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Die
Erfindung betrifft ein Verbindungs- und Anschlussstück für Wellrohre,
mit einem Spritzguss-Gehäuse
aus Kunststoff, welches einen Kernhohlraum zur Aufnahme eines Wellrohrendes
sowie zur Durchführung
von Kabeln aufweist und einen Gewindestutzen, welcher vorgefertigt
ist und durch Umspritzen teilweise in das Gehäuse integriert und mit diesem
verbunden ist.
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Verbindungs-
und Anschlussstücke
dieser Art sind beispielsweise aus CH-A-645 448 bekannt. Die dort
beschriebene Anschlussarmatur umfasst ein Gehäuse mit einem Hohlraum zur
Aufnahme eines Endes eines Wellrohres. Im Gehäuse ist ein Durchbruch vorgesehen,
in welchen in radialer Richtung ein Sperrelement eingesteckt wird
und damit das Wellrohre gehalten und positioniert wird. An dem vom Wellrohr
abgewendeten Ende der Armatur ist ein Gewindestutzen angeordnet,
welcher zum Einschrauben in ein Gehäuseteil oder zur Verbindung
mit einer anderen Armatur dient. Derartige Armaturen können in
an sich bekannter Weise abgewinkelt sein oder andere Ausführungsformen
aufweisen. Der Kernhohlraum ist durch die ganze Armatur geführt und
dient dazu, Kabel, welche beispielsweise durch das Wellrohr geschützt werden,
durch die Armaturen zu führen.
Armaturen dieser bekannten Art sind zumeist vollständig aus
Kunststoff hergestellt und werden im Spritzgussverfahren einstückig hergestellt.
Bei Armaturen, welche hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt
sind, besteht bei dieser Ausführungsform die
Gefahr, dass die Gewindestutzen beschädigt werden oder abbrechen.
Es sind deshalb auch Ausführungsformen
bekannt, bei welchen der Gewindestutzen aus Metall vorgefertigt
wird und anschliessend im Spritzgussverfahren vom Gehäuse teilweise umspritzt
wird. Derartige Ausführungsformen
haben jedoch den Nachteil, dass der metallische Gewindestutzen allfällige durchgeführte Kabel
beschädigen kann
und dann zusätzlich
ein Kurzschluss entstehen kann. Es ist deshalb notwendig, die Durchlassöffnung des
metallischen Gewindestutzens ebenfalls mit Kunststoff auszuspritzen,
was zu erheblichen Mehraufwendungen führt. Im Weiteren besteht auch die
Gefahr, dass der metallische Gewindestutzen korrodieren kann.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungs-
und Anschlussstück
mit einem Gewindestutzen zu schaffen, bei welchem der Gewindestutzen
hohe Belastungen aufnehmen kann und trotzdem keine Beschädigungsgefahr
für die durchgeführten Kabel
besteht und dabei auch die Herstellung der Armatur vereinfacht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der
abhängigen
Ansprüche.
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Gemäss der Erfindung
wird ein Kunststoff-Gewindestutzen vorgefertigt und während des Spritzgiessens
des Gehäuses
durch Umspritzen teilweise in dieses Gehäuse integriert. Dabei besteht
der Gewindestutzen aus einem thermoplastischen Kunststoff, welcher
mit Glasfasern verstärkt
ist und einen Zug-E-Modul von mindestens 10 kN/mm² aufweist.
Gewindestutzen aus einem Material dieser Art weisen eine wesentlich
höhere
Festigkeit auf als das Material, aus welchem das Gehäuse gespritzt
ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Beschädigungen oder Zerstörungen des
Gewindestutzens verhindert werden. Armaturen, wie sie beispielsweise
in CH 645 448 beschrieben sind, werden normalerweise aus einem Kunststoff
hergestellt, welcher einen Zug-E-Modul von etwa 1 bis 3 kN/mm² aufweist.
Für die
Herstellung des Gehäuses
wird beispielsweise ein Kunststoff aus der Gruppe der Polyamide
verwendet und es erweist sich als vorteilhaft, auch für den Gewindestutzen
einen thermoplastischen Kunststoff aus der Gruppe der Polyamide
zu wählen.
Thermoplastische Kunststoffe, welche mit Glasfasern verstärkt sind,
sind teurer und auch schwieriger zu verarbeiten und sie sind deshalb nicht
für die
Herstellung des gesamten Gehäuses
einer Armatur geeignet. Gewindestutzen welche aus relativ einfachen
zylinderförmigen
Konstruktionselementen aufgebaut sind, lassen sich aber aus einem
derartigen hochfesten Material kostengünstig herstellen.
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Das
Verbinden des hochfesten, vorgefertigten Gewindestutzens mit dem
Gehäuse
erfordert besondere Massnahmen, damit beim Umspritzen eine kraft-
und/oder formschlüssige
Verbindung entsteht. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Gewindestutzen
an dem in das Gehäuse
integrierten Bereiche eine flanschförmige Schulter aufweist und
in dieser Schulter mindestens eine radiale Ringnute angeordnet ist.
Durch diese vorteilhafte Konstruktionsweise werden zwei radiale
Rippen gebildet, welche nach dem Umspritzen in das Gehäuse eingreifen.
Dadurch wird eine feste Verbindung zwischen Gehäuse und Gewindestutzen gebildet.
In dieser Ringnute sind in vorteilhafter Weise Querrippen angeordnet,
welche die beiden radialen Rippen der Schulter miteinander verbinden.
Diese Querrippen dienen als Verstärkung. Eine vorteilhafte Ausbildung
des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass mindestens ein Teilbereich der
Schulter entlang des Umfanges sägezahnartig ausgebildet
ist und mindestens ein Teil dieser Zähne in Richtung des Umfanges
gegeneinander gerichtet sind. Die Verbindung zwischen Gewindestutzen
und Gehäuse
wird durch diese Ausbildung zusätzlich
verstärkt
und es können
auch große
Drehmomente übertragen
werden. Gemäss
einer besonderen Ausführungsform
steht die gegen das Gewinde gerichtete Stirnfläche der Schulter am Gewindestutzen,
oder ein Teilbereich davon, in axialer Richtung über die Endfläche des
Gehäuses
vor. Wird der Gewindestutzen in ein Gegenstück eingeschraubt, so bietet
diese Ausführungsform
Gewähr,
dass die axialen Kräfte, welche
durch die Verschraubung, bzw. das Gewinde erzeugt werden, vom vorstehenden
Schulterbereich des Gewindestutzen aufgenommen werden und das Gegenstück nicht
am Gehäuse
aufliegt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in die gegen
das Gewinde gerichtete Stirnfläche
der Schulter am Gewindestutzen eine Ringnute zur Aufnahme eines
Dichtungsringes eingearbeitet. Die Seitenwände der Ringnute sind dabei
so angeordnet, dass sie in einem spitzen Winkel zur Längsachse
des Gewindestutzens verlaufen. Dadurch wird Gewähr geleistet, dass ein eingelegter
Dichtungsring, z.B. ein O-Ring, in der Ringnute gehalten wird und
bei der Montage nicht herausfällt.
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Die
erfindungsgemässe
Lösung
Ist nicht nur für
gerade Verbindungs- und Anschlussstücke geeignet, sondern auch
für abgewinkelte
Adapter oder andere Konstruktionsformen von Verbindungs- und Anschlussstücken. Dabei
ist Gewähr
geleistet, dass Kabel, welche durch das Wellrohr und die mit dem
Wellrohr verbundene erfindungsgemässe Armatur geführt werden,
nicht mit Metall in Kontakt kommen können. Die Gefahr von Beschädigungen
von durchgeführten
Kabeln wird minimiert und es können
keine Kurzschlüsse
entstehen. Da keine metallischen Elemente vorhanden sind wird auch
jegliche Gefahr von Korrosion vermieden. Zudem lassen sich sowohl
das Gehäuse
wie auch der Gewindestutzen und der vollständige zusammen gefügte Adapter
durch Spritzgiessen, bzw. Kunststoffverarbeitung herstellen und es
bedarf keiner mechanischen Bearbeitung, bzw. Herstelleinrichtung.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die schematisch dargestellten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Teil-Längsschnitt
durch ein erfindungsgemässes
Verbindungs- und Anschlussstück,
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2 einen Teil-Längsschnitt
mit einer speziellen Dichtungsanordnung, und
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3 einen vorgefertigten Gewindestutzen in
perspektivischer Ansicht.
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1 zeigt einen Längsschnitt
durch ein erfindungsgemässes
Anschlussstück 2 mit
einem in den Kernhohlraum 5 eingesteckten Ende 6 eines Wellrohres 1.
Dieses Wellrohrende 6 ist mit Hilfe eines Sperrelementes 3 im
Gehäuse 4 des
Anschlussstücks 2 gehalten
und festgestellt. Dieses Sperrelement 3 ist U-förmig ausgestaltet
und durch eine Öffnung
im Gehäuse 4 gesteckt. Über Rippen 23 greift das
Sperrelement 3 in Wellentäler 22 am Mantel 21 des
Wellrohres 1. Beim Zusammenstecken des Wellrohres 1 mit
dem Anschlussstück 2 wird
das Ende 6 des Wellrohres 1 von der Stirnseite 7 her
in den Kernhohlraum 5 des Gehäuses 4 eingeschoben.
Am inneren Ende des Kernhohlraumes 5 ist eine Dichtung 8 eingelegt,
welche das Wellrohr 1 gegenüber dem Gehäuse 4 abdichtet. In
Richtung der Längsachse 9 gesehen,
ist an dem der Stirnseite 7 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 4 ein
Gewindestutzen 10 angeordnet. Dieser Gewindestutzen 10 ist
fest mit dem Gehäuse 4 verbunden.
Dazu weist der Gewindestutzen 10 am hinteren Bereich 11 eine
flanschförmige
Schulter 12 auf, welche mindestens teilweise in das Gehäuse 4 eingreift.
Diese Schulter 12 weist eine Ringnute 13 auf und
zwei umlaufende Rippen 17, 18. Mindestens ein
Teilbereich der Schulter 12, im dargestellten Beispiel
die Rippe 18, ist entlang des Umfanges sägezahnartig
ausgebildet, um die Verbindung zum Gehäuse 4 zu verbessern.
Die Schulter 12 des Gewindestutzens 10 ist dabei
so in das Gehäuse 4 eingefügt, dass
die Stirnfläche 15 über die
Endfläche 16 des
Gehäuses 4 vorsteht.
Am freien Ende ist der Gewindestutzen 10 mit einem Aussengewinde 14 versehen.
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Das
Gehäuse 4 besteht
aus einem thermoplastischen Kunststoff, im dargestellten Beispiel
Polyamid 6. Dieses Material weist normalerweise einen Zug-E-Modul
von ca. 1 bis 3 kN/mm² auf.
Das Gehäuse 4 wird
dabei durch Spritzgiessen geformt. Der Gewindestutzen 10 besteht
ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff der Gruppe der
Polyamide. Erfindungsgemäss
handelt es sich dabei um ein Material, welches mit Glasfasern verstärkt ist
und einen Zug-E-Modul von mindestens 10 kN/mm² aufweist. Im beschriebenen
Beispiel wird als Rohmaterial ein teilkristallines, partiell aromatisches
Copolyamid mit dem Namen „Grivory" der Firma EMS verwendet. Dieses
spezielle Material weist in trockenem Zustand einen Zug-E-Modul von 23 kN/mm² auf. Der
Gewindestutzen 10 wird als Einzelstück aus diesem glasfaserverstärkten Kunststoff
gespritzt. Dieses Bauteil weist gegenüber dem Gehäuse 4 eine wesentlich
höhere
Festigkeit auf, wodurch Gewähr
geleistet wird, dass hohe Zugkräfte
und hohe Einschraubkräfte
aufgenommen werden können.
Zur Herstellung des vollständigen
Anschlussstückes 2 wird
der vorgefertigte Gewindestutzen 10 in die Spritzform für das Gehäuse 4 eingelegt
und beim Spritzen dieses Gehäuses 4 die Schulter 12 mindestens
teilweise umspritzt. Dadurch entsteht eine form- und/oder kraftschlüssige, feste Verbindung
zwischen dem Gewindestutzen 10 und dem Gehäuse 4.
Das Material des Gehäuses 4 verzahnt
sich dabei mit der Ringnute 13 und den Rippen 17, 18 der
Schulter 12 des Gewindestutzens 10. Das erfindungsgemässe Anschlussstück 2 besteht
somit vollständig
aus Kunststoff und weist keinen metallischen Teil auf. Werden beispielsweise
Kabel durch das Wellrohr 1 und das Anschlussstück 2 geführt, so können diese
nicht beschädigt
werden und es können
auch keine Kurzschlüsse
entstehen. Da sowohl der Gewindestutzen 10 als auch das
Gehäuse 4 und auch
das verbundene Anschlussstück 2 durch
Spritzgiessen hergestellt werden, entsteht auch ein Kostenvorteil.
Dieser wird noch verstärkt
durch den Umstand, dass alle Produktionsvorgänge auf Kunststoffmaschinen
erfolgen können.
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2 zeigt ein Anschlussstück 2,
dessen Gewindestutzen 10 in eine Bohrung in einer Wandung 30 eines
Bauelementes eingesteckt ist. Bei der hier dargestellten Ausführungsform
ist in die Stirnfläche 15 der
Schulter 12 eine Ringnute 24 eingearbeitet. Diese
Ringnute 24 ist dazu bestimmt, einen Dichtungsring 25,
im dargestellten Beispiel in der Form eines O-Ringes, aufzunehmen.
Die Seitenwände 26, 27 dieser
Ringnute 24 sind gegen die Längsachse 9 geneigt
und sie bilden mit dieser einen spitzen Winkel 28. Durch
diese schräg
gestellten Seitenwände 26, 27 wird
bewirkt, dass der eingelegte Dichtungsring 25 bei der Montage
nicht aus der Ringnute 24 herausfällt. Zwischen der Wandung 30 und
der Stirnfläche 15 ist
zusätzlich
eine Dichtung 29 eingelegt. Diese Ausführungsform des Anschlussstückes 2 ist
besonders für
Spritzwasser beständige
Anschlüsse
geeignet.
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In 3 ist ein vorgefertigter
Gewindestutzen 10 in perspektivischer Ansicht dargestellt.
Dabei ist der Gewindestutzen 10 als Einzelteil dargestellt und
zwar vor dem Umspritzen bei der Herstellung des Gehäuses 4.
An der gegen das Gewinde 14 gerichteten Stirnfläche 15 ist
die Ringnute 24 erkennbar, mit einer schräg verlaufenden
Seitenwand 27. Daran anschliessend sind am Mantel der Schulter 12 die
Rippe 17, die Ringnute 13 und die Rippe 18 ausgebildet.
Die beiden Rippen 17 und 18 sind durch Querrippen 33 in
der Nute 13 teilweise miteinander verbunden. Diese Querrippen 33 dienen
der Verstärkung.
Die Rippe 18 ist entlang des Mantelbereiches sägezahnartig
ausgebildet. Dabei ist ein Teil der Sägezähne 19 in Richtung
des Pfeiles 31 gerichtet und ein zweiter Teil der Sägezähne 20 in
Richtung des Pfeiles 32. Durch diese Anordnung der gegeneinander
gerichteten Sägezähne 19, 20 wird
eine optimale Verankerung des Gewindestutzens 10 im Gehäuse 4 gewährleistet.