DE9116330U1 - Quetschkupplung für flexible Schläuche - Google Patents

Quetschkupplung für flexible Schläuche

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Description

5.März 1992
L-Ki/Ki
S&H Fabricating and Engineering, Inc. Lake Mary, Florida
Quetschkupplung für flexible Schläuche
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Schlauchverbindungen mit Fittingen und insbesondere solche Verbindungen für den Gebrauch in Hochdruckleitungssystemen wie sie z.B. in Kraftfahrzeugklimaanlagen vorhanden sind.
Flexible verstärkte Schläuche wurden immer schon zur Verbindung verschiedener Bauteile von Kraftfahrzeugklimaanlagen verwendet. Typischerweise wurden diese Schläuche mit Nippeln oder Fittingen versehen, welche ein Endstück aufweisen, das in das Ende des flexiblen Schlauches einsetzbar ist, wobei das Ende des Schlauches mit einer Hülse umgeben ist, die radial zusammengepreßt oder gewürgt wird, um den Schlauch zwischen der Hülse und dem Fitting einzuklemmen. Um sowohl die mechanische Belastbarkeit der Kupplung als auch ihre Dichtfähigkeit heraufzusetzen, wurde häufig eine Vielzahl von ringförmigen Rippen an dem Fitting vorgesehen.
Erst kürzlich wurde ein zusammengesetztes verstärktes Schlauchmaterial entwickelt, welches im Gegensatz zu herkömmlichen Arten von verstärkten Schlauchkonstruktionen signifikante Vorteile in bezug auf Kosten, Gewicht und geringere Durchlässigkeit von herkömmlich in Automobilklimaanlagen verwandten Kältemitteln aufweist, wie z.B. Kältemittel, die chlorierte Fluorkohlenwasserstoffe enthalten und unter dem Warenzeichen Freon 12 und Freon 134A der Firma
Dupont vertrieben werden. Typische Kältemittel, welche auch für die Anwendung mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, werden in dem US-Patent Nr. 4,758,366 offenbart. Der zusammengesetzte Schlauch weist eine Seele auf, die aus einem thermoplastischen Material gefertigt ist, wie es z.B. Polytetrafluoräthylen ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es geringe Speichereigenschaften und eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen die Beaufschlagung mit Druck aufweist. Während die Schlauchkonstruktion billiger in der Herstellung ist und weniger Gewicht hat, erweisen sich durch das Vorhandensein der Seele aus dem besagten Material verschiedene Verfahren, flüssigkeitsdichte Dichtungen mit Fittingen zu bilden, als relativ unakzeptabel, da wegen der geringen Druckbeständigkeit der Seele die Tendenz zu Leckagen zunimmt. Insbesondere wenn die gegenwärtig bekannten Verfahren zur Sicherung von Endverbindungsstücken in derart zusammengesetzten Schläuchen angewandt werden, lassen die durch die aufgewürgte Hülse aufgebrachten Druckkräfte nach, weil das Material, aus dem die Seele besteht, dazu neigt, bei höheren Betriebstemperaturen, denen es normalerweise ausgesetzt ist, zu fließen. Dies wiederum reduziert den Dichteffekt und kann das Austreten des Kältemittels als Gas bewirken. Die normalen Betriebstemperaturen, denen solche Schlauchverbindungen, die in Kraftfahrzeugklimaanlagen eingebaut sind, ausgesetzt sind, betragen zwischen minus 20 0F und ungefähr 250 0F. Gestalterische Eigentümlichkeiten machen es erforderlich, daß solche Schlauchverbindungen genausogut bei Temperaturen von minus 40 0F bis 300 0F einsetzbar sind. Die höheren Temperaturen rühren hauptsächlich daher, daß die Anordnung des Systems sich in der Nähe des Motors befindet, und daß die Verdichtung des Gases zusätzliche Hitze erzeugt. Um eine effektive Dichtung über längere Zeit zu erhalten, kann man sich nicht vollständig auf das mechanische Verschließen der thermoplastischen Seele verlassen. Dies wird z.B. in den US-Patenten Nr. 4,106,526; 4,11,469; 4,142,554; 4,305,608 und dem deutschen Patent Nr. 1,64770 gezeigt.
Vielmehr ist es bekannt, daß mechanische Verschlußsysteme, wie oben erwähnt, mit einem sekundären Dichtsystem in Gestalt eines elastischen Dichtelementes zu ergänzen. Beispiele solcher Schlauchverbindungen werden in den US-Patenten Nr. 2,453,997; 2,797,111; 3,578,360; 3,990,729; 4,039,212 und dem englischen Patent Nr. 1,083,741 gezeigt.
Keines der zuvor erwähnten Schlauchverbindungsdichtsysteme richtet sich vollständig in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht nach den bekannten strengen Erfordernissen für Schlauchverbindungen in Kraftfahrzeugklimaanlagen, die zur Folge haben, daß über einen Zeitraum vom 12 Jahren keine Leckage von Kältemitteln auftreten darf.
Die vorliegende Erfindung erfüllt die oben erwähnten Erfordernisse. Sie tut dies durch die Verwendung eines extrem wirkungsvoll gestalteten primären "Lebens"-Dichtsystems, welches einen O-Ring zusammen mit einem gleichermaßen wirkungsvollen mechanischen Verschlußsystem verwendet, wobei
(i) die Seele in einem solchen Maße am Fließen gehindert wird, daß die primäre Dichtung nicht beeinträchtigt wird und (ii) die Tendenz der Seele, sich bei ansteigenden Betriebstemperaturen auszudehnen, die Aufrechterhaltung einer wirkungsvollen sekundären Dichtung im mechanischen Verschlußsystem bewirkt.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen, die speziell für Kraftfahrzeugklimaanlagen angepaßt ist, bestehend aus einem flexiblen Schlauch mit einer Seele, die aus elastischem gasundurchlässigen thermoplastischen Material hergestellt ist, einem rohrförmigen Fitting, der ein Endteil aufweist, das von dem einen Ende der Seele aufgenommen wird und einer Hülse, die die äußere Fläche des Schlauches umgibt, wobei das Endteil in axialem Abstand eine Mehrzahl von ringförmigen Rippen aufweist, die jeweils einen im wesentlichen dem Fitting gleichen Durchmesser besitzen und vorzugsweise von
gleicher Breite sind. Vorzugsweise sind die Rippen in gleichem Abstand zueinander entlang der Achse des Fittings angebracht. Die ringförmigen Rippen weisen ein paar Dichtrippen und eine ringförmige Dichtringaussparung auf, die zwischen den Dichtungsrippen angeordnet ist, wobei die Dichtringaussparung eine vorbestimmte Tiefe hat, um einen vorher bestimmten Druck auf die Verbindung zu ermöglichen. Die Dichtrippen weisen zwei Seitenwände auf, die die Breite der Auskehlung für die Dichtung bestimmen. Ein ringförmiges elastisches Dichtelement wird in die Dichtringaussparung eingepaßt und greift in die innere Oberfläche der Seele. Die Hülse ist an einer Mehrzahl von im wesentlichen ringförmig mit Abstand voneinander angeordneten Stellen radial nach innen verformt, um radial nach innen gerichtete Verschlußrippen zu bilden, welche Klemmkräfte auf den Schlauch ausüben und dabei den Schlauch auf dem Fitting sichern. Das elastische Dichtelement ist zentral und axial zwischen einem Paar der Verschlußrippen der Hülse angeordnet, während die Dichtrippen des Fittings ein Mittel sind, um die Klemmkräfte die durch die Quetschrippen der Hülse aufgebracht werden abzuleiten, wobei der Druck des elastischen Dichtelementes im wesentlichen unbeeinflußt bleibt.
Somit liefert die vorliegende Erfindung ein extrem wirtschaftliches und wirkungsvolles Mittel, das die Vorteile verwirklicht, die durch das zusammengesetzte Schlauchmaterial mit thermoplastischer Seele offenbart werden, im Bereich der Hochdruckflüssigkeiten, wie z.B. bei Kraftfahrzeugklimaanlagen.
30
Außerdem ist die vorliegende Erfindung auch für die Anwendung in Verbindung mit Sicherungsfittingen an den Enden von anderen Arten von Schläuchen und Flüssigkeitsleitungen geeignet, speziell an solchen, die ein geringes Speicher-5 vermögen und eine geringe Druckbeständigkeit aufweisen.
Zusätzliche Vorteile und Möglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich.
5
Fig. 1 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Schlauchverbindung,
Fig. 2 ist eine Ansicht des rohrförmigen Endteils der Schlauchverbindung aus Fig. 1,
Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht des Teiles, welches in Fig. 2 mit A bezeichnet ist,
Fig. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht des Segmentes,
welches in Fig. 1 mit B bezeichnet ist und die Anordnung der primären elastischen Dichtung bei Raumtemperatur zeigt, und
Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilansicht des Segmentes,
welches in Fig. 1 mit B bezeichnet ist und die primäre elastische Dichtung bei höheren Temperaturen zeigt.
Unter Bezug auf die Bezeichnungen wird insbesondere in den Fig. 1 und 2 eine Anordnung der verbesserten Schlauchverbindung entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt, die grundsätzlich mit 10 bezeichnet wird. Die Schlauchverbindung 10 besteht aus einem Fitting 12 mit einem Ende 14, welches vom Endbereich des Schlauches 16 aufgenommen wird. Eine Hülle 18 ist an einem Ende des Fittings 12 befestigt. Der Rest der Hülle 18 überlappt den Schlauch 16 im wesentlichen auf der ganzen Länge des Endes 14 und wird in einer Art und Weise, die nachfolgend beschrieben wird, auf den Schlauch gewürgt, um die Verbindung zu sichern und abzudichten.
Wie im einzelnen in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, besteht das Fittingende 14 aus einem verlängerten im allgemeinen zylindrischen Körper, der eine Mehrzahl von im Abstand voneinander angebrachten ringförmigen radial nach außen herausstehenden Rippen 20, 22 auf seiner äußeren Fläche aufweist, welche nahe an einem Ende angebracht sind. Jede der Rippen ist durch Seitenwände 24 begrenzt, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Fittings 12 herausragen. Eine Verjüngung von weniger als 5 ° reicht aus und kann insbesondere nützlich sein, wenn die Rippen 20, 22 gewalzt werden. Eine ringförmige Dichtungsaussparung 26, welche so beschaffen ist, daß sie ein elastisches Dichtelement 28, vorzugsweise in Gestalt eines O-Rings aufnehmen und in Position halten kann, ist zwischen den Rippen 20, welche Dichtrippen darstellen, angeordnet. Zwischen den Rippen 20, 22 auf den beiden entgegengesetzten Seiten der Dichtringaussparung 2 6 sind Verschlußauskehlungen 30 angeordnet. Jede der Rippen 20, 22 ist von gleichem Durchmesser und hat den Nenndurchmesser des Fittings 12. Das Fittingende kann deshalb abgespant oder gewalzt werden. Wenn es gewalzt wird, ist es wünschenswert, daß der äußere Durchmesser der Rippen so genau wie möglich dem restlichen Durchmesser des Fittings 12 entspricht.
Am äußeren Ende des Fittings ist ein Übergangsstück geformt, welches ein verjüngtes Endteil 32 und eine Führungsfläche 34 aufweist, welche den gleichen äußeren Durchmesser wie die Rippen 20, 22 besitzt.
Das andere Ende des Fittings 12 (nicht gezeigt) ist von herkömmlicher Gestalt und kann z.B. ein verlängertes hexagonal geformtes Teil aufweisen, welches für das Ansetzen eines Schraubenschlüssels geeignet ist, dem gestufte Absätze und ein geschraubtes Teil folgen, das angepaßt ist, um dichtend in ein anderes Teil der Kraftfahrzeugklimaanlage einzugreifen, welches grundsätzlich mit 40 bezeichnet wird. Diese Teile können auch andere gewünschte Einrichtungen sein,
um eine Verbindung zu anderen Teilen des Systems, in welchem die Kupplung für Schlauchverbindungen benutzt wird, herzustellen.
Der Schlauch 16 besteht, wie gezeigt, aus verstärktem zusammengesetztem Material, wobei dieses aus einer äußeren Schicht 42 aus geeignetem synthetischen Gummimaterial, wie z.B. Styrolbutadien, und einer Zwischenschicht 44 aus geeignetem Verstärkungsmaterial besteht, die dazwischen angeordnet ist. Das Verstärkungsmaterial kann aus gewobener Faser, wie es z.B. Nylon oder Polyestergewebe ist, oder dergl. bestehen. Ebenso ist eine Seele 46 vorgesehen, welche aus geeignetem thermoplastischen Material, wie z.B. Nylon, Teflon, welches ein eingetragenes Warenzeichen der Firma DuPont ist, Polyäthylen oder ähnlichem Material bestehen. Es ist die Anwesenheit dieses Materials, aus dem die Seele besteht, welches sowohl die zuvor erwähnten Vorteile dieser Art von Schlauchkonstruktion gewährleistet, als auch die zuvor erwähnten Probleme aufwirft, eine lange beständige, dauerhafte und wirtschaftliche flüssigkeitsdichte Dichtung zu erzeugen.
Der Schlauch 16 ist auf dem Fitting 12 durch ein deformierbares zylindrisches Hülsenelement 18, welches das Endteil des Schlauches umgibt, gesichert und angepaßt, um gequetscht, gewürgt oder in anderer Art und Weise an einer Vielzahl von in axialem Abstand auf dem Fitting 12 angeordneten Stellen 48 nach innen gepreßt zu werden, um den Schlauch 16 zwischen den Fitting 12 und das zusammengedrückte Hülsenelement 18 zu klemmen. Nachdem das passiert ist, wird sich an jeder der gequetschten Stellen 48 eine radial nach innen gerichtete Quetschrippe 50 und eine zentral angeordnete Erhebung 52 zwischen den gequetschten Stellen 48 formen. Es ist zu erwähnen, daß jede der Quetschrippen 50 direkt zwischen einer betreffenden Verschlußauskehlung 30 angeordnet ist, und daß das primäre Dichtelement 28 direkt unter einer der Erhebungen 52 angeordnet ist. Es wird ebenso erwähnt, daß das axiale
Ausmaß der Quetschungen an den Stellen 48 annähernd die gleiche Breite der Verschlußauskehlungen hat, um eine Quetschrippe zu erzeugen, deren Scheitel annähernd gleich der axialen Länge einer jeden Verschlußauskehlung ist.
5
Um die vorliegende Erfindung zusammenzusetzen, wird zuerst das Dichtelement 28 ausgedehnt und in der Dichtaussparung 2 6 positioniert, wobei ein Teil dieses Dichtelementes radial über die Dichtrippen 20 herausragt, was vom Ausmaß des Druckes, für den die Kupplung gestaltet ist, abhängt. Danach wird der Schlauch 16 auf dem Fitting 12 gestülpt. Vorzugsweise wird der innere Durchmesser des Schlauchs geringfügig kleiner sein als der äußere Durchmesser des Fittings, wodurch die Seele 46 unter Spannung gesetzt wird, wenn sie mit dem Fitting zusammengesetzt wird. Wenn der Schlauch 16 auf den Fitting gestülpt worden ist, wird sein Endteil durch das Übergangsstück des Fittings 12 ausgedehnt. Die Führungsfläche 34 wird dann den Schlauch über die Rippen 20, 22 und das Dichtelement 28 mit minimaler Störung führen. Entsprechend der Tatsache, daß das Schlauchende leicht erweitert ist, und daß die ringförmige Dichtringaussparung relativ tief im Verhältnis zum Querschnitt des O-Rings ist, wird der O-Ring im wesentlichen durch die Seele in die Dichtungsaussparung 26 gepreßt, was der Seele erlaubt, über das Dichtelement zu gleiten. Wenn dies geschieht, wird das Dichtelement dann unter dem gewünschten Druck stehen. Die Seele wird weder in die ringförmige Dichtringaussparung ausweichen, noch wird sie durch das Dichtelement merklich über den äußeren Durchmesser der Rippen 20, 22 ausgeweitet. Für den Fall, daß der Prozentsatz der Füllung zwischen 85 und 100 % beträgt, wird die Vorrichtung sich nicht merklich ausdehnen.
Wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, bleibt nach dem Zusammenbau diese Durchmesserbeziehung erhalten, so daß die Gestaltverformung des primären Dichtelementes nahezu beibehalten werden kann.
Als nächstes wird das Hülsenelement 18 in eine Position gebracht, in der es einen Teil des Schlauches 16, das das Fittingende 14 aufnimmt, überlagert. Die Hülse 18 wird danach an einer Mehrzahl von ringförmig den Fitting umgebenden Stellen 48 deformiert. Wie es am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, bewirkt die Druckkraft F, die an jeder Stelle der Quetschrippen 50 ausgeübt wird, ein kaltes Verformen der thermoplastischen Seele, was diese dazu bringt, im wesentlichen in die betreffenden Verschlußauskehlungen 3 0 zu fließen und diese vollständig auszufüllen. Nach einer Zeit werden die Verschlußauskehlungen vollständig gefüllt sein, da die Seele erst bei höheren Betriebstemperaturen zu fließen anfängt. Zur gleichen Zeit erhält jede Erhebung 52 im wesentlichen ihren ursprünglichen Außendurchmesser. Dieser Umstand in Verbindung mit der relativen Elastizität der äußeren Schicht 42 des Schlauches und der Dimensionierung der axialen Breite b der Dichtrippen 20 und Verschlußauskehlungen hält das primäre Dichtelement 28 unter dem Druck für den es konstruiert ist. Die naheliegenden Dichtrippen 20 haben eine ausreichende axiale Breite, so daß die resultierenden Druckkräfte, die hauptsächlich im Bereich des primären Dichtelementes auf die Seele ausgeübt werden, entlang der axialen Ausdehnung der Dichtrippen verteilt werden und auf ein Minimum beschränkt werden. Mit anderen Worten, das Ausmaß des Drucks wird durch die relative Dimensionierung der Querschnittsdicke des O-Rings relativ zu dem Querabstand der ringförmigen Dichtungsaussparung bestimmt. Gleichzeitig mit dem Voranschreiten des Würgens der Hülse an den Stellen 48 wird das Endteil 54 der Hülse auf eine oder mehrere Ver-0 schlußrippen 56 des Fittings geguetscht oder gewürgt, die zusammen mit den Dichtrippen abgespant worden sind, oder auf eine andere Art und Weise auf den Fitting geformt worden sind.
Die Beziehungen der Dimensionen der Kupplungsbauteile, insbesondere die axiale Breite b der Dichtrippen 20 im Verhältnis zu der Breite c und die Breite d der Verschlußrippen
im Verhältnis zu der Dicke der Seele sind besonders wichtig für die Wirksamkeit der Kupplung, die in der Lage ist, flüssiges Kältemittel oder Gas über längere Zeiträume zu beinhalten. Ebenfalls ist die Größe des O-Ring-Dichtelementes in bezug auf seinen Querschnittsdurchmesser im Verhältnis zu dem inneren Durchmesser des Fittings 12 wichtig.
Zum Beispiel ist es wichtig, daß der O-Ring im wesentlichen gänzlich maßhaltig ist, damit er in axialem Kontakt mit der Seele 46 ist und eine ausreichende Toleranz aufweist, um die Hülse 18 auf den Fitting 12 zu quetschen, ohne das Ausmaß des erreichten Druckes materiell zu beeinflussen. Weiterhin ist es erwünscht, daß die ringförmige Dichtungsaussparung 2 6 eine Breite hat, durch e bezeichnet, die nur wenig größer ist als die Breite des Dichtelementes 28. Es ist auch erwünscht, daß die Breite b der naheliegenden Dichtrippen, die die Aussparung begrenzen, zumindest gleich der Breite der Dichtaussparung 26 ist. Die Tiefe f der ringförmigen Dichtungsaussparung 26 ist etwas kleiner bemessen als der Quer- schnittsdurchmesser des O-Ring-Dichtelementes 28, um das erwünschte Ausmaß des Druckes auf das ringförmige Dichtungselement zu erhalten.
Im allgemeinen hat die Dichtungsaussparung, wie in Fig. 3 zu sehen ist, aus axialer Sicht einen rechteckigen Querschnitt. Jedoch hat die Verbindung der Seitenwände 24 mit der Bodenwandung 31 einen ausreichenden Radius g. Der Radius g erlaubt dem Dichtelement bis zu dem Punkt verdichtet zu werden, an dem es die Dichtungsaussparung vollständig ausfüllt, ohne daß es durchbricht, wenn es in die Ecken der Dichtungsaussparung 26 gezwängt wird. Die exakten Dimensionen werden danach festgesetzt, welches Ausmaß an Druck auf das O-Ring-Dichtelement erwünscht ist. Mehr wird dazu nachfolgend erläutert, jedoch ist es grundsätzlich erwünscht, daß das O-Ring-Dichtelement so zusammengepreßt wird, daß mindestens 85 % der Dichtringaussparung gefüllt ist und es anfänglich angeordnet ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Es ist auch wünschenswert, daß der Füllgrad 120 % nicht überschreitet. Mit anderen Worten, es darf nicht mehr als 20 % der Querschnittsfläche des O-Rings radial aus der Dichtungsaussparung herausragen. Diese obere Grenze gewähr leistet, daß (i) der O-Ring bei der Montage nicht aus der Aussparung herausrollt, und daß (ii) während der Montage die Dichtung axial innerhalb der Dichtungsaussparung verbleibt, ohne abgeschert zu werden oder auf andere Art und Weise abgetragen wird.
Die Tiefe d der Verschlußauskehlungen 3 0 ist der Dicke der Seele 46 angepaßt. Es ist allgemein erwünscht, daß die Tiefe d nicht mehr als ungefähr die Hälfte der Dicke und nicht weniger als ungefähr 1/6 der Dicke der Seele beträgt. Ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend für eine Kupplungszusammenstellung für einen Schlauch mit einem Durchmesser von 1,27 cm (1/2 inch) ausgeführt:
Materialspezifikation:
Fitting 12: 3000er Serie Aluminium
25
Hülse 18: 3000er Serie Aluminium
6000er Serie Aluminium und Stahl ist
auch annehmbar, genauso wie es die
5000er Serie Aluminium nur für die
Hülse ist.
Schlauch 16: Goodyear 3E 782-200
Dichtelement 28 Flurocarbon Corporation R 208
Maßspez i f ikat ionen:
Schlauch;
Fitting:
äußerer Durchmesser: 2,362 cm (0,930 inches) innerer Durchmesser: 1,031 cm (0,406 inches) Dicke der Seele: 0,025 cm (0,01 inches)
Anzahl der Rippen 20, 22: 6
Breite b der Rippen 20: 0,241 cm (0,095 inches)
Tiefe d der Rippen 22: 0,015 cm (0,006 inches)
Breite c der Verschlußauskehlungen 30: 0,241 cm (0,095 inches)
Tiefe d der Dichtungsaussparung 26: 0,142 cm (0,056 inches)
Breite e der Dichtungsaussparung 26: 0,203 cm (0,08 inches)
Radius g der Dichtungsaussparung 26: 0,041 cm (0,016 inches), der um 0,1 cm (0,04 inches) vergrößert werden kann, um die Füllung der Dichtungsaussparung auf ein Ausmaß von 100 % anzupassen.
Dichtelement:
innerer Durchmesser: 1,211 cm (0,477 inches)
Querschnittsdurchmesser:
0,188 cm (0,074 inches)
Ausmaß der Verdichtung:
24 %
Fülluncfsqrad der Dichtrinqaussparunq:
88 %
Für das vorhergehende Beispiel ist zu erwähnen, daß die Verhältnisse von bestimmten Gestaltungsfaktoren wie folgt sind:
Verhältnis von Dichtrippenbreite b zur Breite der Verschlußauskehrung c: 1:1
Verhältnis der Dichtrippenbreite b tungsaussparung e: 1,2:1
zur Breite der Dich-
Verhältnis der Dicke der Seele 46 zur Tiefe der Verschlußkehle d: 1,7:1, gestaltete O-Ring-Verdichtung: 24 %
Was die oben angegebenen Verhältnisse und speziell die Verhältnisse der Seelendicke zur Tiefe der Verschlußauskehlungne betrifft, so können diese von 6:1 bis ungefähr 2:1 reichen. Die herkömmliche Dicke der Seele kann von 0,013 cm (0,005 inches) bis zu 0,254 cm (0,1 inches) reichen. Es besteht der Trend dünnere Seelen zu benutzen. Was die Festlegung der Tiefe der Verschlußauskehlungen angeht, so ist es ausreichend, daß das Fließen der thermoplastischen Seele bei höheren Betriebstemperaturen verhindert wird und daß die Auskehlung nicht so tief ist, daß sie während der Installation oder dem folgenden Gebrauch Einrisse in der Seele verursacht.
In der Festlegung der Breite der Rippen, zumindest der Rippen, die die ringförmige Dichtungsaussparung bestimmen, ist es wichtig, daß diese ausreichend weit oder von ausreichender axialer Ausdehnung sind, so daß diese die Klemmkräfte auf die Seele, die unmittelbar über dem primären Dichtelement angreifen, verteilen. Ein Verhältnis von ungefähr 1:1 oder mehr, z.B. 1,2:1, hat sich für diesen Zweck als zufriedenstellend herausgestellt. Die Breite der Verschlußauskehlungen 3 0 muß ebenfalls ausreichend sein und unter Aufbringen der Druckkraft F während des Würgens gewährleisten, daß die Seele 46 sich vollständig in die Auskehlung deformiert. Eine Breite c, die gleich oder ähnlich der Breite b der Dichtrippen ist, hat sich als zufriedenstellend erwiesen.
Für das konstruktive Ausmaß der O-Ring-Verdichtung ist ein Bereich von 10 bis 35 % akzeptabel. Der bevorzugte Bereich liegt jedoch zwischen 20 und 25 %. Das Ausmaß der O-Ring-Verdichtung ist als reziproker Wert des anfänglich unverdichteten Durchmessers des O-Rings dividiert durch die radiale Länge, zu der der Durchmesser verringert ist, z.B. der kleine Durchmesser, wenn der Schlauch installiert ist und durch die Hülse 18 festgeklemmt ist, definiert. Bei einem Füllungsgrad der Dichtungsaussparung von 100 % oder weniger wird diese radiale Länge gleich der Tiefe der Dichtungsaussparung 2 6 sein.
Im Betrieb, wie speziell aus Fig. 5 zu ersehen ist, wird die Seele 46 die Tendenz haben, im Bereich von Temperaturen von 220 0F bis 300 0F zu fließen. Dadurch ist es dem primären Dichtelement möglich, sich auszudehnen, wobei sich die thermoplastische Seele 4 6 ein Stück von der Oberfläche der naheliegenden Dichtrippen 2 0 abhebt. Wenn die Temperatur sich zu einem geringeren Niveau des Betriebsbereichs verringert, wird die Seele 46 ihre ursprüngliche Form oder eine Form, die annähernd der in Fig. 4 gezeigten Form ist, annehmen. Im Bereich der Betriebstemperatur der Kupplung werden sich die
Seele und der O-Ring in mehreren Zyklen ausdehnen und zusammenziehen. Durch die Gestalt der Verschlußauskehlungen, insbesondere dieser, die nahe der Dichtungsaussparung 26 liegen, wird die Seele daran gehindert in einem Ausmaß, das merklich verschieden von dem Teil ist, welches zwischen den beiden Verschlußauskehlungen herausragt, zu wachsen. Das ist durch die Wirkung der Druckkraft F möglich, die durch die radial nach innen gerichteten Quetschrippen 50 auf die Seele aufgebracht wird und diese anfänglich auf der Stelle kalt geformt hat, um die Verschlußauskehlungen vollständig auszufüllen und diese unter Druck zu halten. Die Tendenz der Seele in den Bereich der Verschlußauskehlungen zu fließen, verursacht lediglich eine Ausdehnung der Seelen im Bereich der Verschlußauskehlungen, was eine noch wirkungsvollere Dichtung erzeugt. Obwohl die Verschlußauskehlungen 30 unmittelbar von je einer Dichtrippe 20 umgeben sind, welche genügen würden, ergeben die gezeigten zusätzlichen Verschlußauskehlungen eine zusätzliche Sicherheit.
Obwohl die beste Art und Weise die Erfindung auszuführen im Detail beschrieben wurde, werden diejenigen, die auf dem Gebiet, welches die Erfindung betrifft, vertraut sind, alternative Gestaltungen und Ausführungsformen finden um die Erfindung durchzuführen. Obwohl die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform eine Anschauung der Erfindung geben soll, kann diese durch die Reichweite der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.

Claims (1)

  1. 5.März 1992 L-Ki/Ki
    S & H Fabriating and Engineering, Inc. Lake Mary, Florida
    Geänderte Ansprüche
    1. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen, die speziell für Kraftfahrzeugklimaanlagen angepaßt ist, bestehend aus:
    - einem flexiblen Schlauch (16) mit einer Seele (46) aus elastischem, gasundurchlässigem thermoplastischem Material,
    - einem ringförmigen Fitting (12), der ein Endteil (14) aufweist, das von dem einen Ende der Seele aufgenommen wird, wobei das Endteil (14) in axialem Abstand eine Mehrzahl von ringförmigen Rippen (20, 22) aufweist, die jeweils einen im
    wesentlichen dem Fitting (12) gleichen Durchmesser besitzen und ein Paar Dichtrippen (20) einschließen, wobei die Dichtrippen (20) im wesentlichen von gleicher axialer Breite sind,
    - einer ringförmigen Dichtungsaussparung (26), die zwischen den Dichtungsrippen (20) angeordnet ist, wobei die Dichtrippen (20) Seitenwände (24) aufweisen, die die Breite der Dichtungsaussparung
    (26) begrenzen,
    ein ringförmiges elastisches Dichtungselement (28) , welches in die Dichtungsaussparung (26) eingepaßt ist und in die innere Oberfläche der Seele (46), die unter Druck ist, eingreift, und
    5
    - einer Hülse (18), die die Oberfläche des Schlauchs (16) umgibt und an einer Mehrzahl von im wesentlichen ringförmig mit Abstand voneinander angeordneten Stellen (48) radial nach innen verformt ist, um radial nach innen gerichtete ringförmige
    Quetschrippen (50) zu bilden, wobei die Quetschrippen (50) Klemmkräfte auf den Schlauch (16) ausüben, um den Schlauch (16) dadurch auf dem Fitting zu sichern, die Quetschrippen (50) axial außerhalb dem Paar Dichtungsrippen (20) angeordnet
    sind, das elastische Dichtelement (28) zentral und axial zwischen dem Paar benachbarter Dichtrippen (20) angeordnet ist und das Paar Dichtrippen (20) ermöglicht, daß die Klemmkraft abgeleitet wird, wobei die Verdichtung des elastischen Dichtele
    mentes (28) im wesentlichen unbeeinflußt bleibt.
    2. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das elastische Dichtelement (28) ein O-Ring von derart vorgewählter Größe ist, daß der O-Ring in einem Wert von ungefähr 10 % bis maximal 35 % verdichtet wird.
    3. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtelement (28) ein O-Ring von derart vorgewählter Größe ist, daß der O-Ring nach der Endmontage zu einem Wert, der von ungefähr 20 % bis maximal 25 % reicht, verdichtet wird.
    4. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach
    Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (28) 85 bis 100 % des Volumens der Dichtungsaussparung (26) ausfüllt.
    5. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwandung (31) der Dichtungsaussparung (26) derart geformt ist, daß sie der gekrümmten Form des Dichtelementes (28) anpaßt ist.
    6. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Rippen (20, 22) zumindest aus einem ersten Paar von Verschlußrippen bestehen, die jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten der Dichtringaussparung (26) angeordnet sind und ein Mittel darstellen, um die Seele (46) auf der Stelle axial und relativ zu dem Fitting (12) bei Temperaturen bis mindestens 300 0F zu verschließen und um die Seele
    (46) relativ zu dem Fitting (12) in diesem Temperaturbereich abzudichten und das Entweichen eines Kältemittels, sei es flüssig oder gasförmig, aus der Kupplung zu verhindern.
    7. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (16) auf einer äußeren Schicht (42) aus synthetischem Gummimaterial besteht, wobei die äußere Schicht (42) eine Zwischenschicht (44) aus verstärkendem Material enthält.
    8. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Seele zurückhaltende Vorrichtung eine Verschlußauskehlung (3 0) ist, wobei
    jede Verschlußauskehlung (30) eine Breite hat, die im wesentlichen der Breite der verbindenden Quetschrippe (50) gleich ist, und die an den Verbindungen mit den Quetschrippen (50) Seitenwände (24) hat, wobei die Seitenwände (24) Sperrflanken darstellen, um die Seele
    (46) daran zu hindern, sich axial über die Seitenwände
    (24) hinaus, im Bereich höherer Betriebstemperatur auszudehnen, und die Seitenwände (24) ein sekundäres
    Dichtmittel darstellen.
    10
    9. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußauskehlungen (30) einen Schlauch (16) mit konstantem Durchmesser aufnehmen, und daß die Seitenwände (24) der Verschlußauskehlungen (30) in einer Ebene liegen, die im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Fittings (12) ist.
    10. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke der Seele (46) zu der Tiefe einer jeden Verschlußauskehlung (30) von 2:1 bis zu 6:1 reicht.
    11. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (28) von vorgewählter Größe ist, so daß der O-Ring nach der Endmontage mit einem Wert, der von ungefähr 10 % bis maximal 35 % reicht, verdichtet wird.
    12. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 6 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Seele zurückhaltende Vorrichtung grundsätzlich im wesentlichen an den axialen Stellen der deformierten Stellen (48) der Hülse (18) angeordnet ist, wobei die maximale Klemmkraft auf die
    die Seele zurückhaltende Vorrichtung gerichtet ist, und die minimale Klemmkraft auf das elastische Dichtelement (28) gerichtet ist.
    13. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (16) aus einer äußeren Schicht (42) aus synthetischem Gummimaterial besteht, wobei die äußere Schicht (42) eine Zwischenschicht aus verstärkendem Material enthält und die innere Seele (46) eine Dicke im Bereich von 0,013 cm (0,005 inches) bis zu 0,2 54 cm (0,1 inches) aufweist.
    14. Verbesserte Kupplung für Schlauchverbindungen nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fitting (12) und die Hülse aus Aluminium sind.
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