rohr und ein Anschlussteil an einem zweiten Rohr vorgesehen sind, wobei am Anschlussteil ein Dichtelement zum Abdichten des Verbindungssystems angeordnet ist, und wobei das Anschlussteil mit der Fassung über eine Rastverbindung verbindbar ist.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird ein Verbindungssystem zum Verbinden von zwei Rohren vorgeschlagen, wobei eine Fassung an einem ersten Rohr und ein Anschlussteil an einem zweiten Rohr vorgesehen sind, wobei am Anschlussteil ein Dichtelement zum Abdichten des Verbindungssystems angeordnet ist, und wobei das Anschlussteil mit der Fassung über eine Rastverbindung verbindbar ist.
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Die Rohre können insbesondere Rohre zum Führen von flüssigen, gasförmigen oder fließfähigen Medien sein. Das vorgeschlagene Verbindungssystem weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass es ohne Dichtringe und Schellen auskommt. Die Abdichtung beruht auf der axialen Kompression eines flexiblen Dichtelements im Anschlussteil, beispielsweise eines thermoplastischen Elastomerfaltenbalgs, wodurch sich dieser in radialer Richtung ausdehnen kann. Außerhalb des Faltenbalges befindet sich beispielsweise eine steife thermoplastische Rohrgeometrie. Über den Ausdehnungsvorgang kommt es dann zur radial wirkenden Abdichtung. Zusätzlich zu der radial wirkenden Abdichtung liegt außerdem eine axial wirkende Kraft an der Stirnfläche des Faltenbalges an, welche gegen die starre Außenrohrgeometrie der Fassung drückt und auf diese Weise mit zur Abdichtung beiträgt. Außerdem unterscheidet sich die Erfindung vom Stand der Technik darin, dass das Verbindungsprinzip auf einer Rastverbindung, beispielsweise einer segmentierten Ringschnappverbindung, statt auf Federbügel oder Schellen beruht, insofern ein sehr kostengünstiges Verbindungssystem darstellt. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch keine Federbügel oder Schellen beim Montagevorgang eingesetzt werden müssen und so verloren gehen können.
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Wesentliche Vorteile liegen in der Einsparung von Schellen und Elastomerdichtungen. Dadurch wird das vorgeschlagene Dichtprinzip nicht nur preiswerter, sondern auch leichter. Außerdem kann auf Nachbearbeitungsprozesse, wie beispielsweise Schweißen, Spindeln oder eine Schellenmontage, verzichtet werden, da das Dichtelement bereits im Urformprozess ausgebildet sein kann. Durch den Wegfall dieser Nachbearbeitungsprozesse wird zusätzlich die Gefahr von Verunreinigungen durch beispielsweise Späne, Schweißaustrieb oder Materialabtrag deutlich minimiert.
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Vorteilhafterweise kann die Fassung eine Führung zum Einführen des Dichtelements in die Fassung aufweisen. Dieses dient einer Erleichterung bei der Verbindung zweier Rohre und vermeidet ebenfalls die Beschädigung des Dichtelements bei der Montage. Außerdem gewährleistet es einen sicheren Sitz des Dichtelements und damit eine zuverlässige Abdichtung des Verbindungssystems, da das Dichtelement automatisch auf seinen Dichtsitz geführt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Fassung mindestens zwei ringfömig an einem äußeren Umfang der Fassung angeordnete Rastnasen umfassen, sowie das Anschlussteil an einem äußeren Umfang einen in radialer Richtung außen liegenden Bund umfassen, welche Rastnasen bei einem Einführen des Anschlussteils in die Fassung mit dem Bund verrastbar sind. Um die Verbindung herzustellen braucht nur das Anschlussteil in die Fassung eingeführt zu werden. Dabei werden die Rastnasen über den Bund geschoben, wobei sie dadurch etwas aufgebogen werden können, was bei einer Ausführung aus Kunststoff problemlos möglich ist. Bei weiterem Einführen des Anschlussteils in die Fassung können die Rastnasen über den Bund gleiten und so mit diesem verrasten. Damit ist eine sichere und zuverlässige Verbindung der beiden Bauteile gegeben. Das Lösen der Verbindung kann durch ein einfaches Aufbiegen der Rastnasen und Auseinanderziehen der beiden Rohre geschehen. Zum Aufbiegen der Rastnasen ist es eventuell günstig, ein geeignetes Werkzeug einzusetzen.
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Diese Ausgestaltung könnte auch die Merkmale einer Bajonettverbindung aufweisen, die ebenfalls einer schnellen und sicheren Montage dient. Dabei würde zum Verbinden und Lösen der Verbindung eine Drehung nur um einen kleinen Winkelbereich um die Längsachse benötigt, um ein Verrasten der Verbindung herzustellen. Der Vorteil bei einer Bajonettverbindung wäre, dass das Lösen der Verbindung nicht durch Aufbiegen der Rastnasen, sondern durch eine einfache Drehung der beiden Rohre gegeneinander möglich wäre.
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Günstigerweise kann bei einem Einführen des Anschlussteils in die Fassung über das Dichtelement eine axiale und radiale Abdichtung des Verbindungssystems bewirkbar sein. Eine Stirnfläche des Dichtelements kann beim Zusammenschieben von Anschlussteil und Fassung an eine Dichtfläche der Fassung gepresst werden, wobei eine erste Abdichtung erfolgt. Bei weiterem Zusammenschieben kann das Dichtelement, insbesondere, wenn es als Faltenbalg ausgebildet ist, auseinandergedrückt und an eine radiale Dichtfläche an der Außenwand der Fassung gepresst werden, wodurch eine weitere Abdichtung erfolgt. Diese radiale Abdichtung kann durch Erhöhen des Innendrucks eines Mediums in den medienführenden Rohren unterstützt werden, da dadurch der Faltenbalg noch fester gegen die radiale Dichtfläche gepresst wird. So kann sich eine sehr sichere und zuverlässige Abdichtung des Verbindungssystems ergeben.
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Wie bereits beschrieben kann das Dichtelement einen elastischen Faltenbalg umfassen, welcher Faltenbalg über eine Stirnfläche in axialer Richtung gegen eine quer dazu angeordnete an einer inneren Wand umlaufende axiale Dichtfläche der Fassung anpressbar ist und welcher Faltenbalg in radialer Richtung an eine innere radiale Dichtfläche der Fassung anlegbar ist. Ein elastischer Faltenbalg stellt eine besonders sichere und auch unter rauen Betriebsbedingungen zuverlässige Weise dar, die Abdichtung des Verbindungssystems zu realisieren.
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Günstig wirkt sich auch aus, dass ein Anlegen des Faltenbalgs an die innere radiale Dichtfläche der Fassung durch Erhöhen des Drucks eines Mediums in den medienführenden Rohren bewirkbar ist. Dadurch erhöht sich die Dichtwirkung weiter und die Gefahr von Leckagen ist deutlich reduziert.
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Vorteilhafterweise kann der Faltenbalg bei einem Einführen des Anschlussteils durch die Führung der Fassung führbar sein. Dadurch ist eine sichere und schnelle Montage des Verbindungssystems gegeben. Weiter ist die Gefahr von Beschädigungen des Faltenbalgs bei der Montage reduziert, wodurch eine sichere Abdichtung des Verbindungssystems weiter unterstützt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Dichtelement ein thermoplastisches Elastomer umfassen. Ein solches Material weist den Vorteil auf, dass es flexibel ist, wie es besonders für ein Dichtelement benötigt wird und außerdem sehr günstige Langzeitbeständigkeit aufweist.
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Ebenfalls günstig kann es sein, wenn das Anschlussteil einen thermoplastischen Kunststoff umfasst. Diese Kunststoffe weisen den Vorteil auf, dass sie die nötige mechanische Stabilität aufweisen, um das Dichtelement sicher in die Fassung zu führen sowie als Gegenstück der Rastnasen genügend Steifigkeit mitbringen, um eine sichere Verbindung von Fassung und Anschlussteil zu gewährleisten. Außerdem können solche Bauteile aus diesen Kunststoffen in günstiger Formgebung und entsprechend kostengünstig hergestellt werden.
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In einer besonders günstigen Ausgestaltung kann das Dichtelement mit dem zweiten Rohr einstückig ausgebildet sein. Insbesondere kann das gesamte Bauteil des Anschlussteils im Blasformverfahren hergestellt werden. Damit entfallen jegliche Abdichtungsproblemen zwischen den beiden Bauteilen; die Langzeitbeständigkeit des Verbindungssystems ist dadurch ebenfalls verbessert.
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Günstigerweise kann das Dichtelement auch in das Anschlussteil integriert, insbesondere angespritzt, sein. Auf diese Weise ist eine ideale Abdichtung zwischen Dichtelement und dem angrenzenden Rohr des Anschlussteils gegeben. Auch ist durch eine günstige Formgebung eine einfache und zuverlässige Montage des Anschlussteils mit der Fassung möglich. Weiter wird dadurch die Langzeitbeständigkeit des Verbindungssystems sichergestellt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft:
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1 einen Schnitt durch einen Teil eines Verbindungssystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Anschlussteil eines Rohrs in eine Führung einer Fassung eines anderen Rohrs geführt ist;
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2 einen Schnitt durch einen Teil eines Verbindungssystems, wie in 1 dargestellt, wobei die beiden Rohre über das Verbindungssystem fest miteinander verbunden sind;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Fassung eines Rohrs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine perspektivische Ansicht eines Anschlussteils eines zweiten Rohrs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungssystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Anschlussteil eines Rohrs in eine Fassung eines anderen Rohrs geführt ist;
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6 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungssystems, wie in 5 dargestellt, wobei die beiden Rohre über das Verbindungssystem fest miteinander verbunden sind; und
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7 einen Schnitt durch einen Teil eines Verbindungssystems nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Anschlussteil eines Rohrs in eine Fassung eines anderen Rohrs geführt ist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Verbindungssystem 10 zum Verbinden von zwei medienführenden Rohren 12, 14 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Fassung 16 an einem ersten Rohr 12 und ein Anschlussteil 18 an einem zweiten Rohr 14 vorgesehen sind, wobei am Anschlussteil 18 ein Dichtelement 20 zum Abdichten des Verbindungssystems angeordnet ist, wobei das Anschlussteil 18 mit der Fassung 16 über eine Rastverbindung 22 verbindbar ist. Das Dichtelement 20 kann dabei ein thermoplastisches Elastomer und das Anschlussteil 18 ebenfalls einen thermoplastischen Kunststoff umfassen, wobei das Dichtelement 20 mit dem zweiten Rohr 14 des Anschlussteils 18 einstückig ausgeführt sein kann, beispielsweise mittels eines Blasformverfahrens hergestellt. Alternativ kann das Dichtelement auch in das Anschlussteil 18 integriert, insbesondere angespritzt, sein. Ein Anschlussteil 18 eines Rohrs 14 ist in eine Führung 24 einer Fassung 16 eines anderen Rohrs 12 geführt. Die Fassung 16 umfasst mindestens zwei ringfömig an einem äußeren Umfang der Fassung 16 angeordnete Rastnasen 26 und das Anschlussteil 18 umfasst an einem äußeren Umfang einen in radialer Richtung 42 außen liegenden Bund 28, welche Rastnasen 26 bei einem Einführen des Anschlussteils 18 in die Fassung 16 mit dem Bund 28 verrastbar sind. Die Fassung 16 weist in Verlängerung des Rohrs 12 die Führung 24 konzentrisch zur Außenwand 21 der Fassung 16 auf. Das Anschlussteil 18 als Gegenstück ist in Verlängerung des Rohrs 14 angebracht und weist einen Bund 28 sowie ein Dichtelement 20 in Form eines Faltenbalgs 30 auf. Bei einem Einführen des Anschlussteils 18 in die Fassung 16 ist über das Dichtelement 20 eine axiale und radiale Abdichtung des Verbindungssystems 10 bewirkbar.
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Das Anschlussteil 18 wird in axialer Richtung 40 in die Fassung 16 eingeführt, wobei der Faltenbalg 30 zwischen Führung 24 und Außenwand 21 der Fassung 16 läuft. Beim weiteren Zusammenschieben von Fassung 16 und Anschlussteil 18 wird die Stirnfläche 32 des Faltenbalgs 30 gegen die als axiale Dichtfläche 36 ausgeführte innere Wand 34 der Fassung 16 geschoben, um so eine axiale Dichtwirkung zu entfalten. Weiter werden die in radialer Richtung 42 äußeren Faltenspitzen 31 des Faltenbalgs 30 gegen die Außenwand 21 der Fassung 16 gedrückt und können so das Verbindungssystem 10 in radialer Richtung 42 abdichten. Diese radiale Dichtwirkung des Verbindungssystems 10 wird weiter durch eine Erhöhung des Drucks in dem medienführenden Rohrsystem aus den Rohren 12, 14 unterstützt, da der flexible Faltenbalg 30 durch den Druck aufgebläht und in radialer Richtung 42 weiter nach außen gedrückt wird.
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Beim weiteren Zusammenschieben von Fassung 16 und Anschlussteil 18, wie in 2 dargestellt, wird der Faltenbalg 30 weiter zusammengeschoben und die Faltenspitzen 31 nach außen gedrückt, bis der Bund 28 in die mindestens zwei Rastnasen 26 einrastet, die Rastverbindung 22 fixiert ist und so die beiden Rohre über das Verbindungssystem fest miteinander verbunden sind.
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3 zeigt dazu eine perspektivische Ansicht einer Fassung 16 eines Rohrs 12 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fassung 16 weist eine innere Führung 24 als Verlängerung des Rohres 12 auf und schließt an einem in radialer Richtung 42 äußeren Umfang in einer Außenwand 21 ab, die am offenen Ende eine Mehrzahl von Rastnasen 26 als Teil einer Rastverbindung 22 trägt. Eine innere Wand 34 ist als axiale Dichtfläche 36 ausgebildet. Die Außenwand der Fassung 16 stellt zugleich eine radiale Dichtfläche 38 für einen Faltenbalg 30 eines Anschlussteils 18 dar, die jedoch in 3 nicht dargestellt sind.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlussteils 18 eines zweiten Rohrs 14 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Anschlussteil 18 weist in Verlängerung des Rohrs 14 einen Faltenbalg 30 als Dichtelement 20 auf, der mit einem Bund 28 an das Rohr 14 angeschlossen ist. Der Bund 28 stellt einen Teil einer Rastverbindung 22 als Gegenstück der Rastnasen 26 einer Fassung 16 dar. Der Faltenbalg 30 dichtet in axialer Richtung 40 über eine Stirnfläche 32, wohingegen er in radialer Richtung 42 durch Auseinanderdrücken der Faltenspitzen 31 an eine Außenwand 21 einer Fassung 16 gedrückt wird und das Verbindungssystem 10 abdichtet.
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5 zeigt dazu eine perspektivische Ansicht eines Verbindungssystems 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Anschlussteil 18 eines Rohrs 14 in eine Fassung 16 eines anderen Rohrs 12 geführt ist. Es ist dargestellt, wie der Faltenbalg 30 des Anschlussteils 18 in die Fassung 16 in axialer Richtung 40 eingeführt ist und dabei zwischen Außenwand 21 der Fassung 16 und einer in radialer Richtung 42 inneren Führung 24 geschoben wird. Die Stirnfläche 32 des Faltenbalgs 30 wird an die axiale Dichtfläche 36 einer inneren Wand 34 der Fassung 16 gedrückt und entfaltet so eine axiale Dichtwirkung. Weiter werden die Faltenspitzen 31 des Faltenbalgs 30 in radialer Richtung 42 nach außen gegen die Außenwand 21 der Fassung 16 gedrückt und entfalten so eine radiale Dichtwirkung. Mit zunehmendem Zusammenschieben von Fassung 16 und Anschlussteil 18 nähern sich die Rastnasen 26 und der Bund 28 an, um so bei Verrasten von Rastnasen 26 und Bund 28 die Rastverbindung 22 zu schließen.
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Dieser Zustand ist in 6 in einer perspektivischen Ansicht des Verbindungssystems 10, wie in 5 dargestellt, gezeigt, wobei die beiden Rohre über das Verbindungssystem fest miteinander verbunden sind. Dabei sind die Faltenspitzen 31 des Faltenbalgs 30 weiter nach außen gedrückt worden und können so die volle radiale Dichtwirkung entfalten, unterstützt durch den Innendruck des in den Rohren 12, 14 geführten Mediums.
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7 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Verbindungssystems nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Anschlussteil 18 eines Rohrs 14 in eine Fassung 16 eines anderen Rohrs 12 geführt ist. In dieser 7 ist die konstruktive Ausführung einer Rastverbindung 22 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zu sehen. Dabei sind die Rastnasen 26 hakenförmig ausgeführt, während der Bund 28 eine Rampe 44 in axialer Richtung 40 aufweist, sodass beim Zusammenschieben von Fassung 16 und Anschlussteil 18 die Rastnase 26 über die Rampe 44 in radialer Richtung 42 nach außen gedrückt wird, bis sie über den Bund 28 schnappt und so die Verrastung der Rastverbindung 22 sicherstellt. Deutlich ist auch zu erkennen, wie die Faltenspitzen 31 des Faltenbalgs 30 gegen die Außenwand 21 der Fassung 16 gedrückt werden und so eine radiale Dichtwirkung über die radiale Dichtfläche 38 entfalten können. Die Stirnfläche 32 des Faltenbalgs 30 dagegen drückt in axialer Richtung gegen die durch die innere Wand 34 der Fassung 16 dargestellte axiale Dichtfläche 36 und stellt so die axiale Dichtwirkung sicher.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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