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Die Erfindung betrifft eine Schnellverbindungsvorrichtung zum Kuppeln eines
Rohres an ein starres Ansatzstück.
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Um ein Rohr mit einer Einrichtung oder zwei Rohre miteinander zu verbinden, ist
es bekannt, mit Widerhaken versehene starre Ansatzstücke zu verwenden, wobei
ein starres Ansatzstück einen zylindrischen rohrförmigen Abschnitt umfaßt, der an
seiner Außenoberfläche mit hakenformigen Aufrauhungen versehen ist, welche
das Rohr festhalten und die Dichtigkeit der Verbindung gewährleisten, wenn
dieser zylindrische Abschnitt in das Rohr eingepreßt wird. Der Hauptnachteil
dieser Vorrichtungen besteht in den Schwierigkeiten bei der Montage und der
Demontage. Um nämlich einen guten Halt und eine gute Dichtigkeit zu erzielen,
müssen die Zähne eine ausreichende Höhe haben, so daß sie korrekt in die
Innenfläche des Rohres eingreifen. Daraus folgt, daß eine manuelle Montage
äußerst schwierig wird, da man erhebliche Einpreßkräfte entwickeln muß. Die
Demontage ist praktisch unmöglich aufgrund des Eindringens der Zähne in die
Rohrwand und aufgrund ihrer praktisch radial gerichteten Fläche, welche sich der
Ausreißkraft widersetzt.
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In bestimmten Anwendungsfällen ist es jedoch nützlich, wenn man das
periodische Verbinden und Lösen einer Verbindung eines Rohres mit einem starren
Ansatzstück auf einfache Weise manuell durchführen kann. Diese Vereinfachung
kann nur erhalten werden, wenn man die Höhe der Zähne deutlich verringert,
wobei dies aber zu Lasten der Qualität der Haltekraft und der Dichtigkeit zwischen
dem Ansatzstück und dem Rohr geht.
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Um den Nachteil zu beheben, ist es aus der DE-U-9 212 228 bekannt, das Rohr
nach seinem Aufstecken auf das Ansatzstück mittels einer Schelle oder eines
Ringes einzuschnüren, der außen auf das Rohr aufgesteckt und mittels
geeigneter Mittel gespannt wird.
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Diese Vorrichtungen haben befriedigende mechanische Eigenschaften. Die
Vorgänge beim Kuppeln und Entkuppeln erfordern jedoch eine gewisse Zeit für die
Handhabung der Spannmittel. Wenn außerdem die Kupplungsvorgänge und
Entkupplungsvorgänge häufig sind, führen die von der Schelle an dem Rohr jedesmal
hinterlassenen Abdrücke zu einer Abnutzung der Außenfläche des Rohres und
können schließlich zu einer Schwächung des Haltes der Halteschelle auf dem
Rohr führen.
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Man kennt ferner aus der FR-A-2 705 430 Schnellverbindungsvorrichtungen zur
Verbindung eines Rohres mit einem starren Ansatzstück, umfassend ein mit dem
starren Ansatzstück verbundenes Buchsenteil und ein am Ende des
anzuschließenden Rohres vorgesehenes rohrförmiges Zapfenteil. Das Buchsenteil hat
eine Stufenbohrung mit einem durchmessergrößeren Abschnitt, um jenseits einer
axialen Sperrvorrichtung eine Schulter des Zapfenteiles aufzunehmen. Meistens
hat das Zapfenteil einen länglichen Abschnitt mit einer äußeren zylindrischen
Fläche, die hakenförmige Aufrauhungen (beispielsweise in Form von
"Tannenbaumzähnen") hat, welche eine nicht lösbare Verbindung des Rohres mit
dem Zapfenteil gewährleisten.
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Bei dieser Art von Vorrichtung erfolgt der erste Anschluß in zwei Schritten.
Zunächst muß man das Rohr auf das Zapfenteil aufpressen und dies mit einer
erheblichen Aufpreßkraft, da die Klemmwirkung ausreichend hoch sein muß, um
eine Dichtigkeit der Verbindung zu gewährleisten. Anschließend muß man das
Zapfenteil in das Buchsenteil einführen, bis die Schulter des Zapfenteils die axiale
Sperrvorrichtung des Buchsenteils passiert hat, wobei die Dichtigkeit der
Verbindung
mit Hilfe von torusförmigen Dichtungen gewährleistet wird, die zwischen den
beiden Teilen angeordnet sind. Das Entkuppeln des Rohres erfolgt dadurch, daß
man auf die axiale Sperrvorrichtung einwirkt, um das Zapfenteil von dem
Buchsenteil zu lösen.
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Diese Art von Vorrichtung erlaubt daher das wiederholte Kuppeln und Entkuppeln
ohne eine Verschlechterung der mechanischen Qualitäten der gebildeten
Verbindung. Der Aufbau aus zwei separaten Teilen, nämlich einem Zapfenteil und
einem Buchsenteil ist jedoch unpraktisch im Gebrauch und die erste Verbindung
erfordert ein Werkzeug und eine spezielle Handhabung, um das Rohr auf das
Zapfenteil aufzupressen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellverbindungsvorrichtung
der vorstehend genannten Art anzugeben, die einen einfachen und kompakten
Aufbau hat und die in der Anwendung äußerst einfach ist, insbesondere bei dem
ersten Anschlußvorgang.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine
Schnelverbindungsvorrichtung zum Kuppeln eines Rohres an ein starres Ansatzstück vorgeschlagen mit
einem mit dem starren Ansatzstück verbundenen Buchsenteil, in dem eine
stufenförmige Bohrung ausgebildet ist, die jenseits einer zwischen zwei
Positionen verstellbaren axialen Sperrvorrichtung einen Bereich mit großem
Durchmesser hat. Diese Vorrichtung umfaßt einen Haltering, der herausnehmbar in dem
Bereich mit großem Durchmesser angeordnet ist und an seiner Innenfläche
mindestens eine Erhebung zum Festhaken hat, die ein Mittel zum axialen Verbinden
des Rohres mit dem Haltering bildet und dazu ausgebildet ist, in die Außenfläche
des Rohres einzugreifen, um den Haltering endgültig am Rohr zu fixieren, wobei
die axiale Sperrvorrichtung in einer ihrer beiden Positionen unmittelbar der
axialen Verschiebung des Halteringes in Richtung vom starren Ansatzstück weg
entgegenwirkt und in ihrer anderen Position den Haltering freigibt.
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Auf diese Weise hat man eine Vorrichtung in Form eines kompakten Teiles, wobei
der Haltering in das Buchsenteil integriert ist. Während der ersten Verbindung,
wenn das Rohr in das Buchsenteil eingeführt wird, fixiert die an dem Haltering
vorgesehene Erhebung zum Festhaken in endgültiger Weise diesen Haltering auf
dem Rohr. Diese Einführen kann manuell erfolgen insofern, als das Klemmen des
Halteringes auf dem Rohr keine Dichtigkeit gewährleisten muß. Diese wird direkt
zwischen dem Buchsenteil und dem Rohr gewährleistet. Die axiale
Sperrvorrichtung verhindert ein Entkuppeln des Rohres, indem sie sich einer axiale
Verschiebung des Halteringes in einer dem starren Ansatzstück
entgegengesetzten Richtung widersetzt. Um das mit seinem Haltering versehene Rohr zu
entkuppein, genügt es, die axiale Sperrvorrichtung zu entriegeln, um den Haltering
passieren zu lassen und das Lösen des Rohres zu erlauben, an dem der
Haltering verbleibt. Wenn man das Rohr wieder mit dem Ansatzstück kuppeln will,
genügt es, das mit seinem Ring innerhalb des Buchsenteiles versehene Rohr
aufzuschieben, bis der Ring die axiale Sperrvorrichtung passiert hat. Nach dem
Verriegeln der letzteren ist das Rohr wieder in dem Buchsenteil axial blockiert.
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Der Haltering kann eine konische Bohrung haben, die sich in Richtung auf das
starre Ansatzstück hin verjüngt und deren kleinerer Durchmesser kleiner als der
Außendurchmesser des Rohres ist. Der Ring kann aber auch mit einer
zylindrischen Bohrung versehen sein, die mindestens einen Verankerungszacken hat.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Haltering einen Spaltring, der in
einem Gehäuse angeordnet ist, das mit dem Spaltring mittels einer konischen
Kontaktfläche zusammenwirkt, die sich in Richtung auf das starre Ansatzstück
erweitert.
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Vorzugsweise hat der Haltering eine Arretiervorrichtung zum Arretieren des
Spaitringes in mindestens einer axialen Position dieses Ringes relativ zum
Gehäuse.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den
beigefügten Figuren. Es zeigen:
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Figur 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
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Figur 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Figur 1,
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Figur 3 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht der Vorrichtung im
Gebrauch,
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Figur 4 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht, welche die Vorrichtung
nach einer ersten Verbindung im entkuppelten Zustand zeigt,
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Figur 5 eine Detailschnittansicht in einer Axialebene durch eine erste
Ausführungsvariante des Halteringes,
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Figur 6 einen Teilschnitt einer zweiten Ausführungsvariante des Halteringes,
wobei der Schnitt das Einführen des Rohres bei dem ersten
Anschluß zeigt,
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Figur 7 eine der Figur 6 entsprechende Ansicht, welche den Zustand des
Halteringes bei einer auf das Rohr ausgeübten Ausziehkraft zeigt,
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Figur 8 eine der Figur 6 entsprechende Ansicht, welche den Haltering in
Verbindung mit dem Rohr zeigt,
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Figur 9 eine der Figur 7 entsprechende Ansicht einer dritten
Ausführungsvariante des Halteringes.
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Gemäß den Figuren und insbesondere den Figuren 1 bis 3 umfaßt die
Verbindungsvorrichtung ein Buchsenteil 1, das aus einem Stück mit einem starren
Ansatzstück 2 besteht, das einen Innenkanal 3 und äußere Mittel 4 hat, die als
"Tannenbaumzähne" bezeichnet werden, wobei das Ansatzstück zum Einführen
in das Innere eines nicht dargestellten Rohres bestimmt ist.
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Neben dem starren Ansatzstück 2 hat das Buchsenteil 1 mehrere Abschnitte. Ein
erster Abschnitt 5 hat eine Bohrung 6 mit einem vorgegebenen Durchmesser zur
Aufnahme des Endes eines Rohres 7, das mit dem starren Ansatzstück 2
verbunden werden soll. Ein zweiter Abschnitt 8 des Buchsenteiles 1 hat eine Bohrung 9
mit einem größeren Durchmesser als die Bohrung 6, um zwei torusförmige
Dichtungen 10 und einen Einsatz 11 zum Blockieren dieser Dichtungen aufzunehmen.
Der Innendurchmesser des Einsatzes und der der Dichtungen sind gleich bzw.
geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 6. Schließlich umfaßt das
Buchsenteil 1 einen dritten Abschnitt 12 mit einer Bohrung 13, deren
Durchmesser noch größer als jener der vorher genannten Bohrungen ist, um einen
Haltering 14 frei durchtreten zu lassen.
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An seinem nach außen offenen Ende, d.h. dem dem starren Ansatzstück 2
entgegengesetzten Ende hat der dritte Abschnitt 12 des Buchsenteils 1 einen axialen
Riegel, um das Herausziehen des Ringes 14 zu verhindern, wenn dieser korrekt
in das Buchsenteil 1 eingeführt worden ist. Dieser Riegel besteht aus einem
Sperring 15, der radial in einer offenen Aussparung des Buchsenteils 1 gleiten
kann. Wie man dies in Figur 2 erkennt, hat der Sperring 15 zwei äußere
elastische Finger 16, die das Bestreben haben, die Innenbohrung des Sperrings 15
außer Flucht mit der Achse der Bohrung 13 zu versetzen. Der Abschnitt dieser
Innenbohrung des Sperrings 15, der auf der Seite der Finger 16 liegt, hat die Form
einer Konusfläche 17, die zum starren Ansatzstück 2 hin konvergiert.
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Die radiale Aussparung für den Sperring 15 in dem Buchsenteil 1 ist in Figur 2
dargestellt. Sie wird seitlich durch zwei parallele Flanken 18 und 19 begrenzt, an
denen Abflachungen 20 und 21 des Sperringes 15 anliegen. Die Flanken 18 und
19 haben einen Vorsprung 22, der einen Anschlag für die Verschiebung eines
Vorsprunges 23 bildet, der an den seitlichen Abflachungen 20 und 21 des
Sperrrringes 15 angeordnet ist. Diese beiden Vorsprüngen verhindern somit das
Ausschieben des Sperrings 15 nach außen aus seiner Aussparung unter der Wirkung
der elastischen Finger 16, welche die Bohrung des Sperrringes 15 um einen Wert
e relativ zur Bohrung 13 versetzt halten. Man erkennt ferner, daß das für das
Buchsenteil 1 und/oder den Sperring 15 verwendete Material hinreichend
elastisch ist, um das Einführen des Sperringes 15 in seine Aussparung zu
ermöglichen, wobei die in Form von "Tannenbaumzähnen" ausgebildeten
Vorsprünge 22 und 23 aneinander gleiten.
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Der Haltering 14 hat eine konische Bohrung 24 und ist innerhalb der Bohrung 13
derart angeordnet, daß diese konische Bohrung zum starren Ansatzstück 2 hin
konvergiert. Außerdem ist der kleinere Durchmesser der konischen Bohrung
geringfügig kleiner als der Durchmesser des Rohres, wogegen der größere
Durchmesser gleich oder geringfügig größer als derselbe Durchmesser ist. In der Praxis
werden die besten Ergebnisse mit einer konischen Oberfläche erhalten, deren
Halbwinkel am Scheitel zwischen 2 und 6º liegt und vorzugsweise für ein
Polyamidrohr 4º beträgt. Für Rohre mit herkömmlichen Abmessungen, d.h. mit einem
Außendurchmesser von einigen Zentimetern bis einigen Decimetern, wird der
beste mechanische Halt erreicht für eine Differenz der Größenordnung von
einigen Zehn Millimetern zwischen dem Außendurchmesser des Rohres und dem
kleineren Durchmesser des Halteringes 14.
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Während der Erstverbindung des Rohres 7 mit dem Buchsenteil 1 wird der
Haltering 14 in die Bohrung 13 eingesetzt. Man führt das Rohr 7 in Richtung des
Pfeiles A in der Figur 1 in das Buchsenteil 1 ein, in dem seine Außenoberfläche an
der konischen Fläche 24 der Bohrung des Halteringes 14, den torusförmigen
Dichtungen 10 und der Bohrung 6 gleitet. Wenn das Rohr 7 das Ende seiner
Bahn erreicht, ist die Verbindung hergestellt. Dieser Zustand ist in Figur 3
dargestellt.
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Um das Rohr 7 von dem Buchsenteil 1 zu trennen, genügt es, auf den Sperring 15
entgegen der Wirkung der elastischen Finger 16 zu drücken, wie dies durch den
Pfeil B in Figur 4 dargestellt ist. Der Haltering 14 wird somit freigegeben und das
Rohr 7 kann herausgezogen werden, wie dies durch den Pfeil C dargestellt ist.
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Um das Rohr 7 wieder mit dem Buchsenteil 1 zu verbinden, genügt es, das Rohr
mit seinem Haltering 14 in das Buchsenteil 1 in Richtung des Pfeiles D
einzuschieben. Beim Durchtritt des Halteringes 14 durch den Sperring 15 bildet die
Konusfläche 17 eine Rampe, um die Achsen der Bohrung des Sperringes 15 und der
Bohrung 13 in Flucht miteinander zu bringen, wobei der Sperring 15 radial gegen
die Wirkung der elastischen Finger 16 verschoben wird, bis der Haltering 14 in
der Bohrung 13 jenseits des Sperringes 15 liegt. Die Finger 16 entspannen sich
anschließend und der Sperring nimmt wieder seine freie Stellung ein, d.h. seine
relativ zur Bohrung 13 exzentrische Stellung, in der er einen Anschlag bildet, der
das Herausziehen des Halteringes 14 verhindert. Die so hergestellte Verbindung
und die Vorrichtung sind in Figur 3 dargestellt.
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In Figur 5 wurde eine erste Ausführungsvariante des Halteringes dargestellt, der
hier mit dem Bezugszeichen 114 versehen ist. Dieser Ring hat einen geschlitzten
Ring 115, der in einem Gehäuse 116 montiert ist, welches mit dem Ring 115 über
eine konische Kontaktfläche zusammenwirkt, die zum starren Ansatzstück 2 hin
divergiert. Der geschlitzte Ring 115 hat ferner eine zylindrische Innenbohrung
117, die mit zwei Ringrippen 118 versehen ist, die in dem Ring 115 nach innen
vorstehen mit einem Innendurchmesser, der geringfügig kleiner als der
Außendurchmesser des Rohres 7 ist. Ferner hat das Gehäuse 116 an jedem seiner
axialen Enden innere Schultern 119 bzw. 120, welche eine axiale Bewegung des
geschlitzten Ringes 115 innerhalb des Gehäuses 116 begrenzen.
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Während eines ersten Anschlusses des Rohres an das starre Ansatzstück wird
das Rohr in den Haltering 114 eingeführt und gleitet an den Ringrippen 118 des
geschlitzten Ringes 115, wobei es letzteren in Richtung auf das starre
Ansatzstück verschiebt, wie dies durch den Pfeil E in Figur 5 dargestellt ist. Da die
Kontaktfläche zwischen dem Ring 115 und dem Gehäuse 116 konisch ist, bewirkt
diese Verschiebung eine Spreizung des geschlitzten Ringes 115, was wiederum
das Einführen des Rohres erleichtert und ein Verkratzen der Außenoberfläche
des Rohres durch die Rippen 118 verhindert. Nach dem vollständigen Einführen
des Rohres in das Buchsenteil der Vorrichtung zwingt jeder Versuch, das Rohr
herauszuziehen, den geschlitzten Ring 115 zu einer Verschiebung weg von dem
starren Ansatzstück, d.h. in der zum Pfeil E entgegengesetzten Richtung. Diese
axiale Verschiebung wird aufgrund der Konizität der Kontaktfläche zwischen dem
Ring 115 und seinem Gehäuse 116 von einem Zusammenpressen des
geschlitzten Ringes begleitet, was die Haltewirkung des Ringes auf dem Rohr 7 verstärkt.
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In den Figuren 6 bis 8 hat man eine Teilansicht einer zweiten
Ausführungsvariante des in Figur 5 dargestellten Halteringes wiedergegeben. Dieser Haltering wird
hier mit dem Bezugszeichen 214 bezeichnet und hat in derselben Weise wie
vorher einen geschlitzten Ring 215 in einem Gehäuse 216. Diese Gehäuse ist
hier mit zwei Schultern 219 bzw. 220 ausgestattet und der geschlitzte Ring 215
hat eine zylindrische Innenbohrung 217, die mit einem ringförmigen Zahn 218
versehen ist. Der geschlitzte Ring 215 hat ferner eine Rastnase 221, die
gegenüber der Schulter 219 des Gehäuses 216 frei vorspringt. Diese Rastnase 221 hat
ein abgerundetes Ende und die Schulter 220 ist mit einer Schrägfläche versehen,
welche eine für dieses Ende bestimmte Rampe bildet.
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Während eines ersten Anschlusses des Rohres 7 an das starre Ansatzstück wird
das Rohr 7 in den Haltering 214 eingeschoben, wie dies durch den Pfeil F in Figur
6 symbolisiert ist. Diese Rohr gleitet mit seiner Außenfläche an dem Zahn 218
entlang und nimmt dabei den geschlitzten Ring 215 in Richtung auf die Schulter
220 des Gehäuses 216 mit. Da die Kontakifläche zwischen dem Ring 215 und
seinem Gehäuse 216 konisch ist, wird die Axialverschiebung von einer Spreizung
des geschlitzten Ringes 215 aufgrund seiner eigenen Elastizität begleitet, was
das Einschieben des Rohres 7 erleichtert und das Verkratzen seiner Außenfläche
durch den Zahn 218 verhindert. Nach dem vollständigen Einschieben des Rohres
7 in das Buchsenteil der Vorrichtung führt jede Ausübung einer Auszugskraft auf
das Rohr 7 entsprechend dem Pfeil G in Figur 7 aufgrund eines Druckes im Rohr
7 oder aufgrund eines manuell ausgeübten Zuges dazu, daß der Ring 215 mit
dem Rohr 7 aufgrund des Zusammenwirkens seines Zahnes 218 mit der
Außenfläche des Rohres mitgenommen wird. Wenn das Gehäuse 216 an dem Sperring
15 anschlägt, gleitet das abgerundete Ende der Rastnase 221 über die Rampe
der Schulter 219, wobei sich die Rastnase 221 elastisch verformt. Wenn die
Rastnase 221 die Schulter 219 passiert, schnappt sie unter der Wirkung ihrer
eigenen Elastizität in ihre freie Position zurück. Gleichzeitig wird wegen der
konischen Form der Kontaktfläche zwischen dem Ring und seinem Gehäuse die
Axialbewegung des Ringes 215 von einem Zusammenpressen dieses Ringes
begleitet, was die Verankerung des Ringes 215 an dem Rohr 7 verstärkt. Der
Haltering 214 befindet sich somit in einer in Figur 7 dargestellten Stellung. Wenn
die auf das Rohr 7 in Auszugsrichtung wirkende Kraft unterbrochen wird, hat die
Eigeneastizität des geschlitzten Ringes 215 die Neigung, diesen in Richtung auf
die Schulter 220 zurückzustellen Die Rastnase 221 bildet nun aber einen
Anschlag für eine Axialverschiebung des Ringes 215 in dieser Richtung, wie dies in
Figur 8 dargestellt ist. Auf diese Weise wird die Spannung des geschlitzten
Ringes 215 auf dem Rohr 7 beibehalten, was die Verankerung des Halteringes 214
an dem Rohr 7 zu sichern erlaubt, selbst wenn die von diesen beiden Elementen
gebildete Anordnung aus dem Buchsenteil 1 der Vorrichtung herausgezogen wird.
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In der Figur 9 hat man eine Teilansicht einer dritten Ausführungsvariante des
Halteringes wiedergegeben. Dieser Ring wird hier mit dem Bezugszeichen 314
bezeichnet und hat wie vorher einen geschlitzten Ring 315, der innerhalb eines
Gehäuses 316 angeordnet ist, wobei die beiden Ringe eine im wesentlichen
konische Kontaktfläche haben. Der Ring 315 hat eine zylindrische Bohrung 317, die
mit zwei ringförmigen Zähnen 318 versehen ist. Ferner ist der geschlitzte Ring
315 hier an seiner konischen Außenfläche mit einer Verzahnung 321 versehen.
Ebenso hat das Gehäuse 316 an seiner konischen Innenfläche eine Verzahnung
322, die mit der Verzahnung 321 des geschlitzten Ringes 315 zusammenwirkt.
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Nach dem vollständigen Einführen des Rohres 7 in das Buchsenteil 1 der
Vorrichtung bewirkt jede in Auszugsrichtung auf das Rohr wirkende Kraft eine
Axialverschiebung des geschlitzten Ringes 315 in das Innere des Gehäuses 316
hinein und somit ein Zusammenpressen desselben um das Rohr. Diese
Axialverschiebung erfolgt durch ein Gleiten der Verzahnung 321 relativ zur Verzahnung
322 derart, daß diese Verschiebung und somit das Spannen des Ringes 315 um
das Rohr irreversibel sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt,
sondem umfaßt im Gegenteil jede Vorrichtung mit den wesentlichen Merkmalen, die
in den Ansprüchen aufgeführt sind.