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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Kupplung zur Verbindung einzelner Elemente eines Fluidströmungssystems
und ist dadurch gekennzeichnet, dass die entweder mit einem O-Ring
oder mit einer Packung zur Erzielung einer Abdichtung, die die Leckage
von durchströmendem
Fluid verhütet,
eingesetzt werden kann.
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In der Vergangenheit war es notwendig
eine bestimmte Konstruktion der Kupplungsteile zu verwenden, wenn
die Absicht bestand, eine Packung zur Herstellung einer Abdichtung
einzusetzen und eine andere Bauart zu benutzen, wenn ein O-Ring
zur Herstellung einer solchen Dichtung verwendet wird. Demgemäß bestand
für einen
Benutzer, der Bedarf an Ventilen oder anderen Gegenständen hatte,
die für
bestimmte Anwendungszwecke Kupplungen mit packungsartigen Dichtungen
erforderten und für
andere Anwendungszecke Dichtungen der O-Ring Art benötigten,
die Notwendigkeit, abhängig
davon, ob der beabsichtigte Einsatzzweck eine Kupplung mit einer
Packung zur Erzielung der Abdichtung oder mit einem O-Ring zur Herstellung
der Abdichtung erforderlich machte, eine unterschiedliche Bevorratung von
Teilen aufrecht zu erhalten. Verschiedene Ausführungsformen von Kupplungen
oder Ventileinrichtungen dieser Art sind in der
DE 96 58 38 C, der US-A-3,712,614,
der US-A-5,388,805 und der WO/A/9967501 geoffenbart. Von diesen
Veröffentlichungen
veranschaulicht die
DE 96 58 38 C
eine Schraubverbindung, die eine Schraubmuffe aufweist, welche ein
zylindrisches Rohr umschließt
und ein Außengewinde
sowie eine Anlage-Stirnseite aufweist. Ein zur Aufnahme eines Endes
des Rohres eingerichteter Körper
trägt ein
Innengewinde, das mit dem Außengewinde
der Muffe in Eingriff steht. Ein an einem seiner Enden einen axial
sich erstreckenden Nasenabschnitt tragender Dichtring ist abgedichtet
zwischen die zylindrische Außenwandfläche des
Rohrs und einem schrägen
Wandteil des Körpers
eingefügt. Bei
dieser Verbindung kann kein Dichtring nach Art eines gebräuchlichen
O-Rings verwendet werden.
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Zusammenfassung
der vorliegenden Erfindung
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Die vorliegende Erfindung, wie sie
in Patentanspruch 1 definiert ist, verwendet eine Konstruktion,
die es erlaubt, die gleichen Kupplungsteile sowohl mit Packungsmaterial
zur Herstellung einer Abdichtung zu verwenden, wenn der Endverbrauchszweck
diese Art Dichtung erforderlich macht als auch sie mit einem O-Ring
zu benutzen, wenn der Endverwendungszweck zur Erzielung der Abdichtung
einen O-Ring erfordert.
Die vorliegende Erfindung ist besonders zweckmäßig für Kupplungen, die bei Ventilen
in Klimaanlagen eingesetzt sind; sie verfügt jedoch über ein breites Anwendungsgebiet
auch bei anderen Arten von Fluidströmungseinrichtungen.
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In der Zeichnung:
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1 ist
eine schematische Schnittdarstellung, die zur Verwendung mit Packungsmaterial
eingerichtete Kupplungsteile nach dem Stand der Technik veranschaulicht;
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2 ist
eine Darstellung ähnlich 1, jedoch unter Veranschaulichung
von zum Stand der Technik gehörenden
Kupplungsteilen, die zur Verwendung mit O-Ringen ausgelegt sind;
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3 ist
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die eine erfindungsgemäße Kupplung
veranschaulicht, welche mit einem O-Ring zur Herstellung der Abdichtung
eingesetzt ist;
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4 ist
eine Ansicht ähnlich 3 unter Veranschaulichung
der gleichen Bauelemente, die aber mit einem Packungsmaterial eingesetzt
sind;
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5 ist
eine Seitenansicht, im Schnitt, des Körperteils eines Klimaanlagenventils,
welches das erfindungsgemäße Kupplungsmerkmal
aufweist;
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6 ist
ein vergrößerter Ausschnitt
des in 5 dargestellten
Körperteils;
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7 ist
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines zusammengebauten
Klimaanlagenventils, welches das Kupplungsmerkmal der vorliegenden
Erfindung enthält.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Bezugnehmend auf 3 ist dort eine zum Stand der Technik
gehörende
Kupplung 10 einer Bauweise dargestellt, wie sie als Teil
eines Ventils eingesetzt wird, das eine längs einer Achse verlaufende
Spindel 12 aufweist, wobei die Spindel zwischen einer Offen-
und Geschlossen-Stellung verdrehbar ist. Das Ventil weist einen
die Spindel 12 umschließenden Körper 14 und eine Packungsmutter 16 auf,
die in den Körper 14 eingeschraubt
ist. Der Körper 14 hat
eine Innenwand 18 und eine nach außen weisende Schulter 20,
auf die ein axial verlaufender Absatz 22 folgt, der sich
an ein Innengewinde 28 anschließt, das bis zur Stirnseite 15 des
Körpers 14 verläuft. Die
Packungsmutter 16 weist einen nach innen weisenden zylindrischen
Wandabschnitt 30 auf, der von einer äußeren Stirnseite 17 zu
einer an dem Packungsmaterial anliegenden Stirnseite sich erstreckt, die
durch einen schrägen
Wandabschnitt 32 gebildet ist, der in einer von der äußeren Stirnseite 17 weg weisenden
Richtung sich nach außen
zu kelchartig erweitert. Die Packungsmutter 16 trägt ein Außengewinde 34,
das mit dem Innengewinde 28 des Körpers 14 verschraubt
ist.
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Der Körper 14 und die Packungsmutter 16 wirken
mit der Spindel 12 so zusammen, dass sie einen Hohlraum
begrenzen, in dem Packungsmaterial 36 angeordnet ist. Wenn
die Packungsmutter 16 unter Verkleinerung der Größe des Hohlraums,
in dem das Packungsmaterial 36 angeordnet ist, in den Körper 14 eingeschraubt
wird, presst sie das Packungsmaterial 36 gegen die Schulter 20,
wobei der schräge Wandabschnitt 32 der
Packungsmutter 16 den anschließenden Bereich des Packungsmaterials 36 axial
gegen die Radialschulter 20 und außerdem nach innen in abdichtende
Anlage an die Spindel 12 andrückt. Durch dieses Zusammenpressen
wird das Packungsmaterial 36 auch nach außen in abdichtender
Anlage an den axial sich erstreckenden Absatz 22 und an
das Gewinde 28 des Körpers 14 abdichtend
angepresst.
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2 veranschaulicht
den Aufbau einer Bauart einer bekannten Kupplung, die zur Verwendung
mit O-Ringen bestimmt ist. In 2 ist
ein Körper 38 dargestellt,
der die Spindel 12 umschließt und in den eine Packungsmutter 40 eingefügt ist.
Die Packungsmutter 40 ist mit dem Körper 38 verschraubt und
erstreckt sich von einer außen
liegenden Stirnseite 14 bis zu einer O-Ring Anlagestirnfläche 42.
Die Packungsmutter 40 ist mit einer nach außen weisenden
Ringnut 44 ausgebildet, in die ein erster O-Ring 45 eingelegt
ist. Der Körper 38 weist
eine in geringem Abstand von der Spindel 12 liegende, zylindrische Wandfläche 39,
eine Radialschulter 46 und einen sich axial davon erstreckenden,
nach innen weisenden zylindrischen Wandabschnitt 48 auf.
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Von der O-Ring-Anlagestirnseite 42 der
Packungsmutter geht an der radial äußeren Seite eine kurze, zylindrische
Wand 43 ab, die eine an der Radialschulter 46 des
Körpers 38 anliegende
Stirnfläche
trägt.
Die O-Ring-Anlagestirnseite 42 der
Packungsmutter 40 wirkt mit der Radialschulter 46 des Körpers 38 zusammen,
um entlang der Innenfläche der
kurzen zylindrischen Wand 43 und der Spindel 12 einen
Hohlraum zu begrenzen, in den ein zweiter O-Ring 50 eingesetzt
ist. Der erste O-Ring 45 liegt dichtend an dem zylindrischen
Wandabschnitt 48 des Körpers
an, während
der zweite O-Ring 50 an der Radialschulter 46 des
Körpers 38,
an der O-Ring-Anlagestirnseite 42 der Packungsmutter 40 und
an der Spindel 12 abdichtend anliegt.
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Bezugnehmend auf die 3 bis 7 sind
dort Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kupplung als Teil eines
Ventils 50 einer Bauart dargestellt, wie sie bei Klimaanlagen
Verwendung findet. Das Ventil 50 weist einen oberen Körper 52 und
einen hart angelöteten
oder sonst wie angefügten
unteren Körper 53 auf,
die sich zusammen von einer ersten Stirnseite 54 zu einer
zweiten Stirnseite 55 erstrecken. Der untere Körper 53 verläuft von
der zweiten Stirnseite 55 zu einer innen liegenden Stirnfläche 61,
die in dem oberen Körper 52 liegt.
Der obere und der untere Körper 52, 53 erstrecken
sich längs
eine Achse A und begrenzen einen Durchgangskanal, in dem eine verdrehbare Ventilspindel 60 angeordnet
ist, um den Durchfluss von Kühlmittel
zwischen einer von der zweiten Stirnfläche 55 begrenzten
Strömungsöffnung und
einem radialen Kanal 56 zu steuern. Die Ventilspindel 60 weist
einen verbreiterten Kopf 62 und einen länglichen zylindrischen Abschnitt 64 auf.
In die Öffnung an
der zweiten Stirnseite 55 ist ein erstes Kupferrohr 57 hart
eingelötet,
während
ein zweites Kupferrohr 58 in die von dem radialen Kanal 56 begrenzte Öffnung hart
eingelötet
ist. Die Rohre 57, 58 können an andere Teile einer
Klimaanlage angeschlossen sein. Der obere Körper 52 ist außerdem mit
einem Füllkanalelement 59 zum
Einbringen von Kühlmittel
versehen.
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Die Ventilspindel 60 ist
in den oberen Körper 52 eingeschraubt
und in diesem so verdrehbar, dass sie eine Axialbewegung zwischen
einer in 7 veranschaulichten
Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung ausführen kann,
in der ihr breiter Kopf 62 an der inneren Stirnseite 61 des
unteren Körpers 53 anliegt.
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Mit dem oberen Körper 52 ist an dessen
erster Stirnseite 54 eine Packungsmutter 70 verschraubt,
die einen zylindrischen Abschnitt 64 der Ventilspindel 60 in
engem Abstand umschließt,
um so eine Dreh- und Axialbewegung der Ventilspindel 60 darin
zu ermöglichen.
Die Packungsmutter 70 erstreckt sich von einer ersten Stirnseite 71 zu
einer Anlagestirnseite 72, die etwa rechtwinklig zu der
Achse A verläuft.
Sie trägt
eine nach innen weisende Zylinderwand 73, die in geringem
Abstand von der Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 64 liegt und ein Außengewinde 74,
das mit dem Innengewinde 51 des oberen Körperteils 52 verschraubt
ist.
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Einwärts von dem Gewinde 51 ist
der obere Körper 52 mit
einer kurzen, nach innen weisenden zylindrischen Wandfläche 78 ausgebildet,
auf die ein schräger
Wandabschnitt 80 folgt, der unter einem Winkel in dem Bereich
von 30° bis
60° und
vorzugsweise etwa 45° zu
der Achse A angeordnet ist. Der Wandabschnitt 80 verläuft in einer
von der ersten Stirnseite 54 weg weisenden Richtung schräg nach innen
zu der Achse A hin. Daran schließt sich eine längliche
Schrägfläche 82 an,
die bezüglich
der Achse A unter einem Winkel von 7° bis 20° und vorzugsweise von etwa 10° angeordnet
ist. Die längliche Schrägfläche 82 fällt nach
innen zu der Achse A hin ab und erstreckt sich von dem schrägen Wandabschnitt 80 zu
einer radial nach innen weisenden Schulter 84. Wie ohne
Weiteres aus den 3 und 4 zu ersehen, wirken die
zylindrische Wandfläche 78,
der schräge
Wandabschnitt 80, die längliche Schrägfläche 82 und
die Radialschulter 84 des oberen Körperteils 52 mit dem
zylindrischen Abschnitt 64 der Ventilspindel 60 und
der Anlage-Stirnseite 72 der Packungsmutter 70 derart
zusammen, dass sie einen Hohlraum begrenzen, in den entweder ein
gebräuchlicher
O-Ring 86, wie in 3 dargestellt,
oder ein Packungsmaterial 88 eingesetzt werden kann, wie dies
in 4 veranschaulicht
ist.
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Die Packungsmutter 70 weist
einen kurzen nach außen
weisenden zylindrischen Abschnitt 75 auf, der sich an die
Anlagestirnseite 72 derart anschließt, dass eine scharfe Eckkante 76 ausgebildet wird.
Der kurze zylindrische Abschnitt 75 weist einen solchen
Durchmesser auf, dass die Eckkante 74 an dem schrägen Wandabschnitt 80 anliegt,
unter der Voraussetzung natürlich,
dass die Mutter 70 so tief in den oberen Körper 52 eingeschraubt
ist, dass sich diese Anlage ergibt. Dies ist die in 3 veranschaulichte Stellung, wobei ein
gebräuchlicher
O-Ring 86 in den Hohlraum eingesetzt ist. Wenngleich die
Anlagestirnseite 72 der Packungsmutter 70 an dem
O-Ring 86 zur Anlage kommt und diesen in dichtende Anlage zwischen
der länglichen
Schrägfläche 82 und
der Außenfläche 64 der
Ventilspindel 60 einpresst, so wird der O-Ring 86 beim
Verdrehen der Packungsmutter 70 zweckmäßigerweise doch nicht an der
Schulter 84 zur Anlage gebracht, weil angestrebt wird,
einen Raum zwischen dem O-Ring 86 und der Schulter 84 frei
zu lassen, um ein Ausweichen des O-Rings 86 bei der Benutzung
des Ventils 50 zu ermöglichen. Wichtig
ist jedoch, an dem O-Ring 86 eine zweckentsprechende Abdichtung
zwischen der länglichen Schrägwand 82 und
dem zylindrischen Abschnitt 64 der Ventilspindel 60 zu
erreichen. Die Anordnung der länglichen
Schrägfläche 82 unter
einem Winkel im Bereich von 7° bis
20° gestattet
es eine solche Abdichtung in einfacher Weise zu erzielen. Die Anlage der
Eckkante 86 der Packungsmutter 70 an dem schrägen Wandabschnitt 80 des
oberen Körpers 52 verhütet eine
Beschädigung
des O-Rings zufolge eines übermäßigen Zusammendrückens, während sie Platz
für dessen
Aufweitung lässt.
Die Anlage der Eckkante 76 an dem schrägen Wandabschnitt 80 verhütet sicher
die Ausbildung eines Spaltes durch den der O-Ring 86 beim
Druckaufbau ausweichen könnte.
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Bezugnehmend auf 4 ist dort die gleiche Kupplung bei Verwendung
mit einer Packung 88 dargestellt. Die Packung 88 kann
entweder dergestalt sein, dass sie entsprechend der allgemeinen
Gestalt des von den Flächen 78, 80, 82, 84 des
oberen Körpers
52, dem zylindrischen Abschnitt 64 der Spindel 60 und
der Anlagestirnseite 72 der Packungsmutter 70 begrenzten
Hohlraum vorgeformt ist oder es kann sich um eine billigere Art
von Packung handeln, die bei der Herstellung eine rechteckige Querschnittsgestalt
aufweist und die erst beim strammen Festziehen der Packungsmutter
an dem oberen Körper 52,
bei in diesen eingesetzter Packung 88, deformiert und entsprechend
der Gestalt des Hohlraums verformt wird. Aus 4 ist zu entnehmen, dass vorzugsweise
eine Packung verwendet wird, die eine so große Querschnittsgestalt aufweist,
dass sich eine Abdichtung ergibt, bevor die Packungsmutter 70 bis
zu einer Stellung eingeschraubt ist, in der die Eckkante 76 an
dem schrägen
Wandabschnitt 80 anliegt. Demgemäß steht, wie dies aus 4 zu entnehmen ist, die
Eckkante 76 im Abstand von der Schrägfläche 80. Es ist nicht
erforderlich einen Raum für
die Aufweitung der Packung 88 vorzusehen.
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Für
den Fachmann liegen viele Abwandlungen auf der Hand. Demgemäß ist der
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung lediglich durch den Schutzumfang
der beigefügten
Patentansprüche
bestimmt.