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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellverschlusskupplung für Flüssigkeitsleitungen, insbesondere, aber nicht ausschließlich, für Kühlflüssigkeiten im Bereich der Flüssigkeitskühlung von elektrischen und elektronischen Bauteilen, bestehend aus Stecker (1) und Muffe (2) mit innenliegenden Ventilen und Dichtung(en), die, bei an ihr mit Flüssigkeit befüllte befestigte Flüssigkeitsleitungen, einen Austritt von Flüssigkeit beim Öffnen oder Schließen der Schnellverschlusskupplung wesentlich minimiert und mit einem Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismus das sehr schnelle und sichere Verschließen und Öffnen der Schnellverschlusskupplung ermöglicht.
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Stand der Technik
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Schnellverschlusskupplungen für Flüssigkeitsleitungen, insbesondere Kühlflüssigkeitsleitungen, sind in verschiedenen Ausführungen aus wesentlich Kunststoff oder Metall auf dem Markt erhältlich. Bezeichnend ist, dass Stecker und Muffe, bei einem solchen System bei geöffneter Schnellverschlusskupplung die Flüssigkeitsleitungen durch federbetriebene Ventile abdichten und beim Verschließen derselben diese Ventile durch einen Mechanismus öffnen und durch einen zwischen diesen Ventilen liegenden Dichtungsmechanismus und ein Verriegelungssystem Stecker und Muffe so miteinander verbinden, dass dabei möglichst wenig Flüssigkeit entweicht und die Schnellverschlusskupplung insgesamt schnell abdichtet.
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Auf dem Markt befindliche Kunststoff- oder Metallausführungen zum Verschrauben erlauben jedoch nur einen relativ umständlichen und langen, mehrere Sekunden andauernden, Installationsvorgang bis zum Herstellen oder zum Lösen der dichten gesicherten Verbindung zwischen Stecker und Muffe. Eine Schnellmontage kann auf diese Art und Weise nicht gewährleistet werden. Außerdem sind Schraubverbindungen wenig kompakt durch den systembedingt variierenden Außenradius über die gesamte axiale Länge der Schnellverschlusskupplung. Bei Metallschraubverbindungen kommen auch noch sehr hohe Herstellungskosten und das sehr hohe Gewicht nachteilig hinzu.
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„Push-In‟-Ausführungen aus Metall hingegen erlauben zwar einen erheblich schnelleren Installations- bzw. Deinstallationsvorgang in der Größenordnung von Sekundenbruchteilen, sind jedoch mit ihren dafür notwendigen vielen Einzelteilen, beispielsweise bei „Flatface“-Schnellverschlusskupplungen mit Kugelverriegelungen, relativ komplex aufgebaut und sind somit bei der Herstellung sehr kostenintensiv und haben zusätzlich ein sehr hohes Gewicht.
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Beispiele für Schnellverschlusskupplungen mit Kugelverriegelungen sind
DE 30 05 490 C2 ,
DE 30 39 072 C2 ,
DE 33 13 257 C2 ,
DE 34 06 211 C2 ,
DE 40 25 385 C2 und
DE 40 35 453 C2 . Ihnen ist die Komplexität durch die Anzahl der benötigen Bauteile zum Aufbau der Schnellverschlusskupplung zu entnehmen. Andere Konstruktionsvorschläge, wie in DBP 1 119 067,
DE 24 60 502 C2 und
EP 1 985 907 B1 , beziehen eine Drehbewegung in den Verriegelungsmechanismus ein, die den Verriegelungs- und Entriegelungsvorgang unhandlicher und damit auch langsamer macht. Die bisherigen Versionen nach dem Stand der Technik weisen daher insgesamt durch die Art und Weise des Aufbaus, Gestaltung und Anordnung der Bauteile in Stecker und Muffe die zuvor benannten Nachteile auf.
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Aufgabe der Erfindung
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Schnellverschlusskupplung zum Verbinden von Flüssigkeitsleitungen zu entwickeln, die beim Öffnen oder Schließen einer, mit einer Flüssigkeit gefüllten, Flüssigkeitsleitung nur einen minimalen Flüssigkeitsaustritt sicherstellt,
ein sehr schnelles Öffnen und Schließen der Schnellverschlusskupplung innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde erlaubt,
maßgeblich aus kostengünstigem und leichtem Kunststoff hergestellt werden kann,
über die axiale Länge einen möglichst gleichbleibenden Radius bzw. zylindrische Form realisiert und
die Bestandteile Stecker und Muffe der Schnellverschlusskupplung sicher dichtend durch einen Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismus verbindet.
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Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Stecker (1) und in einer Muffe (2) für Flüssigkeitsleitungen, aus maßgeblich Kunststoff, jeweils eine Ventilvorrichtung aus Federhalterung (10), Feder (12) und Stoßzapfen, vorzugsweise Stoßkreuzzunge (13), mit Dichtungsring z. B. O-Ring (14) konstruiert wird (1). Diese Ventilvorrichtungen dichten Stecker (1) und Muffe (2) bei geöffneter Schnellverschlusskupplung so ab, dass, aus an ihnen befestigten Flüssigkeitsleitungen, keine Flüssigkeit austreten kann (1, 4, 5). Werden Stecker (1) und Muffe (2) miteinander verbunden, stoßen die beiden Stirnseiten der Stoßkreuzzungen (15) gegeneinander (2, 4, 6, 7), heben die Andruckkraft der O-Ringe (14) gegen die Innenwandung der Flüssigkeitsführung auf und öffnen im Stecker (1) und in der Muffe (2) die Ventile (3).
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Außerdem wird ein zwischen den Ventilen liegender effektiver, leichter und kostengünstiger Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismus konstruiert, der durch eine Hülse für einen Krallensperrkranz (18), einen Krallensperrkranz (19), eine Krallensperrkranzentriegelung (20), eine Steckerdichtung (21) mit vorzugsweise einer Stützdichtung (22), alternativ auch Dichtungsring(e), und einer haptischen Textur, vorzugsweise einer Verriegelungsnut (16), für die Krallen des Krallensperrkranzes (19) auf dem Steckerkörper (3) gebildet wird (4).
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Die Anordnung der Ventilvorrichtungen und des Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismus mit Steckerdichtung (21) wird so dimensioniert, dass sich ein gewünschter Ablauf beim Einstecken des Steckers (1) in die Muffe (2) vollzieht.
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Dieser Ablauf ist beim Verbinden von Stecker (1) und Muffe (2) der folgende: Zuerst erreicht der Steckerkörper (3) des Steckers (1), bei an den Schlauchanschlüssen (6) angeschlossenen Flüssigkeitsleitungen und bei geschlossenen Ventilen im Stecker (1) und in der Muffe (2), die Steckerdichtung (21) in der Muffe (2), die durch eine innenwandig konisch zulaufende Ringdichtung, eventuell mit Stützdichtung (22), gebildet wird oder durch einen oder mehrere O-Ringe, und die Krallen des Krallensperrkranzes (19) nutzen die haptische Textur am Steckerkörper (3), vorzugsweise Verriegelungsnut (16), zum Verriegeln der Schnellverschlusskupplung und, um ein Entfernen des Steckers (1) aus der Muffe (2) zu verhindern. Wenig später öffnen sich die Ventilvorrichtungen etwa zeitgleich in Stecker (1) und Muffe (2) durch das Gegeneinanderschieben der Stirnseiten der Stoßkreuzzungen (15) und der gesamte Flüssigkeitsweg durch die Schnellverschlusskupplung wird somit freigegeben.
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Zum Öffnen der Schnellverschlusskupplung muss lediglich die Krallensperrkranzentriegelung (20) betätigt werden. Hierdurch spreizen sich die Krallen des Krallensperrkranzes (19), erheben sich radial aus der vorzugsweise gewählten Verriegelungsnut (16) und geben den Stecker (1), nachdem die Ventile durch nachlassenden Gegendruck auf den Stirnseiten der Stoßkreuzzungen (15) verschließen, aus der Muffe (2) frei. Die an Stecker (1) und Muffe (2) über Schlauchanschlüsse (6) befestigten Flüssigkeitsleitungen sind somit im geöffneten Zustand der Schnellverschlusskupplung gegen Flüssigkeitsverlust gesichert.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind in den Zeichnungen mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
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Es zeigen:
- 1 Schnittansicht der Schnellverschlusskupplung bestehend aus Stecker (1) und Muffe (2) vor dem Verbinden,
- 2 Schnittansicht der Schnellverschlusskupplung bestehend aus Stecker (1) und Muffe (2) beim Verbinden bei erster Berührung der Stirnseiten der Stoßkreuzzungen (15),
- 3 Schnittansicht der Schnellverschlusskupplung bestehend aus Stecker (1) und Muffe (2) in verbundenem und abgedichteten Zustand,
- 4 Ausschnittvergrößerung der Schnittansicht des Bereichs Muffenkörper (17) und Steckerkörper (3)
- 5 Perspektivische Aufschnittansicht von Stecker (1) und Muffe (2)
- 6 Axiale Draufsicht auf den Stecker (1) der Schnellverschlusskupplung,
- 7 Axiale Draufsicht auf die Muffe (2) der Schnellverschlusskupplung.
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Die Schnellverschlusskupplung nach den 1 bis 7 wird durch einen Stecker (1) und eine Muffe (2) gebildet, wobei das Steckergehäuse aus einem Steckerkörper (3) und einer Schlauchanschlusskappe (4) gebildet wird. Steckerkörper (3) und Schlauchanschlusskappe (4) sind vorzugsweise über ein Gewinde (5) miteinander verschraubt, das zusätzlich von innen mit einem Sicherheits-O-Ring zur Gewindedichtung (11) versehen ist. An der Schlauchanschlusskappe (4) befindet sich ein Flüssigkeitsein-/auslass (8) mit einem Schlauchanschluss (6) und ein Außengewinde für eine Überwurfmutter (7), um eine Flüssigkeitsleitung zu befestigen.
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In der Schlauchanschlusskappe (4) befindet sich eine Federhalterung (10) mit Sicherheits-O-Ring zur Gewindedichtung (11), in der das eine Ende einer Feder (12) statisch positioniert ist, wobei sich das andere Ende der Feder (12) in einem dynamischen Teil einer Federhalterung mit Stoßkreuzzunge (13) im Steckerkörper (3) befindet. Im verbundenen Zustand von Steckerkörper (3) und Schlauchanschlusskappe (4) drückt die Feder (12) einen am dynamischen Teil der Federhalterung (13) befestigten O-Ring (14) so gegen die Wandung der Senke der Flüssigkeitsleitung im Steckerkörper (3), dass kein Flüssigkeitsfluss durch den Stecker möglich ist. Wird die Stirnseite der Stoßkreuzzunge (15) Richtung Feder (12) gedrückt, ist der Flüssigkeitsfluss wieder freigegeben. Außerdem weist der Steckerkörper (3) auf seinem verjüngten Steckerteil außenseitig eine Ringnut auf, die als Verriegelungsnut für die Krallen des Krallensperrkranzes (16) dient.
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Das Muffengehäuse hingegen wird durch einen Muffenkörper (17) und eine Schlauchanschlusskappe (4) gebildet. Beide Bauteile sind auch hier vorzugsweise über ein Gewinde (5) miteinander verschraubt, das zusätzlich mit einem Sicherheits-O-Ring zur Gewindedichtung (11) versehen ist.
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Der Aufbau der Schlauchanschlusskappe (4) und der in ihr integrierten Bauteile, inklusiv Feder (12), Federhalterung (10), Sicherheits-O-Ring zur Gewindedichtung (11), dynamischer Teil der Federhalterung mit Stoßkreuzzunge (13) und O-Ring (14) als Ventildichtungsmittel, entspricht dem des Steckers (1), sodass nun noch ein Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismus konstruiert werden muss, der den Stecker (1) schnell, sicher und fest in der Muffe (2) fixiert und diesen schnell und leicht wieder freigibt.
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Hierzu wird im Muffenkörper (17) eine Dichtwandung an einer Verjüngungsstelle für den O-Ring (14) analog zum Steckerkörper (3) gebildet und für die Aufnahme des Steckerkörpers (3) ein Verriegelungs- und Entriegelungsmechanismus konstruiert, der auf einer Hülse für einen Krallensperrkranz (18), einem Krallensperrkranz (19), einer Krallensperrkranzentriegelung (20) und einer Steckerdichtung (21) mit Stützdichtung (22) basiert. Die Steckerdichtung (21) ist innenwandig konisch zulaufend und ist zusätzlich noch mit einer Stützdichtung (22) versehen.
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Werden Stecker (1) und Muffe (2) miteinander verbunden, trifft der Steckerkörper (3) auf den Krallensperrkranz (19) und biegt bei Überwindung der Federkraft der Krallen, die Krallen radial vom Steckerkörper (3) weg, bis sie in der Verriegelungsnut für die Krallen des Krallensperrkranzes (16) einrasten. Gleichzeitig wird der Steckerkörper (3) gegen die Steckerdichtung (21) geschoben und dichtet Stecker (1) und Muffe (2) an dieser Stelle ab. Inzwischen trafen sich die Stirnseiten der Stoßkreuzzungen (15) und bewegen die O-Ringe (14) in entgegengesetzter axialer Richtung, sodass nun der Flüssigkeitsweg durch die verschlossene Schnellverschlusskupplung frei ist.
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Zum Öffnen der Schnellverschlusskupplung muss lediglich die Krallensperrkranzentriegelung (20) axial Richtung Muffe (2) verschoben werden, um die Krallen des Krallensperrkranzes (19) aus der Verriegelungsnut für die Krallen des Krallensperrkranzes (16) abzuheben bzw. zu entfernen. Die Dichtungsvorgänge in der Schnellverschlusskupplung laufen nun in umgekehrter Reihenfolge ab. Die Abmaße der kompletten Verriegelungs- und Entriegelungseinheit erstrecken sich bzw. ändern sich nur wenig in radialer Richtung, sodass eine weitestgehend zylindrische Form der Schnellverschlusskupplung zu realisieren ist. Der Schließ- oder Öffnungsvorgang dauert weniger als eine Sekunde und ermöglicht, bei mit Flüssigkeit gefüllten Leitungen, einen nur sehr geringen Flüssigkeitsverlust.
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Die gesamte Schnellverschlusskupplung lässt sich vornehmlich aus kostengünstigen und leichten Materialien, wie Kunststoff, herstellen und ist insbesondere für die Schnellmontage bei Flüssigkeitskühlleitungen für elektrische und elektronische Bauteile prädestiniert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stecker der Schnellverschlusskupplung
- 2
- Muffe der Schnellverschlusskupplung
- 3
- Steckerkörper
- 4
- Schlauchanschlusskappe
- 5
- Gewinde
- 6
- Schlauchanschluss
- 7
- Außengewinde für Überwurfmutter
- 8
- Flüssigkeitsein-/auslass
- 9
- Flüssigkeitsein-/auslass
- 10
- Federhalterung
- 11
- Sicherheits-O-Ring zur Gewindedichtung
- 12
- Feder
- 13
- Stoßkreuzzunge mit dynamischem Teil der Federhalterung
- 14
- O-Ring
- 15
- Stirnseite der Stoßkreuzzunge
- 16
- Verriegelungsringnut für die Krallen des Krallensperrkranzes
- 17
- Muffenkörper
- 18
- Hülse für Krallensperrkranz
- 19
- Krallensperrkranz
- 20
- Krallensperrkranzentriegelung
- 21
- Steckerdichtung (innenwandig konisch zulaufende Ringdichtung)
- 22
- Stützdichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3005490 C2 [0005]
- DE 3039072 C2 [0005]
- DE 3313257 C2 [0005]
- DE 3406211 C2 [0005]
- DE 4025385 C2 [0005]
- DE 4035453 C2 [0005]
- DE 2460502 C2 [0005]
- EP 1985907 B1 [0005]
