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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement mit dem eine Leitung z.B. mit einer Vorrichtung und/oder mit einer anderen Leitung verbunden werden kann.
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Derartige Verbindungselemente sind grundsätzlich bekannt. Sie umfassen beispielsweise ein Gehäuse, das einen zwischen einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung liegenden Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Abschnitts der Leitung aufweist. In der Regel nimmt der Aufnahmeraum zumindest ein Fixierungsmittel zum Fixieren, insbesondere lösbaren Fixieren des Leitungsabschnitts in dem Gehäuse und ein in axialer Richtung des Aufnahmeraums zwischen dem Fixierungsmittel und der Ausgangsöffnung angeordnetes Dichtelement zum außenseitigen Umgreifen des Leitungsabschnitts auf.
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Oftmals weist der Aufnahmeraum einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines Endabschnitts des Leitungsabschnitts auf, der sich in einer axialen Richtung des Aufnahmeraums über das Dichtelement hinaus zu der Ausgangsöffnung hin erstreckt. Dieser Aufnahmeabschnitt erleichtert das sichere Einführen des Leitungsabschnitts. Er ist herkömmlicherweise recht lang ausgeführt, so dass ein Endabschnitt der Leitung ein gutes Stück über das Dichtelement hinausragt. Diese Ausgestaltung wurde bisher als vorteilhaft angesehen, da der Überstand eine gewisse Toleranz bereitstellt, so dass ein Zurückziehen des Endabschnitts - z.B. aufgrund einer Druckbeaufschlagung der Leitung und/oder bei einem auf die Leitung wirkenden Zug -keine negativen Auswirkungen auf die Qualität der Verbindung der Leitung mit dem Verbindungselement hat (z.B. unerwünschte Leckagen).
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Derartige Verbindungselemente sind jedoch recht lange Bauteile.
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Die vorliegende Findung stellt sich daher zur Aufgabe, ein kostengünstig herstellbares Verbindungselement schaffen, das zuverlässig ist und das gleichzeitig eine kompakte Bauform aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsmäßig wurde erkannt, dass der vergleichsweise große Überstand des Endabschnitts der Leitung über das Dichtelement hinaus überflüssig oder sogar nachteilig ist. Es stehen nämlich inzwischen effiziente Fixierungsmittel zur Verfügung, die einem auf die Leitung wirkenden Zug - innerhalb der zu erwartenden Grenzen - und/oder einer Druckbelastung der Leitung zuverlässig widerstehen und die bei einem Eingriff mit der Leitung selbst kaum Zug auf die Leitung ausüben. Mit anderen Worten wurde erkannt, dass die Fixierungs- und Führungsproblematik der Leitung in dem Aufnahmeraum trotz zunehmend verbesserter Fixierungsmittel immer noch überbewertet wird.
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Außerdem hat der herkömmlicherweise bewusst gewünschte, vergleichsweise große Überstand zur Folge, dass der entsprechende Aufnahmeabschnitt ebenfalls vergleichsweise groß ist. Dies wiederum bedeutet, dass ein Totraum, der sich in radialer Richtung zwischen einer Außenwand der Leitung und einer Innenwand des Aufnahmeabschnitts und in axialer Richtung zwischen der Ausgangsöffnung und der Dichtung ausbildet, ebenfalls vergleichsweise groß ist.
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Erfindungsgemäß wird zur Behebung dieser Nachteile vorgeschlagen, dass der Aufnahmeabschnitt eine Längserstreckung von bis zu oder weniger als die Hälfte einer axialen Erstreckung des Dichtelements aufweist. Dadurch wird eine kompaktere Bauform des Verbindungselements geschaffen, die gleichzeitig einen nur geringen Totraum aufweist.
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Grundsätzlich ist es möglich, die axiale Erstreckung des Aufnahmeabschnitts auch auf 0 zu reduzieren. Die axiale Erstreckung üblicherweise verwendeter Dichtelemente ist bei vielen Anwendungen nämlich ausreichend, um auch bei geringfügigen axialen Bewegungen des Endabschnitts noch für eine zuverlässige Abdichtung zu sorgen. Oftmals ist der Endabschnitt der Leitung jedoch nicht perfekt zugeschnitten. Dieses Problem tritt insbesondere bei Schläuchen auf. Das Vorsehen eines vergleichsweise kleinen Aufnahmeabschnitts ist daher oftmals von Vorteil. Er nimmt nämlich Ungleichmäßigkeiten in der Ausgestaltung des Endabschnittes auf.
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Es hat sich dabei überraschenderweise erwiesen, dass der Aufnahmeabschnitt nicht länger sein muss, als die Hälfte der axialen Erstreckung des Dichtelements. In vielen Fällen sind auch kürzere Aufnahmeabschnitte ausreichend, die beispielsweise eine axiale Erstreckung oder Längserstreckung von 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10% oder sogar nur 5% der axialen Erstreckung des Dichtelements aufweisen. Die im konkreten Anwendungsfall optimale Dimensionierung des Aufnahmeabschnitts kann in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Dichtelements und der Leitung (jeweils z.B. hinsichtlich Material und Länge, Durchmesser und/oder Querschnittsfläche/-form) sowie der zu erwartenden Belastungen gewählt werden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Bevorzugt beträgt die axiale Erstreckung des Aufnahmeabschnitts mindestens 5%, 7%, 10%, 12%, 15%, 20% oder 25 % der axialen Erstreckung des Dichtelements. Vorteilhafte Bereiche für die Längserstreckung des Aufnahmeabschnitts sind beispielsweise: 50%-5%, 50%-10%, 50%-15%, 50%-20%, 50%-25%, 40%-5%, 40%-10%, 40%-15%, 40%-20%, 30%-5%, 30%-10%, 30%-15%, 30%-20% der axialen Erstreckung des Dichtelements.
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Gemäß einer Ausführungsform stützt sich das Dichtelement an einer Schulter ab, die ein der Ausgangsöffnung abgewandtes Ende des Aufnahmeabschnitts begrenzt. Alternativ oder zusätzlich kann ein axialer Anschlag für den Endabschnitts des Leitungsabschnitts vorgesehen sein, der ein der Ausgangsöffnung zugewandtes Ende des Aufnahmeabschnitts begrenzt, insbesondere wobei der Anschlag die Ausgangsöffnung definiert. Unter „Begrenzen“ ist in diesem Zusammenhang auch zu verstehen, dass durch die Schulter bzw. den axialen Anschlag eine axiale Lage des entsprechenden Endes des Aufnahmeabschnitts definiert wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verbindungselement, insbesondere gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, mit einem Gehäuse, das einen zwischen einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung liegenden Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Leitungsabschnitts aufweist, der ein Fixierungsmittel zum Fixieren, insbesondere lösbaren Fixieren des Leitungsabschnitts in dem Gehäuse und ein in axialer Richtung des Aufnahmeraums zwischen dem Fixierungsmittel und der Ausgangsöffnung angeordnetes Dichtelement zum außenseitigen Umgreifen des Leitungsabschnitts aufnimmt, wobei sich das Dichtelement an einer in dem Aufnahmeraum ausgebildeten Schulter abstützt und/oder in dem Aufnahmeraum ein axialer Anschlag für einen Endabschnitt des Leitungsabschnitts ausgebildet ist und wobei eine radial nach innen gerichtete Erstreckung der Schulter und/oder des axialen Anschlags in Umfangsrichtung variiert und/oder wobei die Schulter und/oder der axiale Anschlag in Umfangsrichtung gesehen Unterbrechungen aufweisen. Diese Ausgestaltung der Schulter und/oder des axialen Anschlags kann ein Spülen des Totraums erleichtern, weshalb das entsprechende Verbindungselement gerade auch in hygienesensitiven Bereichen vorteilhaft einsetzbar ist.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass die Schulter und der axiale Anschlag in axialer Richtung des Aufnahmeraums im Wesentlichen in der gleichen Position oder Lage angeordnet sind. Insbesondere definieren sie eine gemeinsame Anschlagebene. Bei dieser Ausführungsform können die Schulter und der axiale Anschlag durch ein gemeinsames strukturelles Element gebildet sein, z.B. durch einen Ansatz oder mehrere Ansatzabschnitte, an dem sich das Dichtelement und der Endabschnitt abstützen können. In vielen Fällen erweist sich jedoch - wie bereits erläutert - ein „kurzer“ Aufnahmeabschnitt der vorstehend beschriebenen Art als vorteilhaft, wobei die Schulter und der axiale Anschlag den Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme eines Endabschnitts des Leitungsabschnitts definieren.
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Insbesondere weist der Aufnahmeraum im Bereich des Dichtelements einen größeren Querschnitt als im Bereich des Aufnahmeabschnitts auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verbindungselements ist zwischen dem Fixierungsmittel und dem Dichtelement ein Führungselement zur Führung des Leitungsabschnitts angeordnet, das ein separates Bauteil bildet oder das mit dem Fixierungsmittel einstückig ausgebildet ist oder an diesem befestigt ist. Das Fixierungsmittel kann mehrstückig ausgebildet sein, insbesondere wobei des Fixierungsmittel ein mit dem Leitungsabschnitt zusammenwirkendes Klemmelement umfasst, das in axialer Richtung zwischen einer Hülse und einem Stützring geklemmt ist.
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Das Dichtelement kann einen O-Ring und/oder eine Formdichtung umfassen und/oder in den Aufnahmeraum eingespritzt sein. Das Dichtelement kann durch einen 2-Komponenten-Spritzguss geformt sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsform unter Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung und
- 3 und 4 noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine Verbindungselement 10 mit einem ein- oder mehrstückigen Gehäuse 12. Das Verbindungselement 10 ist bezüglich einer Symmetrieebene S im Wesentlichen spiegelsymmetrisch und bezüglich einer Längsachse L im Wesentlichen drehsymmetrisch aufgebaut. Es dient zur Verbindung zweier Leitungen (nicht gezeigt), beispielsweise zweier flexibler Schläuche. Es versteht sich, dass das Verbindungskonzept im Prinzip auf ein Verbindungselement für jeden Leitungstyp anwenden lässt. Außerdem kann das Verbindungselement auch eine Art Adapter oder Stecker sein, durch den eine Leitung mit einer anderen Vorrichtung verbindbar ist.
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Da das Element 10 symmetrisch ist, wird im Nachfolgenden zur Vermeidung von Wiederholungen nur der unter der Ebene S liegende Teil des Elements 10 beschrieben.
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Das Gehäuse 12 weist einen Aufnahmeraum 14 mit einer Eingangsöffnung 13E und einer Ausgangsöffnung 13A auf. Er nimmt eine Klemmeinrichtung 16 auf. Die Einrichtung 16 ermöglicht ein lösbares Verbinden des Elements 10 mit einer Leitung. Sie umfasst eine Hülse 18, die in den Aufnahmeraum 14 eingepresst wird. Mit der Hülse 18 ist ein Stützring 20 gekoppelt, z.B. mittels eines geeigneten Hinterschnitts. In Richtung der Längsachse L gesehen ist zwischen der Hülse 18 und dem Ring 20 ein Krallenring 22 geklemmt, um diesen in seiner axialen Lage zu sichern. In die Hülse 18 ist ein Lösering 23 eingesetzt, dessen Funktion nachfolgend noch genauer erläutert wird. Zur Montage des Elements 10 können die Komponenten 18, 20, 22, 23 vormontiert und anschließend gemeinsam in den Raum 14 eingebracht werden.
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Optional kann ein hülsenartiges Führungselement zwischen dem Ring 20 und einer Dichtung 24 angeordnet sein, das die Führung des Endabschnitts der Leitung bei dessen Einführung in das Element 10 verbessert. Das Führungselement kann ein separates Bauteil sein oder kann auch an dem Stützring 20 ausgebildet oder befestigt sein.
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Der Stützring 20 stützt sich in axialer Richtung an der Dichtung 24 ab, die sich wiederum an einer Schulter 28 abstützt. Eine axiale Bewegung des Rings 20 wird durch einen Ringanschlag 26 begrenzt. In axialer Richtung zwischen der Schulter 28 und der Öffnung 13A weist der Raum 14 einen Aufnahmeabschnitt 30 auf. Die Öffnung 13A ist kleiner als der Durchmesser des Abschnitts 30, so dass an dessen ausgangsseitigen Ende ein Anschlag 32 gebildet wird, der - wie die Schulter 28 - gerundete Kanten aufweist. Der Aufnahmeabschnitt 30 wird in axialer Richtung eingangsseitig somit durch die Schulter 28 und ausgangsseitig durch den Anschlag 32 definiert. Seine axiale Erstreckung A ist kleiner als eine axiale Erstreckung D der Dichtung 24. Der Quotient A/D ist ½ oder kleiner. Er kann grundsätzlich auch 0 sein, hat bevorzugt aber einen Wert von zumindest z.B. 0.05, 0.1 oder 0.15. Eingangs wurden diesbezüglich beispielhaft weitere Werte bzw. Wertebereiche genannt, die sich ebenfalls als geeignet erweisen können.
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Zur Fixierung der Leitung wird diese in die den Lösering 23 eingeführt und in axialer Richtung so weit vorgeschoben (in 1 nach oben), bis der Endabschnitt der Leitung an dem Anschlag 32 anschlägt. Die Dichtung 24 legt sich dabei außenseitig um den Endabschnitt, um den Bereich des Raums 14 zwischen der Dichtung 24 und der Öffnung 13A gegenüber dem eingangsseitigen Teil des Raums 14 zuverlässig abzudichten. Da der Abschnitt 30 zwischen der Öffnung 13A und der Dichtung 24 relativ klein ist, ist der schwer zu reinigende Totraum des Elements 10 ebenfalls vergleichsweise klein. Der Abschnitt 30 kompensiert nachteilige Effekte, die mit einem unsauber abgetrennten Endabschnitt der Leitung einhergehen.
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Die gegenüber einer Senkrechten auf der Längsachse L geneigt angeordneten Krallen des Rings 22 gestatten ein Einführen der Leitung, verhindern aber zuverlässig ein unbeabsichtigtes Herausziehen. Da der Endabschnitt der Leitung in den Abschnitt 30 und damit in Einführrichtung über die Dichtung 24 hinaus ragt, führen minimale axiale Bewegungen der Leitung entgegen der Einführrichtungen - z.B. aufgrund Zugbelastung und/oder Druckbelastung der Leitung - nicht zu Leckagen.
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Durch eine axiale Betätigung des Löserings 23 in Einführrichtung werden die Krallen des Rings 22 zurückgebogen, so dass die Leitung wieder entfernt werden kann.
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Es versteht sich, dass auch alternative Klemm- bzw. Fixierungsmechanismen oder -methoden (auch zur permanenten Fixierung der Leitung) zu Einsatz gelangen können. Gleiches gilt für die Ausgestaltung der Dichtung 24. Sie ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein O-Ring. Sie kann aber auch eingespritzt sein und/oder eine andere geometrische Ausgestaltung (z.B. Querschnittsform, Längserstreckung, ...) aufweisen.
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2 zeigt beispielhaft, dass sich das Erfindungskonzept auch ohne weiteres in anderen geometrischen Ausgestaltungen eines Verbindungselements 10 einsetzen lässt, hier bei einem Umlenkstück.
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3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform des Verbindungselements 10. Die Schulter 28 wird durch in Umfangsrichtung des Aufnahmeraums 14 verteilt angeordnete Schulterabschnitte 28' gebildet. Die Schulter 28 weist somit Unterbrechungen auf. Wie weit die Abschnitte 28' nach radial innen ragen, welche Erstreckung die Abschnitte 28' oder die Unterbrechungen in Umfangsrichtungen aufweisen, wie sie in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und wie sie geometrisch geformt sind, kann den Anforderungen entsprechend gewählt werden.
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Dies gilt auch für die Ausgestaltung des Anschlags 32, der diskrete Anschlagsegmente 32' umfasst, die in Umfangsrichtung durch entsprechende Unterbrechungen voneinander getrennt sind. Die Segmente 32' ragen weiter nach radial innen als die Abschnitte 28'.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbindungselement
- 12
- Gehäuse
- 13E
- Eingangsöffnung
- 13A
- Ausgangsöffnung
- 14
- Aufnahmeraum
- 16
- Klemmeinrichtung
- 18
- Hülse
- 20
- Stützring
- 22
- Krallenring
- 23
- Lösering
- 24
- Dichtung
- 26
- Ringanschlag
- 28
- Schulter
- 28'
- Schulterabschnitt
- 30
- Aufnahmeabschnitt
- 32
- Anschlag
- 32'
- Anschlagsegment
- S
- Symmetrieebene
- L
- Längsachse
- A
- axiale Erstreckung des Aufnahmeabschnitts
- D
- axiale Erstreckung der Dichtung
