DE102007059329B4

DE102007059329B4 - Steckverbindung für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE102007059329B4
Application number: DE102007059329.7A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Funk
Original assignee: JOHANNES SCHAFER VORM STETTINER SCHRAUBENWERKE & CO KG GmbH
Current assignee: JOHANNES SCHAFER VORM STETTINER SCHRAUBENWERKE & CO KG GmbH
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2027-12-08
Also published as: DE102007059329A1

Abstract

Steckverbindung für Rohrleitungen mit einem Innenteil (1) und einem Außenteil (2), die miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können, wobei das Innenteil (1) mit einem Steckzapfen (5) in eine Öffnung (21) des Außenteils (2) einsteckbar und dort über ein in radialer Richtung verformbares Halteelement (3) verriegelbar ist, das in einer ersten Ausnehmung (22) in der Öffnung (21) des Außenteils (2) oder in der Mantelfläche des Steckzapfens (5) angeordnet ist, beim Steckvorgang durch radiale elastische Verformung in die erste Ausnehmung (22) verdrängbar ist und in der Verriegelungsstellung der Verbindungsteile durch elastisches Zurückverformen in eine zweite Ausnehmung (18) im Steckzapfen (5) oder in der Öffnung des Außenteils (2) derart eingreift, dass der Steckzapfen (5) gegen Herausziehen aus der Öffnung (21) des Außenteils (2) durch das Halteelement (3) verriegelt ist, wobei eine auf dem Steckzapfen (5) axial verschiebbar angeordnete Entriegelungshülse (15) mit einer Stirnfläche (17) zumindest teilweise die in Steckrichtung hintere Seitenwand der ersten und/oder zweiten Ausnehmung (22) bildet und eine Schulter (16) aufweist, wobei zwischen der radialen Schulter (16) und dem Außenteil (2) ein in der Verriegelungsstellung in axialer Richtung vorgespanntes Federelement (20) angeordnet ist, das die Entriegelungshülse (15) ringförmig umgreift und wobei die Entriegelungshülse (15) gegen die Kraft des Federelements (20) in eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, in der das Halteelement aus der zweiten oder ersten Ausnehmung (18 bzw. 22) im Steckzapfen (5) oder in der Öffnung des Außenteils (2) herausdrängbar und der Steckzapfen (5) von dem Außenteil (2) lösbar ist, die Schulter (16) der Entriegelungshülse (15) einen konischen, sich entgegen der Steckrichtung nach außen erweiternden Abschnitt (28) hat, an dem das Federelement (20) mit radialer Vorspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20) mit radialer Vorspannung an der Entriegelungshülse (15) anliegt und in axialer Richtung relativ zur Entriegelungshülse (15) bewegbar ist, wobei das Federelement (20) in der Verriegelungsstellung der Steckverbindung in radialer Richtung elastisch verformt ist und mit einer Axialkraft auf das Außenteil (2) und den konischen Abschnitt (28) einwirkt und bei einem Entriegelungsvorgang auf der Entriegelungshülse (15) in Richtung des größeren Durchmessers des konischen Abschnitts (28) verschoben und durch den konischen Abschnitt (28) aufgeweitet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Rohrleitungen der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art.
Bei einer aus EP 1 235 023 A1 bekannten Steckverbindung der angegebenen Art ist an der Entriegelungshülse ein Dichtabschnitt angeordnet, der aus einem elastomeren, thermoplastischen Polymer besteht und um einen Flansch mit konischem Wandabschnitt der Entriegelungshülse herum gegossen und chemisch haftend an dem Flansch befestigt ist. Der Dichtabschnitt weist einen zwiebel- oder glockenartig geformten, radial nach innen geneigten Wandabschnitt auf, der mit seinem vorderen Ende an dem Außenteil anliegt. Beim Entriegeln der Steckverbindung wird der zwiebel- oder glockenartig geformte Wandabschnitt durch eine axiale Kraft zusammengedrückt und radial nach innen in eine Ausnehmung gefaltet, damit die Entriegelungshülse in die Entriegelungsstellung gelangen kann.
Bei einer aus EP 0 932 789 B1 bekannten Steckverbindung ist ein ringförmiges Federelement aus elastomerem Material zwischen einer Endfläche des Außenteils und einer zur Längsachse des Steckzapfens rechtwinkligen Schulter der Entriegelungshülse angeordnet. Dies hat zur Folge, dass das Federelement in axialer Richtung verformt werden muss, wenn die Entriegelungshülse in die Entriegelungsstellung bewegt werden soll. Die Verformung in axialer Richtung ist mit einem relativ steilen Anstieg der Federkraft des Federelements verbunden. Das Entriegeln der Steckverbindung erfordert daher eine verhältnismäßig große Kraft, was als nachteilig angesehen wird. Durch eine Ausnehmung in der Stirnfläche des Außenteils, an der sich das Federelement abstützt, hat man zwar bei der in 3 des genannten Dokuments gezeigten Ausführungsform der Steckverbindung versucht, den Verlauf des Kraftanstiegs beim Zusammendrücken des Federelements flacher zu gestalten. Der Kraftanstieg ist hierbei aber immer noch zu steil und die Lösung hat außerdem den Nachteil, dass sie zu einer größeren Baulänge des Außenteils führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zum Entriegeln des Steckzapfens erforderliche Kraft klein ist und beim Entriegeln nur mit geringer Steigung ansteigt.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Steckverbindung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schulter der Entriegelungshülse einen konischen, sich entgegen der Steckrichtung nach außen erweiternden Abschnitt hat, an dem das Federelement mit radialer Vorspannung anliegt und dass das Federelement in axialer Richtung relativ zur Entriegelungshülse bewegbar ist.
Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen wird bei der Gestaltung nach der Erfindung bei der Bewegung der Entriegelungshülse in die Entriegelungsstellung das Federelement nicht axial zusammengedrückt, sondern relativ zur Entriegelungshülse in Richtung des größeren Durchmessers des konischen Abschnitts bewegt und dadurch in radialer Richtung aufgeweitet. Hierdurch steigt die Axialkraft, mit der sich das Federelement an dem Außenteil einerseits und an der Entriegelungshülse andererseits abstützt, nur mit geringer Steigung an, so dass die zum Erreichen der Entriegelungsstellung erforderlich Axialkraft verhältnismäßig niedrig bleibt und das Entriegeln der Steckverbindung sehr viel leichter durchgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung hat weiterhin den Vorteil, dass die axiale Baulänge des Außenteils optimal klein bleiben kann und dass auch die Baulänge des Innenteils nicht vergrößert werden muss, da der konische Abschnitt der Entriegelungshülse einen vorhandenen Bereich des Innenteils übergreifen kann.
Vorzugsweise ist das Federelement ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff, wobei der Innendurchmesser des O-Rings im entspannten Zustand 10 bis 30%, insbesondere 20%, kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser der Entriegelungshülse. Für den Kegelwinkel des konischen Abschnitts hat sich ein Winkelbereich von 50° bis 70° als vorteilhaft erwiesen, bevorzugt ist ein Kegelwinkel von 60° vorgesehen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung schließt sich an den großen Durchmesser des konischen Abschnitts ein Flansch an, der sich radial nach außen erstreckt und eine Anlagefläche für das Federelement in der Entriegelungsstellung bildet. Die durch den Flansch einerseits und einen zylindrischen Abschnitt der Entriegelungshülse andererseits begrenzte axiale Länge des konischen Abschnitts entspricht nach der Erfindung etwa der axialen Dicke des 0-Rings. Zum Schutz des O-Rings kann der äußere Rand des Flansches einen größeren Außendurchmesser haben als der O-Ring. Außerdem kann der äußere Randbereich des Flansches in Richtung des Federelements derart umgebogen sein, dass er in der Entriegelungsstellung das Federelement übergreift. Durch den umgebogenen Randbereich kann außerdem ein falsches Ansetzen eines Lösewerkzeugs vermieden werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand Ausführungsbeispiels näher erläutert, in der Zeichnung dargestellt ist.
Die in der Zeichnung dargestellte Steckverbindung besteht aus einem Innenteil 1 und einem Außenteil 2, die durch ein Halteelement 3 miteinander verbindbar sind.
Das Innenteil 1 hat die Form eines Rohrs und weist an einem Ende eine Tülle 4 zur Befestigung einer Druckleitung auf. Das andere Ende des Innenteils 1 ist als Steckzapfen 5 ausgebildet, der in einer Ringnut 6 einen Dichtring 7 trägt. Die Ringnut 6 befindet sich in einem zylindrischen Endabschnitt 8 der Außenfläche des Steckzapfens 5. An den Endabschnitt 8 schließt sich eine Kegelfläche 9 an, deren Durchmesser in Richtung der Tülle 4 zunimmt und die in eine kurze Zylinderfläche 10 größeren Durchmessers übergeht. In der Zylinderfläche 10 ist eine sich radial nach innen erstreckende Nut 11 vorgesehen, in der sich ein Abstützelement 12 befindet. Das Abstützelement 12 ist als geschlitzter, elastisch verformbarer Runddraht-Sprengring, z. B aus rostfreiem Federstahl, Federbronze, oder Kunststoff, ausgebildet und greift mit der radial inneren Hälfte seines Querschnitts in die an die Querschnittsform des Runddraht-Sprengrings angepasste Nut 11 ein. Zur Montage wird das Abstützelement 12 auf den Endabschnitt 8 des Steckzapfens 5 aufgesteckt und über die Kegelfläche 9, wobei es aufgeweitet wird, und die Zylinderfläche 10 bis zum Einrasten in die Nut 11 geschoben, wo es mit geringer radialer Vorspannung an der Wand der Nut 11 anliegt.
Auf der anderen Seite der Nut 11 wird die Zylinderfläche 10 zur Tülle 4 hin durch eine Nut mit einem Dichtring 13 begrenzt, an die sich ein Ringbund 14 größeren Durchmessers anschließt. Auf der Zylinderfläche 10 ist axial verschiebbar eine Entriegelungshülse 15 mit einer Schulter 16 angeordnet. Die Entriegelungshülse 15 weist auf seiner dem Abstützelement 12 zugekehrten Seite eine Stirnfläche 17 auf. Zwischen der Stirnfläche 17 und dem Abstützelement 12 ist ein Zwischenraum 18 zur Aufnahme des Halteelements 3 vorgesehen. Die Entriegelungshülse 15 hat eine zylindrisch Mantelfläche 19, deren Außendurchmesser gleich oder um wenige Zehntel Millimeter größer ist als der Außendurchmesser des Abstützelements 12. Auf der Entriegelungshülse 15 ist ein ringförmiges Federelement 20 aus einem elastomeren Material angeordnet, das sich an der Schulter 16 abstützen kann.
Die Schulter 16 der Entriegelungshülse 15 hat einen konischen Abschnitt 28, dessen Durchmesser entgegen der Steckrichtung, d. h. in Richtung der Tülle 4 zunimmt. An das Ende größeren Durchmessers des konischen Abschnitts 28 schließt sich ein sich radial nach außen erstreckender Flansch 29 an, dessen äußerer Randbereich 30 in Richtung des konischen Abschnitts 28 etwa in einem Winkel von 45° zurückgebogen ist. Der konische Abschnitt 28 hat einen Kegelwinkel von 60°. Je nach Elastizität des Federelements 20 kann der Kegelwinkel größer oder kleiner bemessen sein. Die axiale Länge des konischen Abschnitts 28 ist im Wesentlichen gleich der axialen Dicke des Federelements 20, wobei das Federelement 20 in der in der Zeichnung dargestellten Verriegelungsstellung der Steckverbindung nur etwa mit der Hälfte seiner axialen Dicke mit dem Abschnitt 28 in Eingriff ist.
Das Federelement 20 ist als O-Ring ausgebildet und umspannt die Entriegelungshülse 15 mit radialer Vorspannung. Die radiale Vorspannung wird dadurch erreicht, dass das Federelement 20 in entspanntem Zustand einen Innendurchmesser hat, der 10 bis 30%, insbesondere 20% kleiner ist als der Außendurchmesser der Entriegelungshülse 15.
Zur Aufnahme des Steckzapfens 5 weist das Außenteil 2 eine durchgehende Aufnahmebohrung 21 auf, deren Innendurchmesser an die Außendurchmesser der Teile des Steckzapfens 5 angepasst sind. In der Aufnahmebohrung 21 befindet sich eine ringförmige Ausnehmung 22, in der das Halteelement 3 angeordnet ist. Die radiale Tiefe der Ausnehmung 22 ist so bemessen, dass das Halteelement 3 vollständig in die Ausnehmung 22 verdrängt werden kann. Die in Einsteckrichtung hintere Seitenwand 23 der Ausnehmung 22 erstreckt sich senkrecht zur Längsachse der Aufnahmebohrung 21. Die in Steckrichtung vordere Seitenwand 24 der Ausnehmung 22 weist eine als 30°-Fase ausgebildete Anlagefläche 25 für das Halteelement 3 in der Verriegelungsstellung auf. Die zylindrischen Bohrungsflächen beiderseits der Ausnehmung 22 haben einen den unterschiedlichen Außendurchmessern des Abstützelements 12 und der Mantelfläche 19 entsprechenden unterschiedlichen Durchmesser. Das Halteelement 3 ist wie das Abstützelement 12 als geschlitzter Runddraht-Sprengring ausgebildet. Im entspannten Zustand hat das Halteelement 3 einen Innendurchmesser, der mit dem Durchmesser der Zylinderfläche 10 des Steckzapfens 5 im wesentlichen übereinstimmt.
Zum Verbinden von Innenteil 1 und Außenteil 2 wird der Steckzapfen 5 in die Aufnahmebohrung 21 gesteckt und unter elastischer Verformung des Federelements 20 soweit nach innen gedrückt, bis das durch die Kegelfläche 9 und das Abstützelement 12 aufgeweitete und in die Ausnehmung 22 verdrängte Halteelement 3 in den Zwischenraum 18 einrastet. Die auf diese Weise erreichte Verriegelungsstellung ist in der Zeichnung gezeigt.
Bei der Bewegung des Steckzapfens 5 in die Verriegelungsstellung wird das Federelement 20 durch den Kontakt mit dem Außenteil 2 um einen geringen Betrag gegenüber der Entriegelungshülse 15 in Richtung des konischen Abschnitts 28 verschoben, wobei das Federelement 20 in radialer und axialer Richtung elastisch verformt wird. Aus der elastischen Verformung resultiert eine Axialkraft des Federelements 20, die auf das Außenteil 2 und den konischen Abschnitt 28 der Entriegelungshülse 15 einwirkt und das Halteelement 3 zwischen dem Abschnittselement 12 und der Anlagefläche 25 des Außenteils einspannt. In dieser Stellung ist das Halteelement 3 durch die Wirkung des vorgespannten Federelements 20 zwischen dem Abstützelement 12 des Steckzapfens 5 und der Anlagefläche 25 des Außenteils 2 derart eingespannt, dass es gegen die Zylinderfläche 10 des Steckzapfens 5 gedrückt wird und nicht radial nach außen in den freien Bereich der Ausnehmung 22 ausweichen kann. Ein selbsttätiges Lösen der Steckverbindung ist daher in der gezeigten Stellung der Entriegelungshülse 15 allenfalls durch Zerstören eines Bauteils möglich.
Das Lösen der Steckverbindung kann erreicht werden, indem der Steckzapfen 5 und mit diesem die Entriegelungshülse 15 unter Verformung des Federelements 20 in die Aufnahmebohrung 21 hineingedrückt werden. Hierbei wird das Halteelement 3 von der Axialkraft des Federelements 20 entlastet und durch die Entriegelungshülse 15 gemeinsam mit dem Steckzapfen 5 und dem Abstützelement 12 in der Ausnehmung 22 soweit verschoben, bis es an der Seitenwand 23 zur Anlage kommt. Anschließend wird durch das weitere Hineindrücken der Entriegelungshülse 15 gemeinsam mit dem Steckzapfen 5 in die Aufnahmebohrung 21 das Halteelement 3 durch die kegelige Stirnfläche 17 der Entriegelungshülse 15 aufgeweitet und radial nach außen in die Ausnehmung 22 verdrängt. Ist diese Entriegelungsstellung erreicht, so kann der Steckzapfen 5 gemeinsam mit der Entriegelungshülse 15 und dem Abstützelement 12 aus dem Außenteil 2 herausgezogen werden. Das Halteelement 3 verbleibt hierbei in der Ausnehmung 22 des Aufnahmeteils 2 zurück.
Bei dem Entriegelungsvorgang wird das Federelement 20 auf der Entriegelungshülse 15 in Richtung des Flansches 29 verschoben, wobei es durch den konischen Abschnitt 28 zunehmend aufgeweitet wird. Hierdurch steigt die dieser Bewegung entgegenwirkende axiale Federkraft des Federelements 20 an. Dies ist notwendig, damit dem Entriegeln genügend Widerstand entgegengesetzt wird. Durch die Neigung des konischen Abschnitts 28 und die Dehnbarkeit des Federelements 20 ergibt sich hierbei aber ein sehr flacher Verlauf des Kraftanstiegs in axialer Richtung, so dass die zum Entriegeln erforderliche Endkraft moderat bleibt und das Entriegeln leicht und zuverlässig erfolgen kann.

Claims

Steckverbindung für Rohrleitungen mit einem Innenteil (1) und einem Außenteil (2), die miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können, wobei das Innenteil (1) mit einem Steckzapfen (5) in eine Öffnung (21) des Außenteils (2) einsteckbar und dort über ein in radialer Richtung verformbares Halteelement (3) verriegelbar ist, das in einer ersten Ausnehmung (22) in der Öffnung (21) des Außenteils (2) oder in der Mantelfläche des Steckzapfens (5) angeordnet ist, beim Steckvorgang durch radiale elastische Verformung in die erste Ausnehmung (22) verdrängbar ist und in der Verriegelungsstellung der Verbindungsteile durch elastisches Zurückverformen in eine zweite Ausnehmung (18) im Steckzapfen (5) oder in der Öffnung des Außenteils (2) derart eingreift, dass der Steckzapfen (5) gegen Herausziehen aus der Öffnung (21) des Außenteils (2) durch das Halteelement (3) verriegelt ist, wobei eine auf dem Steckzapfen (5) axial verschiebbar angeordnete Entriegelungshülse (15) mit einer Stirnfläche (17) zumindest teilweise die in Steckrichtung hintere Seitenwand der ersten und/oder zweiten Ausnehmung (22) bildet und eine Schulter (16) aufweist, wobei zwischen der radialen Schulter (16) und dem Außenteil (2) ein in der Verriegelungsstellung in axialer Richtung vorgespanntes Federelement (20) angeordnet ist, das die Entriegelungshülse (15) ringförmig umgreift und wobei die Entriegelungshülse (15) gegen die Kraft des Federelements (20) in eine Entriegelungsstellung bewegbar ist, in der das Halteelement aus der zweiten oder ersten Ausnehmung (18 bzw. 22) im Steckzapfen (5) oder in der Öffnung des Außenteils (2) herausdrängbar und der Steckzapfen (5) von dem Außenteil (2) lösbar ist, die Schulter (16) der Entriegelungshülse (15) einen konischen, sich entgegen der Steckrichtung nach außen erweiternden Abschnitt (28) hat, an dem das Federelement (20) mit radialer Vorspannung anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20) mit radialer Vorspannung an der Entriegelungshülse (15) anliegt und in axialer Richtung relativ zur Entriegelungshülse (15) bewegbar ist, wobei das Federelement (20) in der Verriegelungsstellung der Steckverbindung in radialer Richtung elastisch verformt ist und mit einer Axialkraft auf das Außenteil (2) und den konischen Abschnitt (28) einwirkt und bei einem Entriegelungsvorgang auf der Entriegelungshülse (15) in Richtung des größeren Durchmessers des konischen Abschnitts (28) verschoben und durch den konischen Abschnitt (28) aufgeweitet werden kann.
Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20) ein O-Ring aus elastomerem Werkstoff, wobei der Innendurchmesser des O-Rings im entspannten Zustand 10 bis 30%, insbesondere 20%, kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser der Entriegelungshülse (15).
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel des konischen Abschnitts (28) 50° bis 70°, insbesondere 60°, beträgt.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den großen Durchmesser des konischen Abschnitts (28) ein Flansch (29) anschliesst, der sich radial nach außen erstreckt und eine Anlagefläche für das Federelement (20) in der Entriegelungsstellung bildet.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Flansch (29) einerseits und einen zylindrischen Abschnitt (19) der Entriegelungshülse andererseits begrenzte axiale Länge des konischen Abschnitts (28) etwa der axialen Dicke des Federelements (20) entspricht.
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Randbereich (30) des Flansches (29) einen größeren Außendurchmesser hat als das Federelement (20).
Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Randbereich (30) des Flansches in Richtung des Federelements (20) derart umgebogen ist, dass er in der Entriegelungsstellung das Federelement (20) übergreift.