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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schnellkupplung für Rohre
umfassend einen Adapter mit einem Kupplungsbereich und einem Verbindungsbereich,
wobei der Kupplungsbereich zur Kupplung mit einem dazupassenden
Rohrverbindungsteil ausgebildet ist und wobei der Verbindungsbereich
zur Verbindung mit einem freien Ende einer Rohrleitung ausgebildet
ist, wobei im Verbindungsbereich um das Ende der Rohrleitung herum
ein teilkreisförmiger Zahnring,
ein teilkreisförmiger
Klemmkonus und eine kreisförmige
Verbindungshülse
angeordnet sind.
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Im
Rohrleitungsbau, insbesondere für
Rohrleitungssysteme der Haustechnik, das heisst für die hausinterne
Versorgung mit Warm- und Kaltwasser im Sanitärbereich und für die Heizungskreisläufe werden
zunehmend Kunststoffrohrleitungen verwendet. Vor allem bei Heizsystemen
mit in den Böden eingelegten
Warmwasserleitungen müssen
für jeden beheizbaren
Raum mindestens zwei Kupplungen hergestellt werden. Für ein übliches
Einfamilienhaus sind etwa 20 bis 30 Kupplungen notwendig. Die Kupplungen
müssen
schnell, sicher und dauerhaft hergestellt werden können.
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Aus
der
DE 196 45 853
C1 ist eine gattungsgemässe
Schnellkupplung bekannt. Ein Verbindungsbereich eines Adapters nimmt
das Ende einer Rohrleitung auf. Der Verbindungsbereich des Adapters
umfasst von aussen nach innen eine konisch ausgebildete Verbindungshülse, einen
Klemmkonus, der mit der Verbindungshülse zusammenwirkt und der von
einer Feder in axialer Richtung unter Federspannung gehalten wird.
Der Klemmkonus weist auf der dem Rohr zugewandten Seite Verzahnungselemente
auf, die in die Aussenwand des Rohres einwirken. Das Rohrleitungsende
wird in den Adapter eingeführt.
Wenn ein Arretierbügel,
der die Feder unter Vorspannung hält, weggezogen wird, drückt die
Feder den Klemmkonus mit einer definierten Kraft in die ebenso konisch
ausgebildete Klemmhülse
und die Verzahnungselemente greifen in die Rohraussenwand ein. Diese
Schnellkupplung wird als ein Teil eines anpassungsfähigen Rohrleitungsinstallationssystems
für mediumsführende Rohrleitungen
für einen
grossen Druck- und Temperaturbereich verwendet. Die Schnellkupplung
ist im Wesentlichen aus Metallteilen zusammengesetzt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Schnellkupplung anzugeben, die aus möglichst wenig Einzelteilen
aufgebaut ist, die mit dem Rohrleitungssystem kompatibel ist und
die kostengünstig,
sowohl in der Herstellung als auch in dem Zusammenbau auf der Baustelle, hergestellt
werden kann. Die Schnellkupplung soll auch ohne Zuhilfenahme von
Installationswerkzeugen eine absolut sichere und zuverlässige Verbindung
gewährleisten.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Schnellkupplung für
Rohre umfassend einen Adapter mit einem Kupplungsbereich und einem
Verbindungsbereich, wobei der Kupplungsbereich zur Kupplung mit
einem dazupassenden Rohrverbindungsteil ausgebildet ist und wobei
der Verbindungsbereich zur Verbindung mit einem freien Ende einer Rohrleitung
ausgebildet ist, wobei im Verbindungsbereich um das Ende der Rohrleitung
herum ein teilkreisförmiger
Zahnring, ein teilkreisförmiger
Klemmkonus und eine kreisförmige
Verbindungshülse
angeordnet sind, wobei der Adapter im Verbindungsbereich mindestens
zwei auf einem Kreis angeordnete und sich in axialer Richtung erstreckende
Rastfinger mit jeweils in radialer Richtung hinausragenden Raststufen
aufweist, und wobei im Verbindungsbereich ein Mitnehmerring zur
Mitnahme der Verbindungshülse
in Bezug auf die Rastfinger axial verschiebbar und in Bezug auf
die Raststufen radial verrastbar angeordnet ist.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es
ist von Vorteil, dass die Schnellkupplung bezüglich Materialwahl kompatibel
ist mit dem Material des Rohrleitungssystems. Dies wird dadurch
erreicht, dass der Adapter und das Rohrverbindungsteil im Wesentlichen
aus Kunststoff ausgebildet sind.
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Es
ist auch von Vorteil, dass die Schnellkupplung aus möglichst
wenig Einzelteile aufgebaut ist und dass der Zusammenbau der Schnellkupplung mit
dem Rohrleitungssystem auf der Baustelle möglichst wenig Schritte umfasst.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Mitnehmerring teilkreisförmige Oeffnungen
mit Rastnasen aufweist, die in radialer Richtung in die Oeffnungen
hineinragend angeordnet sind, wobei die Rastfinger in axialer Richtung
in die Oeffnungen aufnehmbar angeordnet sind und wobei die Rastnasen
mit den Raststufen zur Verrastung in radialer Richtung zusammenwirkend
angeordnet sind.
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Es
ist weiter auch von Vorteil, dass der richtige Zusammenbau auf der
Baustelle einfach überprüft werden
kann und so eine hohe Zuverlässigkeit
gewährleistet
werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Rastnasen und
die Raststufen derart ausgebildet sind, dass beim Verbinden des
Adapters mit dem Ende der Rohrleitung ein hörbares oder fühlbares
Signal zur Erkennung der sicheren Verbindung des Adapters mit dem
Ende der Rohrleitung abgegeben wird. Dies wird auch dadurch erreicht,
dass in der Verbindungshülse
mindestens ein Sichtfenster ausgebildet ist zur Beobachtung der
sicheren Verbindung des Adapters mit dem Ende der Rohrleitung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen
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1 eine
teilweise geschnittene Sicht auf einen Ausschnitt eines Rohrleitungssystems
mit zwei erfindungsgemässen
Schnellkupplungen,
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2 eine
Sicht auf den Ausschnitt des Rohrleitungssystems von 1 im
zusammengebauten Zustand,
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3 einen
Schnitt durch einen Adapter der Schnellkupplungen von 1 und 2 vor
dem Zusammenbau,
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4 einen
Schnitt durch den Adapter von 3 in einer
ersten Phase des Zusammenbaus,
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5 einen
Schnitt durch den Adapter von 4 in einer
letzten Phase des Zusammenbaus,
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6 einen
Schnitt durch den Adapter von 5 in einem
mit Mediumsdruck beaufschlagten Rohrleitungssystem,
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7 eine
Sicht auf die Schnellkupplung aus den 1 bis 6 in
Verbindung mit einem Armaturenanschluss,
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8 eine
Sicht auf ein Rohrverbindungsteil mit zwei unterschiedlich grossen
Schnellkupplungen und
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9 eine
Sicht auf ein modular aufgebautes Rohrverbindungsteil mit zwei erfindungsgemässen Schnellkupplungen.
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In 1 ist
ein Ausschnitt aus einem Rohrleitungssystem mit zwei Schnellkupplungen
dargestellt. Die Schnellkupplung wird aufgebaut aus einem Adapter 1, 1 und
einem Rohrverbindungsteil 2. Der Adapter 1, 1' besteht aus
einem Kupplungsbereich 3, der komplementär ausgebildet
ist zu einem Kupplungsaufnahmebereich 4 des Rohrverbindungsteils 2 und
aus einem Verbindungsbereich 5. Durch die komplementäre Ausbildung
des Adapters 1, 1' und des
Rohrverbindungsteils 2 kann einfach und schnell eine Rohrleitungsverbindung
hergestellt werden. Der Verbindungsbereich 5 des Adapters 1 dient
zur Verbindung mit einem Ende 6 einer Rohrleitung 7 und wird
im Einzelnen anhand der 3 bis 6 ausführlicher
beschrieben. Das Rohrleitungssystem von 1 umfasst
ein T-förmiges
Rohrverbindungsteil 2 mit der Möglichkeit zur Verbindung der
Enden 6 von drei Rohrleitungen 7. Die Rohrleitungen 7 können aus
Kunststoff, aus Metallkunststoffverbundwerkstoffen oder aus Leichtmetallwerkstoffen
hergestellt sein.
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In 1 sind
zwei Rohrleitungsenden 6 mit zwei unter einem Winkel von
90° zu einander
angeordneten Kupplungsaufnahmebereichen 4, 4' verbindbar
dargestellt. Mit dem dritten Kupplungsaufnahmebereich 4'' ist keine Rohrleitung sondern
ein Blindstopfen 8 verbindbar dargestellt. Das Ausführungsbeispiel
von 1 zeigt, dass mit der Kombination eines T-förmigen Rohrverbindungsteils 2 und
eines Blindstopfens 8 unterschiedliche Anordnungen von
Rohrleitungsenden 6 mit einander verbunden werden können. Es
ist auch denkbar, dass die Kupplungsaufnahmebereiche 4, 4', 4'' unterschiedliche Leitungsinnendurchmesser
aufweisen, so dass auch Rohrleitungen mit unterschiedlichem Durchmesser mit
einander verbunden werden können.
Wegen dieser hohen Anpassungsfähigkeit
an verschiedenen Betriebsverhältnissen
wird das Rohrverbindungsteil 2 deshalb auch als Modul 2 bezeichnet.
Der Blindstopfen 8 weist einen Kupplungsbereich 3'' auf, der identisch ausgebildet
ist wie der Kupplungsbereich 3, 3' des Adapters 1, 1'.
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In 2 ist
der Ausschnitt aus dem Rohrleitungssystem von 1 nochmals,
hier jedoch im zusammengebauten Zustand dargestellt. In den Verbindungsbereichen 5, 5' sind Sichtfenster 9, 9' dargestellt.
Durch diese Sichtfenster 9, 9' kann beobachtet werden, dass der
Verbindungsvorgang des Adapters 1 mit der Rohrleitung 7 vollständig abgeschlossen
ist und dass eine sichere Verbindung hergestellt wurde.
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Anhand
der Schnitte der 3 bis 6 wird der
Verbindungsvorgang des Rohrleitungsendes 6 mit dem Adapter 1 in
den einzelnen Phasen des Vorganges beschrieben.
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In 3 sind
das Ende 6 einer Rohrleitung 7 und einen Adapter 1 dargestellt.
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Der
Adapter 1 ist so dargestellt, wie er auf der Baustelle
angeliefert wird. Der Adapter 1 besteht aus dem Verbindungsbereich 5 und
in axialer Richtung hieran angrenzend dem Kupplungsbereich 3 und
ist im Wesentlichen aus Kunststoffmaterialien, beispielsweise in
einem Spritzgussverfahren, hergestellt. Das Ende 6 der
Rohrleitung 7 aus Kunststoff wird vor dem Zusammenbau innen
kalibriert, das heisst auf den richtigen Innendurchmesser eingestellt
und vom Ende her auf der Innenseite zur Ausbildung eines Fases 10 angefast.
Im Verbindungsbereich 5 des Adapters 1 sind, von
innen nach aussen gesehen, folgende Einzelteile ersichtlich: ein
Mitnehmerring 11, ein Zahnring 12, ein Klemmkonus 13 und eine
Verbindungshülse 14.
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Im
Verbindungsbereich 5 des Adapters 1 sind mindestens
zwei Rastfinger 15 ausgebildet. Auf der Grenze zwischen
dem Verbindungsbereich 5 und dem Kupplungsbereich 3 ist
einen Anschlag 16 ausgebildet, der als Begrenzung der axialen
Bewegung der Verbindungshülse 14 in
Bezug auf dem Verbindungsbereich 5 des Adapters 1 dient.
Der Anschlag 16 ist wie ein rundum durchgehender ringförmiger Vorsprung
am Aussenumfang des Adapters 1 ausgebildet. Der Mitnehmerring 11 ist
passend in eine Nut 17 auf der Innenseite der Verbindungshülse 14 angeordnet.
Die Passung zwischen Verbindungshülse 14 und Mitnehmerring 11 ist
derart genau, dass bei einer axialen Bewegung des Mitnehmerringes 11 die
Verbindungshülse 14 die
gleiche axiale Bewegung mitmacht. Sowohl der Mitnehmerring 11 als
auch die Verbindungshülse 14 sind
zumindest im Bereich der Nut 17 über den vollen Kreisumfang
durchgehend ausgebildet und bilden eine stabile und belastbare Zusammensetzung.
Diese Zusammensetzung dient bei dem Zusammenbau des Adapters 1 mit
dem Rohrleitungsende 6 zur Übertragung der Kräfte, die für das Zusammenfügen aufgebracht
werden müssen.
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Der
Mitnehmerring 11 ist wie eine Ringscheibe ausgebildet.
In der Ringscheibe sind teilkreisförmige und in axialer Richtung
durchgängige
Oeffnungen 18 ausgespart. Für jeden Rastfinger 15 ist
jeweils eine Oeffnung 18 vorgesehen. Die Rastfinger 15 sind
auf einem Kreis in einem Abstand von der Innenwand des Verbindungsbereiches 5 angeordnet. Es
können
zwei, drei oder mehr Rastfinger 15 ausgebildet sein, die
sich alle in axialer Richtung des Adapters 1 erstrecken.
Die Rastfinger 15 weisen mehrere Raststufen 19 auf,
die an den Rastfingern 15 in radialer Richtung hinausragend
ausgebildet sind. Der Mitnehmerring 11 weist in den Oeffnungen 18 jeweils eine
Rastnase 20 auf, die in radialer Richtung nach innen hineinragend
ausgebildet sind und die mit den Raststufen 19 der Rastfingern 15 zusammenwirken.
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Der
Zahnring 12 und der Klemmkonus 13 sind teilkreisförmig, das
heisst nicht rundum durchgehend ausgebildet. Der Zahnring 12 und
der Klemmkonus 13 sind auf einem Teil ihres Umfanges offen hergestellt,
damit, wenn eine Kraft in radialer Richtung auf den Zahnring 12 und
auf den Klemmkonus 13 wirkt, diese sich im Durchmesser
verändern,
das heisst verjüngen,
können.
Der Zahnring 12 ist eingepasst in eine Vertiefung 21 auf
der Innenseite des Klemmkonuses 13. Der Zahnring 12 und
der Klemmkonus 13 bilden somit auch eine stabile Einheit.
Bei einem Druck auf den Klemmkonus 13 von Aussen nach Innen
wird sich der Durchmesser des Zahnringes 12 verringern.
Der Zahnring 12 wird aus einem Metallband durch Stanzen,
Schneiden und Biegen hergestellt und weist ein Profil auf, das genau
auf die Aufgaben des Zahnringes abgestimmt ist. Der Klemmkonus 13 wird,
wie alle übrige
Bestandteilen der Schnellkupplung in einem Spritzgussverfahren aus
Kunststoff hergestellt.
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Im
Auslieferungszustand befindet sich der Klemmkonus 13 innerhalb
der Verbindungshülse 14 auf
einem Kreis mit dem grösstmöglichen
Durchmesser. Der Mitnehmerring 11, der die Verbindungshülse 14 in
axialer Richtung mitnimmt, befindet sich mit den Rastnasen 20 in
Verrastung mit derjenige der Raststufen 19, die in axialer
Richtung gesehen am weitesten von dem Kupplungsbereich 3 entfernt
ist. Die Stirnfläche
des Mitnehmerringes 11 liegt auf gleicher Höhe oder
etwas höher
als die Stirnseite der Rastfinger 15. Der Klemmkonus 13 liegt
auf der Stirnseite des Mitnehmerringes 11 auf. In der 3 sind O-Ringdichtungen,
die in weiteren umlaufenden Nuten zur Abdichtung des Mediums gegen
Aussen angeordnet werden können,
weggelassen.
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In 4 ist
im Vergleich zu 3 der Adapter 1 mit
dem Verbindungsbereich 5 gerade auf das Ende 6 der
Rohrleitung 7 aufgesetzt. Auf der Baustelle wird der Installateur
mit der einen Hand das freie Ende 6 der bereits verlegten
flexiblen Rohrleitung 7 aus Kunststoff nehmen, von der
Wand oder von dem Boden so weit als für die Verarbeitung nötig wegbiegen
und mit der anderen Hand den Adapter 1 auf das Rohrleitungsende 6 aufstecken.
In dem Zustand, der in 4 dargestellt ist, wurde noch
kein Druck auf das Ende 6 oder auf den Adapter 1 ausgeübt. Das Ende 6 der
Rohrleitung 7 berührt
gerade den Mitnehmerring 11 und der Klemmkonus 13 wurde
noch nicht axial bewegt. Im Zustand von 4 ist wie
im Zustand von 3 im Sichtfenster 9 noch
immer der Klemmkonus 13 sichtbar. Durch das Sichtfenster 9 kann
somit beobachtet werden, dass der Klemmkonus 13 sich in
Bezug auf die Verbindungshülse 14 noch
nicht bewegt hat.
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In 5 ist
der Adapter 1 nochmals, jedoch nach dem Aufstecken auf
die Rohrleitung 7 und nach dem Zusammendrücken, dargestellt.
Der Adapter 1 mit den Rastfingern 15 im Verbindungsbereich 5 wurde
soweit als möglich
durch die Oeffnung 18 gestossen. Die Rastnase 20 des
Mitnehmerringes 11 überspringt
hierbei die Raststufen 19 der Rastfinger 15. Das
Ueberspringen der Raststufen wird als hörbares und fühlbares
Signal vom Installateur wahrgenommen. Weil vor der Stossbewegung
das Ende 6 der Rohrleitung 7 auf dem Mitnehmerring 11 auflag,
wird als Folge der Stossbewegung der Klemmkonus 13 in Bezug
auf die Verbindungshülse 14 und
in Bezug auf die Rohrleitung 7 in axialer Richtung bewegt.
In Bezug auf die Verbindungshülse 14 bewegt
sich die Rohrleitung 7 zwischen dem Zustand von 4 und dem
Zustand von 5 nicht. Lediglich der Adapter 1 mit
den Rastfingern 15 und der Klemmkonus 13 bewegen
sich in Bezug auf die Rohrleitung 7. Der Adapter 1 wird
bis zum Anschlag 16 in die Verbindungshülse 14 eingeschoben.
Weil der Klemmkonus 13 auf der Aussenseite konisch ausgebildet
ist, und weil die Verbindungshülse 14 auf
der Innenseite ebenfalls konisch ausgebildet ist, werden der Klemmkonus 13 und
somit auch der Zahnring 12 als Folge dieser axialen Bewegung
in radialer Richtung, das heisst in Richtung auf die Aussenwand
der Rohrleitung 7, zusammengedrückt. Im Unterschied zu vielen
anderen Schnellkupplungen, beispielsweise solchen mit Bajonettverschluss
oder Ueberwurfmutter, wird die Kupplung nicht durch eine Dreh- oder
Schraubbewegung, sondern durch eine lineare Stossbewegung hergestellt.
Der Adapter 1 wird mit einem Stoss in axialer Richtung
auf das Ende 6 der Rohrleitung 7 aufgesteckt und
kann ohne Werkzeug zuerst mit der Rohrleitung 7 und anschliessend
mit dem Rohrverbindungsteil 2 verbunden werden.
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Der
Zahnring 12 aus Metall weist am Innenumfang eine verteilt
angeordnete Vielzahl von Zähnen 22 auf,
von der in 5 zwei Zähne 22 ersichtlich
sind. Die Zähne 22 aus
Metall schneiden in die Aussenwand der Kunststoffrohrleitung 7 ein.
Im Sichtfenster 9 ist der Klemmkonus 13 nicht
mehr länger
sichtbar. Durch die Beobachtung des hörbaren und fühlbaren
Signals der Rastnasen 20, die die Raststufen 19 überspringen
und durch die Beobachtung des Sichtfensters 9 kann der
Installateur sich vergewissern, dass der Adapter 1 sicher
und vollständig
mit dem Ende 6 der Rohrleitung 7 verbunden wurde.
In dem Sichtfenster, oder in den Sichtfenstern 9, ist kein
Klemmkonus 13, sondern lediglich die Rastfinger 15 oder,
je nach Winkelstellung der Verbindungshülse 14 in Bezug auf
den Rastfingern 15, die Aussenwand des Rohres 7 ersichtlich.
Im Zustand von 5 ist das Rohrleitungssystem
noch drucklos, das heisst der Adapter wurde noch nicht mit dem Rohrverbindungsteil 2 verbunden
und es wirkt noch kein Mediumsdruck auf das Rohrleitungssystem.
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In 6 ist
die Verbindung des Adapters 1 mit dem Ende 6 der
Rohrleitung 7 nochmals dargestellt. Im Zustand von 6 wurde
im Gegensatz zum Zustand von 5 der Adapter 1 mit
dem hier nicht dargestellten Rohrverbindungsteil 2 verbunden und
das Rohrleitungssystem mit Mediumsdruck beaufschlagt. Durch den
Mediumsdruck werden die Rohrleitung 7 und der Klemmkonus 13 leicht
aus dem Adapter 1 hinausgedrückt. In 6 ist dieser
Zustand leicht übertrieben
gezeichnet dargestellt, um die Verhältnisse besser zu verstehen.
Durch die Auszugsbewegung des Klemmkonus 13 als Folge der Druckerhöhung, der
von der Verbindungshülse 14 radial
gehalten wird, wird sich der Durchmesser weiter verringern. Die
Zähne 22 des
Zahnringes 12 werden weiter in die Aussenwand des Rohrleitungsende 6 einschneiden.
In den Bereichen des Zahnringes 12, wo keine Zähne 22 nach
innen gerichtet weggestanzt sind, weist der Zahnring ein im Wesentlichen
zylindrisches Profil auf und wird sich flach auf die Aussenwand
der Rohrleitung 7 anlegen. Das spezielle Profil des Zahnringes 12 verhindert,
dass die Metallzähne 22 zu
tief in das Kunststoffmaterial einschneiden. Auch die spezielle
Ausbildung der Innenwand des Klemmkonus 13 mit einem ebenso
zylindrischen Bereich und weiteren Kunststoffzähnen 23 trägt dazu bei,
dass die Zähne 22, 23 nicht
tiefer als eine genau definierte Tiefe in das Kunststoffmaterial
einschneiden. Hiermit wird verhindert, dass bei zu hoher Auszugskraft
das Rohrleitungsende 6 von den Metallzähnen 22 abgeschnitten
wird.
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In
den 7 bis 9 sind weitere Anwendungsbeispiele
der Schnellkupplung dargestellt. 7 zeigt
die Schnellkupplung aus den 1 bis 6 in
Verbindung mit einem Anschluss 25 für Armaturen im Sanitärbereich.
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8 zeigt
ein Rohrverbindungsteil 2 mit einem Blindstopfen 8 und
zwei Adaptern 1, 31. Der Adapter 31 weist
einen grösseren
Durchmesser auf als der Adapter 1. Hiermit soll angedeutet
werden, dass, unter Verwendung des gleichen Moduls auch Reduktionen
oder Uebergänge
mit unterschiedlichem Durchmesser hergestellt werden können. Das
Modul kann aus Kunststoff oder aus Metall hergestellt werden und
ist somit an unterschiedlichen Rohrleitungswerkstoffen anpassbar.
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In 9 sind
zwei Adapter 1 und zwei Module dargestellt, die mittels
eines Zwischenstücks 32 miteinander
verbunden werden. Das Zwischenstück 32 weist
auf zwei gegenüberliegenden
Seiten Kupplungsbereiche 35 auf, die identisch ausgebildet
sind wie die Kupplungsbereiche 5 aus den 1 bis 6.
Hiermit soll angedeutet werden, dass mit einer beliebigen Anzahl
von Modulen und Zwischenstücken 32 auch
sogenannte Manifolds oder Verteilerarmaturen hergestellt werden
können.
Anstelle eines weiteren Moduls kann auch ein Uebergangsstück 36 mit
einem Gewinde, beispielsweise ein Aussengewinde, auf das Zwischenstück 32 aufgesteckt
werden. Die Ausbildung des Kupplungsbereiches 35 ist in 9 mit
vier aussenliegenden teilkreisförmigen und
federnden Bereichen 38 mit Rasthaken 39 dargestellt.
Die Rasthaken 39 in 9 weisen
radial nach Innen, können
aber bei entsprechend umgekehrter Ausbildung des Kupplungsbereiches 35 auch nach
Aussen weisend ausgeführt
werden.