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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rohrverbinder für Fluidenach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im Allgemeinen umfasst ein Rohrverbinder für Flüssigkeiten mit einem lösbaren Mechanismus Kontrollventile sowohl für eine Buchse als auch einen Stopfen. Daher leckt keine Flüssigkeit, wenn der Stopfen von der Buchse gelöst wird. So zeigt 14 beispielhaft einen Rohrverbinder 500 aus dem ”Quick-connecting Fluid Couplings general catalog” (Januar 2001, Seite 76) der Nitto Kohki Co. Ltd. mit einer Buchse 502 und einem Stopfen 552.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird sowohl für die Buchse als auch den Stopfen die Seite, auf welcher die Verbindung hergestellt wird, als ”Vorwärtsrichtung” oder ”vorderes Ende” bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite, an welcher die Buchse bzw. der Stopfen mit einem anderen Rohrdurchgang (oder einem Schlauch) verbunden ist, als ”Rückwärtsrichtung” oder ”hinteres Ende” bezeichnet wird.
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Die Buchse 502 umfasst beispielsweise einen zylindrischen Buchsenkörper 504 mit einer hinteren Endöffnung 514 und einer vorderen Endöffnung 528, ein Ventilelement 506 mit einer konischen Oberfläche 506b, ein Fußgestell 512 mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, eine zylindrische Hülse 520, die an dem Außenumfang des Buchsenkörpers 504 an der vorderen Endseite angeordnet ist und durch einen Haltering 516 befestigt wird, wobei sie durch eine Spulenfeder 522 vorwärts gedrückt wird, eine Vielzahl von Stahlkugeln 526, welche in eine Vielzahl von Öffnungen eingesetzt sind, welche jeweils nahe dem vorderen Ende des Buchsenkörpers 504 einen allmählich abnehmenden Durchmesser aufweisen und durch die innere Umfangsfläche der Hülse 520 mit Druck beaufschlagt werden, und einen O-Ring 524, welcher an der inneren Umfangsfläche der vorderen Endöffnung 528 angeordnet ist.
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Ein ringförmiges Dichtelement 510 ist an der konischen Fläche 506b des Ventilelementes 506 angeordnet. Ein Ende der Feder 508 berührt das Fußgestell 512. Das Ventilelement 506 wird durch die Feder 508 nach vorne vorgespannt. Das Dichtungselement 510 und die Endfläche eines ringförmigen Vorsprungs 504a, welcher an dem inneren Umfang des Buchsenkörpers 504 ausgebildet ist, berühren einander, um dadurch als Kontrollventil zu dienen, das eine Fluidleckage nach vorne verhindert. Insbesondere wird das Ventilelement 506 auch dann durch den Fluiddruck nach vorne gepresst, wenn der Fluiddruck in der hinteren Endöffnung 514 hoch ist. Die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) wird aufrecht erhalten, weil die konische Fläche 506b mit Kraft fest in den ringförmigen Vorsprung 504a eingesetzt ist.
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Eine vordere Endfläche 506a, die an dem vorderen Ende der konischen Fläche 506b angeordnet ist, liegt gegen den Stopfen 552 an. Der Stopfen 552 umfasst einen Stopfenkörper 554, ein Ventilelement 556 mit einer konischen Oberfläche 556b und ein Fußgestell 562 mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen.
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Der Stopfenkörper 554 umfasst eine hintere Endöffnung 564, eine äußere Umfangsfläche 554b, die an dem vorderen Ende angeordnet und in die Buchse 502 eingesetzt ist, und eine Ringnut 554a, die als Lösestopper dient, wenn der Stopfenkörper 554 mit der Buchse 502 verbunden ist.
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Ein ringförmiges Dichtelement 560 ist an der konischen Fläche 556b des Ventilelementes 556 angeordnet. Das Ventilelement 556 wird durch eine Spulenfeder 558, deren eines Ende an dem Fußgestell 562 befestigt ist, vorwärtsgedrückt. Das Dichtelement 560 beruht einen ringförmigen Vorsprung 554c, welcher radial nach innen an dem vorderen Ende des Stopfenkörpers 554 vorsteht, um dadurch als Kontrollventil zu dienen und eine Fluidleckage nach vorne zu verhindern. Die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) wird in gleicher Weise erreicht wie bei der Buchse 502.
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Eine flache vordere Endfläche 556a an dem vorderen Ende der konischen Fläche 556b liegt gegen die Buchse 502 an.
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Wenn die Buchse 502 und der Stopfen 552 miteinander verbunden werden, wird Kraft auf das hintere Ende der Hülse 520 aufgebracht, um diese zu bewegen. Die auf die Stahlkugeln 526 aufgebrachte Druckkraft wird freigegeben. Dadurch kann die äußere Umfangsfläche 554b an dem vorderen Ende des Stopfenkörpers 554 in die vordere Endöffnung 528 der Buchse 502 eingesetzt werden, wobei die Stahlkugeln 526 aus der Buchse 502 herausgedrückt werden.
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Die entsprechenden vorderen Endflächen 506a, 556a der Ventilelemente 506, 556 der Buchse 502 bzw. des Stopfens 552 liegen gegeneinander an. Wenn der Stopfen 552 tief eingesetzt wird, werden die Ventilelemente 506, 556 relativ zu dem Buchsenkörper 504 und dem Stopfenkörper 554 nach hinten bewegt, wobei die Federn 508, 558 zusammengedrückt werden. Dann werden die beiden Dichtelemente 510, 560 von den ringförmigen Vorsprüngen 504a, 554c getrennt, so dass ein Verbindungsdurchgang 530 gebildet wird (vgl. 15). Somit stehen die hintere Endöffnung 514 der Buchse 502 und die hintere Endöffnung 564 des Stopfens 552 über die Durchgangsöffnungen der Fußgestelle 512, 562 und den Verbindungsdurchgang 530 miteinander in Verbindung. Die äußere Umfangsfläche 554b an dem vorderen Ende des Stopfenkörpers 554 und der O-Ring 526 berühren einander fest und dienen als Dichtung. Somit tritt kein Fluid nach außen aus.
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Wenn der Stopfen 552 ausreichend in die Buchse 502 eingesetzt ist und die auf die Hülse 520 aufgebrachte Kraft aufgehoben wird, wird die Hülse 520 durch die elastische Rückstellkraft der Feder 522 beaufschlagt und zu ihrer Ursprungsposition zurückgeführt.
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Die Stahlkugeln 526 werden durch die Hülse 520 wieder zu der Mittelachse des Buchsekörpers 504 gedrückt. Als Folge hiervon treten die Stahlkugeln 526 in Eingriff mit der Ringnut 554a des Stopfenkörpers 554.
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Aufgrund des Eingriffs mit den Stahlkugeln 526 wird der Stopfen 552 nicht von der Buchse 502 gelöst. Die Buchse 502 und der Stopfen 552 sind fest miteinander gekoppelt.
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Bei dem Rohrverbinder 500 nutzt sowohl die Buchse 502 als auch der Stopfen 552 den Kontrollventilmechanismus unter Verwendung der konischen Flächen 506b, 556b der Ventilelemente 506, 556. Wenn die Buchse 502 mit dem Stopfen 552 verbunden ist, werden beide Ventilelemente 506, 556 zu der hinteren Endöffnung 514, 564 bewegt. Abhängig von dem Verschiebungsweg wird der Spalt des Verbindungsdurchgangs 530 an dem Abschnitt der konischen Fläche 506b, 556b erzeugt.
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Während des Verbindungs- und des Lösevorgangs wird eine Lücke 532 zwischen der vorderen Endfläche 554d des Stopfenkörpers 554 und der Endfläche 504b, welche gegen die vordere Endfläche 554d anliegt, erzeugt. Die Lücke 532 wird aufgrund der Diskrepanz zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem der O-Ring 524 und die äußere Umfangsfläche 554b in Kontakt miteinander treten, um die Dichtungsstruktur zu bilden, und dem Zeitpunkt, zu welchem der O-Ring 524 auf der äußeren Umfangsfläche 554b gleitet, um die Anlage (oder Trennung) der vorderen Endfläche 554d an (von) der Endfläche 504b zu erlauben, erzeugt.
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Wenn die Buchse 502 von dem Stopfen 552 gelöst und der Verbindungsdurchgang 530 mit dem Fluid gefüllt ist, wird das Fluid durch die konischen Flächen 506b, 556b extrudiert. Außerdem wird das Fluid durch die Lücke 532 gesaugt und leckt nach außen.
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Aus der
DE 28 26 344 A1 ist eine selbstabsperrende Schnellkupplung für gas- oder flüssigkeitsführende Leitungen bekannt. Die Schnellkupplung weist eine Kupplungsmuffe und einen in diese einführbaren Kupplungsstecker auf, wobei in der Kupplungsmuffe ein feststehend angeordnetes Ventilteil sowie ein in Längsrichtung verschiebbar angeordnetes bewegliches Ventilstück vorgesehen sind. Das bewegliche Ventilstück wird durch einen Dichtungsring gegenüber der Innenmantelfläche der Kupplungsmuffe abgedichtet. Die Dichtung ist hierbei in einem Absatz an der Außenumfangsfläche des beweglichen Ventilstücks angeordnet. An der Dichtung greift zudem beim Zusammenführen von Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker eine an dem vorderen Ende des Steckers ausgebildete Abdichtfläche an, um die Muffe und den Stecker gegeneinander abzudichten bevor das bewegliche Ventilstück relativ zu dem feststehenden Ventilteil der Kupplungsmuffe bewegt wird. Eine zuverlässige Abdichtung wird hierbei durch einen zusätzlichen Distanzring erreicht, der die Stellung des beweglichen Ventilstücks in der Schließstellung festlegt. Hierdurch wird jedoch die Dichtung zusätzlich belastet, so dass es zu Beschädigungen kommen kann.
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Aus der den Oberbegriff bildenden Druckschrift
US 5,806,564 ist eine Kupplung, insbesondere für den Einsatz in der Landwirtschaft, bekannt. Die Kupplung weist eine Buchse und einen Stopfen auf, der mit der Buchse verbunden bzw. von dieser getrennt werden kann. Zum Schließen eines Fluiddurchgangs weist die Kupplung einen Ventilkörper auf, der koaxial zur Buchse verläuft. Ein Ventilelement ist in dem Ventilkörper angeordnet, wenn die Buchse und der Stopfen voneinander getrennt sind. Der Ventilkörper ist relativ zu der Buchse verschiebbar angeordnet. Es ist ferner eine erste Dichtung zum Abdichten der Buchse und des Stopfens vorgesehen, bevor der Ventilkörper und das Ventilelement relativ zueinander bewegt werden, wenn die Buchse und der Stopfen miteinander verbunden werden. Der Ventilkörper der Buchse weist eine innere Umfangsfläche und eine konische Fläche auf, deren Durchmesser sich in einer Richtung weg von der inneren Umfangsfläche vergrößert. Die erste Dichtung ist in einer Innenumfangsringnut an der inneren Umfangsfläche des Ventilkörpers der Buchse angeordnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Rohrverbinders, welcher eine Fluidleckage in dem Rohrverbinder verhindert, wenn eine Buchse und ein Stopfen miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden. Außerdem sollen die Mittelachsen des Rohrverbinders miteinander übereinstimmen, um eine korrekte Verbindung zu erreichen, wenn eine Buchse und ein Stopfen zusammengefügt sind.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Rohrverbinder für Fluide vorgesehen, welcher eine Buchse und einen Stopfen, der mit der Buchse verbunden bzw. von dieser gelöst ist, aufweist, wobei die Buchse oder der Stopfen ein Ausflussverhinderungsventil zum Schließen eines Fluiddurchgangs mit einem zylindrischen Ventilkörper, welcher koaxial zu der Buchse oder dem Stopfen angeordnet ist, und einem Ventilelement aufweist, welches in dem Ventilkörper angeordnet ist, wenn die Buchse und der Stopfen voneinander getrennt sind, und eine erste Dichtung zum Abdichten der Buchse und des Stopfens bevor der Ventilkörper und das Ventilelement relativ zueinander bewegt werden, wenn die Buchse und der Stopfen miteinander verbunden werden.
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Daher leckt das Fluid in dem Rohrverbinder nicht, wenn die Buchse und der Stopfen miteinander gekoppelt oder voneinander getrennt werden. Außerdem wird das Innere des Rohrverbinders nicht durch Außenluft kontaminiert.
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Die
US 5,746,248 beschreibt eine Fluiddichtkupplung, bestehend aus einem Aufnahmeelement und ein darin einsteckbares Steckelement. Aufnahme- und Steckelement bestehen jeweils aus einer rohrförmigen zylindrischen Buchse, wobei die Buchse des Steckelements in die Buchse des Aufnahmeelements gesteckt und durch sie axial geführt wird. Im Inneren der Buchsen ist jeweils eine Fluiddurchlassmuffe angeordnet, die durch eine Abschlusskappe verschlossen ist. Die Abschlusskappen werden durch das freie Ende ihrer zugehörigen Muffe gelagert und gehalten und treten bei der Zusammenfügung von Aufnahmeelement und Steckelement stirnseitig in Kontakt. Hinter der Verschlusskappe des Aufnahmeelements ist zwischen dem äußeren Umfang der Muffe und dem inneren Umfang der Buchse eine bewegliche Dichtung angeordnet. Die Abschlusskappe des Aufnahmeelements bildet einen Verschlussstopfen und weist einen ringförmigen Abschnitt mit kegelstumpfartiger Form auf, der einen Sitz für die bewegliche Dichtung bildet. Durch eine Schraubenfeder wird die Dichtung in Kontakt mit der Verschlusskappe gedrückt und schließt in getrenntem Zustand das Aufnahmeelement ab. Die Abschlusskappe des Steckelements ist axial beweglich auf der Muffe gelagert und wird mittels einer Schraubenfeder an einen nach innen ragenden Abschnitt der Buchse das Steckelements gedrückt, wodurch dieses geschlossen wird. Radial sind die Federn zwischen dem äußeren Umfang der jeweiligen Muffe und dem inneren Umfang der jeweiligen Buchse des Aufnahmeelements bzw. des Steckelements angeordnet, wobei die Schraubenfedern die äußere Umfangsfläche der Muffen umgeben und von der inneren Umfangsfläche der jeweiligen Buchse umgeben sind.
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Die erste Dichtung kann an einer inneren Umfangsringnut des Ventilkörpers der Buchse angeordnet sein.
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Ebenso kann die erste Dichtung aber auch an einer äußeren Umfangsringnut des Ventilkörpers des Stopfens angeordnet sein.
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Eine abgeschrägte, insbesondere konische Oberfläche, deren Durchmesser nach vorne (in Verbindungsrichtung) zunimmt, ist vorzugsweise an einem vorderen Ende des Ventilkörpers der Buchse angeordnet.
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Dementsprechend stimmt die Mittelachse der Buchse aufgrund der Führungswirkung der konischen Fläche mit der Mittelachse des Stopfens überein, so dass eine korrekte Verbindung erreicht wird.
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Erfindungsgemäß ist die erste Dichtung an wenigstens einer der Endflächen angeordnet, an welcher die Buchse und der Stopfen aneinander anliegen.
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In Weiterbildung der Erfindung berühren die Ventilkörper des Stopfens und der Buchse einander fest und die Ventilelemente des Stopfens und der Buchse berühren einander fest, wenn das Ausflussverhinderungsventil den Fluiddurchgang verschließt, wenn die Buchse und der Stopfen voneinander getrennt sind. Es ist möglich, ein Austreten des Fluides zu verhindern.
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In Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Buchse und/oder der Stopfen einen lösbaren Mechanismus, über welchen die Buchse und der Stopfen miteinander gekoppelt bzw. voneinander getrennt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Ventilelement eine zweite Dichtung an dem Außenumfang eines säulenförmigen Abschnitts an seinem vorderen Ende aufweisen. Die zweite Dichtung ist vorzugsweise zwischen einer inneren Umfangsfläche des Ventilkörpers und einer äußeren Umfangsfläche des Ventilelementes angeordnet, wenn die Buchse und der Stopfen nicht miteinander gekoppelt sind. Dadurch ist es möglich, den Austritt von Fluid zu verhindern.
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Erfindungsgemäß kann das Ventilelement einen Vorsprung oder eine Aussparung zum Einstellen der Mittelachse der Buchse oder des Stopfens aufweisen. Der Vorsprung oder die Aussparung ist vorzugsweise an einer Endfläche des Ventilelementes ausgebildet. Die Endfläche ist mit der Buchse oder dem Stopfen gekoppelt.
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Der Rohrverbinder kann außerdem eine nach hinten offene zylindrische Nut zwischen einer inneren Umfangsfläche und einer äußeren Umfangsfläche des Ventilkörpers aufweisen. Ein Ende eines elastischen Elements zum Vorspannen des Ventilkörpers in eine Axialrichtung der Buchse oder des Stopfens ist erfindungsgemäß in die zylindrische Nut eingesetzt.
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Die Buchse und/oder der Stopfen kann an seinem hinteren Ende einen Verbindungsabschnitt aufweisen, welcher mit einem anderen Rohrverbinder verbunden werden kann. Ein erster Verbindungsabschnitt zum Verbinden eines Grundkörpers der Buchse mit dem hinteren Verbindungsabschnitt kann hierbei die gleiche Form haben wie ein zweiter Verbindungsabschnitt zum Verbinden eines Grundkörpers des Stopfens mit dem hinteren Verbindungsabschnitt.
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Der hintere Verbindungsabschnitt hat vorzugsweise einen sechseckigen Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert.
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1 ist ein Schnitt durch einen Rohrverbinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Schnitt durch eine Buchse der ersten Ausführungsform.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilelementes der ersten Ausführungsform.
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4 ist ein Schnitt durch einen Stopfen der ersten Ausführungsform.
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5 zeigt einen Ursprungszustand zur Verbindung der Buchse und des Stopfens gemäß der ersten Ausführungsform.
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6 zeigt einen Zwischenzustand beim Verbinden der Buchse und des Stopfens gemäß der ersten Ausführungsform.
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7 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Anordnung eines O-Ringes bei der ersten Ausführungsform geändert ist.
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8 ist ein Schnitt durch einen Rohrverbinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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9 ist ein Schnitt durch eine Buchse der zweiten Ausführungsform.
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10 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilelementes der zweiten Ausführungsform.
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11 ist ein Schnitt durch einen Stopfen der zweiten Ausführungsform.
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12A zeigt einen Zustand, in dem bei der zweiten Ausführungsform die Mittelachse der Buche von der Mittelachse des Stopfens abweicht.
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12B zeigt einen Zustand, in dem bei der zweiten Ausführungsform die Mittelachse der Buchse nicht parallel zu der Mittelachse des Stopfens ist.
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13A und 13B zeigen einen Ursprungszustand zum Verbinden der Buchse und des Stopfens der zweiten Ausführungsform.
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14 ist ein Schnitt durch einen Zustand, in welchem eine Buchse und ein Stopfen eines herkömmlichen Rohrverbinders voneinander getrennt sind.
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15 ist ein Schnitt in einem Zustand, in welchem die Buchse und der Stopfen des herkömmlichen Rohrverbinders miteinander verbunden sind.
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Ausführungsformen des Rohrverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die 1 bis 13 erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung wird sowohl für die Buchse als auch den Stopfen die Seite, an welcher die Verbindung hergestellt wird, als ”Vorwärtsrichtung”, ”vorne” oder ”vorderes Ende” bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite, an welcher die Buchse oder der Stopfen mit einem anderen Rohrdurchgang (oder einem Schlauch) verbunden werden, als ”hintere Richtung”, ”hinten” oder ”hinteres Ende” bezeichnet wird.
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Wie in 1 gezeigt ist umfasst ein Rohrverbinder 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Buchse 12 und einen Stopfen 112. Zunächst wird mit Bezug auf 2 eine Erläuterung der Buchse 12 gegeben, wenn sie von dem Stopfen 112 getrennt ist.
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Die Buchse 12 umfasst beispielsweise einen hinteren Körper (hinterer Verbindungsabschnitt) 14, welcher eine Gewindenut 14c an dem äußeren Umfang eines vorderen Endes und eine Stufe 14d an seinem inneren Umfang in Radialrichtung aufweist, einen zylindrischen Buchsenkörper (Grundkörper) 16, welcher auf die Gewindenut 14c des hinteren Körpers 14 aufgeschraubt ist, ein Ventilelement 20, das koaxial mit der Mittelachse der Buchse 12 angeordnet ist, eine Vielzahl von Stahlkugeln 34, welche nahe dem vorderen Ende des Buchsenkörpers 16 in eine Vielzahl von Löchern 16a mit jeweils allmählich reduziertem Durchmesser eingesetzt sind, eine dünne zylindrische Hülse 30, welche nahe dem äußeren vorderen Ende des Buchsenkörpers 16 angeordnet und durch die Stahlkugeln 34 befestigt ist, wobei sie durch eine Spulen- oder Schraubenfeder 32 vorwärts gepresst wird, einen Kragen (Ventilkörper) 26, welcher im Wesentlichen keine Lücke zwischen der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 und einem vorderen säulenförmigen Endabschnitt des Ventilelementes 20 aufweist, und einen O-Ring (erste Dichtung) 42, welcher in eine an einer vorderen Endfläche (Endfläche) 26a des Kragens 26 ausgebildete Nut eingesetzt ist.
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Der hintere Körper 14 hat an seinem hinteren Ende eine Öffnung 14a und eine Schnappverbindung 14b, die mit einem anderen Verbinder verbunden ist. Lediglich der hintere Körper 14 der Buchse 12 hat eine an verschiedene anzuschließende Rohrdurchgänge angepasste Form.
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Ein Innengewinde (erster Verbindungsabschnitt) 16e ist an der inneren Umfangsfläche des hinteren Endes des Buchsenkörpers 16 ausgebildet. Das Innengewinde 16e ist auf die Gewindenut 14c des hinteren Körpers 14 aufgeschraubt, um den äußeren Umfang der Buchse 12 zu bilden. Eine ringförmige Lücke ist an der inneren Umfangsfläche des Verbindungsbereiches zwischen dem Buchsenkörper 16 und dem hinteren Körper 14 ausgebildet. Ein O-Ring 18, der den Austritt des Fluides verhindert, ist in der ringförmigen Lücke angebracht.
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Zwei Ringnuten sind an der inneren Umfangsfläche von vorderen Abschnitten des Buchsenkörpers 16 ausgebildet. O-Ringe 36, 38 sind in diesen Ringnuten angebracht. Die äußere Umfangsfläche des Kragens 26 presst gegen die O-Ringe 36, 38, um Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) zu gewährleisten.
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Die Vielzahl von Löchern 16a ist zwischen den O-Ringen 36, 38 an dem vorderen Ende des Buchsenkörpers 16 ausgebildet. Die Stahlkugeln 34 sind in die Löcher 16a eingesetzt. Die Stahlkugeln 34 werden durch die äußere Umfangsfläche des Kragens 26 gehalten und stehen aus dem Buchsenkörper 16 vor. Die vorstehenden Abschnitte liegen gegen eine schräge Stufe 30a der inneren Umfangsfläche, die nahe dem vorderen Ende der Hülse 30 angeordnet ist, an und dienen als Stopper für die Hülse 30.
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Eine Ringnut ist vor den Löchern 16a an der äußeren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 ausgebildet. Ein Stopperring 40, der als Lösestopper für die Hülse 30 dient, wenn der Stopfen 112 angekoppelt ist, ist in der Ringnut angeordnet.
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Ein scheibenförmiger Ringvorsprung 20b (vgl. 3), der an dem hinteren Ende des Ventilelementes 20 angeordnet ist, liegt gegen die Stufe 14d des hinteren Körpers 14 an. Eine zylindrische Führung 44 liegt gegen die Vorderseite des scheibenförmigen Ringvorsprungs 20b an.
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Eine ringförmige und relativ große Vertiefung 20d ist im Wesentlichen an der Mittelachse ausgebildet. Eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 20c, die als Durchflussdurchgänge dienen, ist hinter der Vertiefung 20d angeordnet. Ein O-Ring (zweite Dichtung) 24 ist in einer Ringnut angeordnet, welche an dem Außenumfang des säulenförmigen Abschnittes nahe dem vorderen Ende ausgebildet ist. Die innere Umfangsfläche des Kragens 26 drückt gegen den O-Ring 24, um den Fluidaustritt zu verhindern.
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Ein niedriger Vorsprung 20a mit kegelstumpfförmiger Gestalt ist an der vorderen Endfläche des Ventilelementes 20 ausgebildet, um die Mittelachse bei der Verbindung mit dem Stopfen 112 einzustellen.
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Die äußere Umfangsfläche der Führung 44 liegt fest gegen den O-Ring 18 und die innere Umfangsfläche des hinteren Körpers 14 an. Die innere Umfangsfläche der Führung 44 liegt bündig zu der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16. Das vordere Ende der Führung 44 liegt gegen den Buchsenkörper 16 an. Die Führung 44 bildet zusammen mit dem Buchsenkörper 16 die Gleitfläche für den Kragen 26. Die Führung 44 schützt den O-Ring 18 und befestigt das Ventilelement 20.
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Die äußere Umfangsfläche und die innere Umfangsfläche des Kragens 26 sind zylindrisch und koaxial zu bspw. dem Buchsenkörper 16. Der Kragen 26 ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 und der äußeren Umfangsfläche des säulenförmigen Abschnitts, welcher an dem vorderen Ende des Ventilelements 20 ausgebildet ist, angeordnet. Eine zylindrische Nut 26b, die koaxial zu dem Buchsenkörper 16 verläuft, ist gegenüber der vorderen Endfläche 26a angeordnet. Ein Ende einer Spulenfeder (elastisches Element) 22 ist in die zylindrische Nut 26b eingesetzt. Das andere Ende der Spulenfeder 22 liegt gegen den scheibenförmigen Ringvorsprung 20b des Ventilelementes 20 an. Die Spulenfeder 22 drückt den Kragen 26 nach vorne. Der Kragen 26 wird durch den an der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 angeordneten Vorsprung 16b befestigt.
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Auf dem O-Ring 42, welcher in eine an der vorderen Endfläche 26a des Kragens 26 ausgebildete Nut eingesetzt ist, wird ein Schmiermittel aufgebracht. Die Haftkraft des Schmiermittels verhindert ein Lösen des O-Ringes 42 von dem Kragen 26. Der O-Ring 42 kann an der vorderen Endfläche (Endfläche) 116a des Stopfens 112 gegenüber der vorderen Endfläche 26a angeordnet sein.
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Mit Bezug auf 4 wird nun der von der Buchse 12 gelöste Stopfen 112 beschrieben.
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Der Stopfen 112 umfasst bspw. einen hinteren Körper (hinterer Verbindungsabschnitt) 114 mit dem gleichen Aufbau wie der hintere Körper 14 der Buchse 12, einen zylindrischen Stopfenkörper (Ventilkörper, Grundkörper) 116, welcher über eine Gewindenut 114c des hinteren Körpers 114 geschraubt ist, und ein Ventilelement 120, das koaxial zu der Mittelachse des Stopfens 112 angeordnet ist und dessen äußere Umfangsfläche im Wesentlichen ohne Lücke zu der inneren Umfangsfläche des Stopfenkörpers 116 verläuft.
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Der hintere Körper 114 hat den gleichen Aufbau wie der hintere Körper 14. Eine Schnappverbindung 114b, die an dem hinteren Ende des hinteren Körpers 114 angeordnet ist, kann sich aber von der Schnappverbindung 14b des hinteren Körpers 14 unterscheiden.
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Ein Innengewinde (zweiter Verbindungsabschnitt) 116e ist an der inneren Umfangsfläche des hinteren Endes des Stopfenkörpers 116 ausgebildet. Das Innengewinde 116e ist auf die Gewindenut 114c des hinteren Körpers 114 aufgeschraubt, um den äußeren Umfang des Stopfens 112 zu bilden. Das Innengewinde 116e hat die gleiche Form wie das Innengewinde 16e.
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Ein Abschnitt des Stopfenkörpers 116, der hinter einer Stufe 116c liegt, hat einen relativ großen Außendurchmesser. Der andere Abschnitt des Stopfenkörpers 116, der vor der Stufe 116c liegt, hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der Außendurchmesser der vorderen Endfläche 26a des Kragens 26. Eine Ringnut 116d, die einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und an ihrer Außenseite weit offen ist, ist vor der Stufe 116c ausgebildet.
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Eine flache vordere Endfläche 116a ist an dem vorderen Ende des Stopfenkörpers 116 ausgebildet. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der vorderen Endfläche 116a sind die gleichen wie der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der vorderen Endfläche 26a des Kragens 26.
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Eine ringförmige Lücke ist an der inneren Umfangsfläche des Verbindungsbereiches zwischen dem Stopfenkörper 116 und dem hinteren Körper 114 ausgebildet. In der ringförmigen Lücke ist ein O-Ring 118 angebracht, der den Austritt von Fluid verhindert. Eine zylindrische Führung 144 ist an dem Innenumfang des O-Ringes 118 angeordnet.
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Das Ventilelement 120 umfasst einen Abschnitt 120b mit großem Durchmesser (vgl. 3) und einen säulenförmigen Abschnitt, der an dem vorderen Ende angeordnet ist. Eine ringförmige und relativ große Vertiefung 120d ist zwischen dem Abschnitt 120b und dem säulenförmigen Abschnitt ausgebildet. Eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 120c, die als Durchflussdurchgänge dienen, ist hinter der Vertiefung 120d angeordnet. Ein O-Ring (zweite Dichtung) 124 ist in einer Ringnut an dem Außenumfang nahe dem vorderen Ende angeordnet. Die innere Umfangsfläche des vorderen Endes des Stopfenkörpers 116 drückt gegen den O-Ring 124, um die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) zu gewährleisten.
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Der Außendurchmesser der vorderen Endfläche des Ventilelementes 120 ist der gleiche wie der Außendurchmesser der vorderen Endfläche des Ventilelementes 20. Eine flache Aussparung 120a mit kegelstumpfförmiger Gestalt ist an der vorderen Endfläche des Ventilelementes 120 ausgebildet, um im Wesentlichen ohne Lücke auf den Vorsprung 20a aufgesetzt zu werden, um bei der Verbindung mit dem Stopfen 112 die Mittelachsen gegeneinander einzustellen.
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Die äußere Umfangsfläche der Führung 144 liegt fest gegen den O-Ring 118 und die innere Umfangsfläche des hinteren Körpers 114 an. Die innere Umfangsfläche der Führung 144 liegt bündig zu der inneren Umfangsfläche des Stopfenkörpers 116, während ihr vorderes Ende gegen den Stopfenkörper 116 anliegt. Die innere Umfangsfläche der Führung 144 bildet zusammen mit dem Stopfenkörper 116 die Gleitfläche für das Ventilelement 120. Die innere Umfangsfläche der Führung 144 schützt den O-Ring 118. Ein Ende der Feder 122 wird durch einen ringförmigen Vorsprung an dem inneren Umfang gehalten.
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Das andere Ende der Feder 122 liegt gegen den Abschnitt 120b mit großem Durchmesser des Ventilelementes 120 an, um das Ventilelement 120 nach vorne zu drücken. Das Ventilelement 120 wird durch einen Vorsprung 116b befestigt, der an der inneren Umfangsfläche des Stopfenkörpers 116 ausgebildet ist.
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Mit Bezug auf die 1, 5 und 6 wird der Vorgang des Verbindens bzw. Trennens von Buchse 12 und Stopfen 112 erläutert. Ein flexibler Schlauch (Rohrdurchgang) ist jeweils mit den Schnappverbindern 14b, 114b der Buchse 12 bzw. des Stopfens 112 verbunden. Das Innere der Buchse 12 und des Stopfens 112 wurden zuvor mit dem Fluid (Flüssigkeit oder Gas) gefüllt.
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Wie in 5 dargestellt ist, liegt die vordere Endfläche der Buchse 12 gegen die vordere Endfläche des Stopfens 112 an. Der Vorsprung 20a an der vorderen Endfläche des Ventilelementes 20 ist in die Aussparung 120a an der vorderen Endfläche des Ventilelementes 120 eingesetzt. Dadurch werden die Mittelachsen zuverlässig ausgerichtet.
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Die vordere Endfläche 116a des Stopfenkörpers 116 drückt gegen den O-Ring 42, welcher an der vorderen Endfläche 26a des Kragens 26 angeordnet ist, und drückt diesen zusammen. Dadurch liegt die vordere Endfläche 116a gegen die vordere Endfläche 26a an.
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Der Stopfen 112 ist in die Buchse 12 eingesetzt. Wie in 6 dargestellt ist, drückt der Kragen 26 die Feder 22 zusammen, um sich rückwärts zu bewegen, wenn die vordere Endfläche 116a des Stopfenkörpers 116 nahe den Stahlkugeln 34 der Buchse 12 eingesetzt wird. Das Ventilelement 120 drückt die Feder 122 zusammen, um sich rückwärts zu bewegen.
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Der O-Ring 24 zur Gewährleistung der Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) an dem vorderen Ende der Buchse 12 und der O-Ring 124 zum Gewährleisten der Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) an dem vorderen Ende des Stopfens 112 werden von der inneren Umfangsfläche des Kragens 26 bzw. der inneren Umfangsfläche des Stopfenkörpers 116 getrennt. Die Dichtungsfunktion wird aufgehoben und der Durchflussdurchgang der Buchse 12 wird mit dem Durchflussdurchgang des Stopfens 112 verbunden. Dann übernimmt der O-Ring 42 die externe Abdichtung.
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Der Rohrdurchgang wird durch die O-Ringe 18, 38, 42, 118 flüssigkeitsdicht (oder luftdicht) gehalten.
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Wenn der Stopfen 112 tief eingesetzt ist, um den Stopfen 112 vollständig mit der Buchse 12 zu koppeln, ist die vordere Endfläche 116a des Stopfenkörpers 116 bis hinter den O-Ring 38 der Buchse 12 eingesetzt, wie es in 1 dargestellt ist. Der Kragen 26 und das Ventilelement 120 drücken die Feder 22 bzw. die Feder 122 zusammen.
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Die äußere Umfangsfläche des Kragens 26 der Buchse 12 gleitet von der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 zu der inneren Umfangsfläche der Führung 44. Die Gleitbewegung ist gleichmäßig, da die innere Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 mit der inneren Umfangsfläche der Führung 44 fluchtet. Der O-Ring 18 wird durch die Führung 44 geschützt.
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Die Führung 144 des Stopfens 112 hat eine äquivalente Funktion wie die Führung 44. Die gleichmäßige Gleitoberfläche ist bündig zu der inneren Umfangsfläche des Stopfenkörpers 116 ausgebildet und schützt den O-Ring 118.
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Die Stahlkugeln 34 sind in der Ringnut 116d des Stopfenkörpers 116 angeordnet, so dass sie sich nach innen bewegen können. Die Stahlkugeln 34 werden durch die Feder 32 und die abgeschrägte Stufe 30a der Hülse 30 vorgespannt. Die Stahlkugeln 34 werden durch die abgeschrägte Oberfläche der Stufe 30a nach innen bewegt und sind inwärts der äußeren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 16 aufgenommen.
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Wenn die Stahlkugeln 34 inwärts des Buchsenkörpers 16 aufgenommen sind, wird die Hülse 30 nach vorne bewegt. Die Hülse 30 wird durch den an der vorderen Position ausgebildeten Stopperring 40 befestigt. Die Außenumfänge der Stahlkugeln 34 werden durch die innere Umfangsfläche der Hülse 30 abgedeckt, um die Stahlkugeln 34 zu halten.
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Die Stahlkugeln 34 treten in die Ringnut 116d des Stopfenkörpers 116 ein. Dadurch kann sich der Stopfen 112 nicht von der Buchse 12 lösen.
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Ein Durchflussdurchgang ist zwischen der Öffnung 14a an dem hinteren Ende der Buchse 12 und der Öffnung 114a an dem hinteren Ende des Stopfens 112 über die Durchgangsöffnungen 30c und die Vertiefung 20d des Ventilelementes 20 und die Vertiefung 120d und die Durchgangsöffnungen 120c des Ventilelementes 120 gebildet. Der Durchflussdurchgang wird durch die O-Ringe 18, 38, 118 flüssigkeitsdicht (oder luftdicht) gehalten.
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Die vordere Endfläche des Ventilelements 20 und die vordere Endfläche des Ventilelements 120 haben den gleichen Außendurchmesser, und die gesamten Oberflächen liegen fest aneinander. Daher ist die Größe des Durchflussdurchgangs und die Richtung des Durchflussdurchgangs des um die Ventilelemente 20, 120 fließenden Fluides konstant. Somit tritt kaum ein Fluiddruckverlust auf.
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Nachfolgend wird eine Erläuterung des Trennvorgangs von Stopfen 112 und Buchse 12 gegeben.
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Wenn eine Kraft auf die Hülse 30 ausgeübt wird, um die Hülse 30 nach hinten zu bewegen, können sich die Stahlkugeln 34 nach außen bewegen. Die Stahlkugeln 34 werden durch die Federn 22, 122 und die schräge Oberfläche der Ringnut 116d des Stopfenkörpers 116 belastet. Dadurch werden die Stahlkugeln 34 durch die schräge Oberfläche der Ringnut 116 nach außen gedrückt und stehen aus dem Buchsenkörper 16 vor.
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Wenn die Stahlkugeln 34 aus der Ringnut 116d vorstehen, wird der Kragen 26 vorwärts bewegt, wobei der Stopfenkörper 116 herausgedrückt wird. Die Buchse 12 wird von dem Stopfen 112 getrennt. Das Ventilelement 120 drückt außerdem das Ventilelement 20 heraus, wobei es durch die Feder 122 vorgespannt wird.
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Die vordere Endfläche 26a und die vordere Endfläche 116a stehen in engem Kontakt miteinander. Die jeweiligen vorderen Endflächen des Ventilelementes 20 und des Ventilelementes 120 stehen ebenfalls in engem Kontakt miteinander bis sie voneinander getrennt sind, und es ist keine Lücke zwischen ihnen ausgebildet. Somit tritt kein Fluid aus, wenn die Buchse 12 von dem Stopfen 112 getrennt wird.
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Das Fluid wird nicht durch Außenluft kontaminiert, während die Buchse 12 mit dem Stopfen 112 verbunden wird.
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Wenn die Buchse 12 von dem Stopfen 112 getrennt ist, wird die Hülse 30 wieder durch die Stahlkugel 34 befestigt und ist hinten angeordnet.
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Die erste Ausführungsform erläutert den Fall, bei welchem das innere Fluid in flüssigkeitsdichter Weise (oder luftdichter Weise) durch die O-Ringe 18, 38, 118 gehalten wird, wenn die Buchse 12 und der Stopfen 112 miteinander verbunden sind. Der O-Ring 42 kann auch als Ausflussverhinderungsmittel verwendet werden, wenn die Buchse 12 und der Stopfen 112 miteinander gekoppelt werden. Wie in 7 dargestellt ist, wird dann, wenn der O-Ring 38 hinter der vorderen Endfläche 116a angeordnet ist (als O-Ring 38a'' bezeichnet), das Fluid in dem Rohrverbinder 10 flüssigkeitsdicht (oder luftdicht) durch die O-Ringe 18, 38a, 118, 42 gehalten, wenn die Buchse 12 und der Stopfen 112 miteinander verbunden sind.
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Bei dem Rohrverbinder 10 gemäß der ersten Ausführungsform stehen die Endflächen 26a, 116a, die die Verbindungsflächen sind, in engem Kontakt miteinander, ohne axial zu gleiten. Daher stehen auch die vorderen Endflächen des Ventilelements 20 und des Ventilelements 120 in engem Kontakt miteinander. Dadurch wird das Fluid nicht mit Außenluft kontaminiert, wenn die Buchse 12 mit dem Stopfen 112 verbunden ist.
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Wenn die Buchse 12 von dem Stopfen 112 getrennt ist, gibt es keinen Freiraum zum Ansaugen des Fluides, mit welchem das Innere des Rohrverbinders 10 gefüllt ist, und kein Fluid tritt nach außen aus, weil die vorderen Endflächen 116a und die Aussparung 120a in engem Kontakt mit der vorderen Endfläche 26a bzw. dem Vorsprung 20a stehen, wie es in 5 dargestellt ist. Insbesondere ist das Fluid in der Buchse 12 durch den Kragen 26, das Ventilelement 20 und den O-Ring 24 von der Umgebung abgeschlossen. Das Fluid in dem Stopfen 112 ist durch den Stopfenkörper 116, das Ventilelement 120 und den O-Ring 124 von der Umgebung abgeschlossen. Somit tritt kein Fluid aus.
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Während die Buchse 12 und der Stopfen 112 aneinander befestigt und voneinander gelöst werden, verhindert der O-Ring 42 den Austritt des Fluides von innen nach außen über die Anlageflächen der vorderen Endflächen 26a, 116a.
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Wenn die Buchse 12 mit dem Stopfen 112 verbunden ist, haben die vordere Endfläche des Ventilelementes 20 und die vordere Endfläche des Ventilelementes 120 den gleichen Außendurchmesser und ihre Gesamtflächen stehen in engem Kontakt miteinander. Dadurch sind auch die Flächen des Durchflussdurchganges und die Richtung des Durchflussdurchganges für das um die Ventilelemente 20, 120 fließende Fluid konstant. Es tritt kaum ein Fluiddruckverlust auf.
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Der O-Ring 24, der die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) an dem vorderen Ende der Buchse 12 gewährleistet, ist auf dem Ventilelement 20 angeordnet, das aus dem äußeren Kragen 26 und dem inneren Ventilelement 20 ausgewählt wurde. Somit ist es möglich, die Form des äußeren Kragens 26 zu ändern. Die Nut 26b kann in dem Kragen 26 ausgebildet sein. Die Feder 22, die eine lange natürliche Länge hat, kann in die Nut 26b eingesetzt werden. Die Nut 26b dient als Lösestopper für die Feder 22.
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Ein Rohrverbinder 300 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 8 bis 13 erläutert.
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Wie in 8 dargestellt ist, umfasst der Rohrverbinder 300 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Buchse 312 und einen Stopfen 412.
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Zunächst wird mit Bezug auf die 9 und 10 eine Beschreibung der von dem Stopfen 412 gelösten Buchse 312 gegeben.
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Wie in 9 dargestellt ist, umfasst die Buchse 312 bspw. einen hinteren Körper (hinterer Verbindungsabschnitt) 314 mit einer Gewindenut 314c an dem Außenumfang seines vorderen Endes und einer Stufe 314d in Radialrichtung an seinem inneren Umfang, einen Buchsenkörper (Grundkörper) 316, welcher auf die Gewindenut 314c des hinteren Körpers 314 aufgeschraubt ist, ein Ventilelement 320, welches koaxial zu der Mittelachse der Buchse 312 angeordnet ist, eine Vielzahl von Stahlkugeln 334, welche in eine Vielzahl von Löchern 316a mit allmählich reduziertem Durchmesser nahe dem vorderen Ende des Buchsenkörpers 316 eingesetzt sind, eine dünne zylindrische Hülse 330, welche an der Außenseite nahe dem vorderen Ende des Buchsenkörpers 316 angeordnet und durch die Stahlkugeln 334 befestigt ist, wobei sie durch eine Feder 332 in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, und einen Kragen (Ventilkörper) 326, welcher dafür sorgt, dass im Wesentlichen keine Lücke zwischen der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 316 und einem vorderen Säulenendabschnitt des Ventilelements 320 besteht.
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Der hintere Körper 314 hat an seinem hinteren Ende eine Öffnung 314a und eine Schnappverbindung 314b, welche mit einer Verbindung eines anderen Rohrdurchgangs verbunden ist. Lediglich der hintere Körper 314 der Buchse 312 hat eine an verschiedene anzuschließende Rohrdurchgänge angepasste Form. Der Außenumfang 314e an dem vorderen Ende des hinteren Körpers 314 hat einen sechseckigen Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Mittelachse. Daher ist es möglich, ein Werkzeug, wie einen Schraubenschlüssel, beim Zusammensetzen und Demontieren zu verwenden.
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Ein Innengewinde (erster Verbindungsabschnitt) 316 ist an der äußeren Umfangsfläche an dem hinteren Ende des Buchsenkörpers 316 ausgebildet. Das Innengewinde 316e ist in die Gewindenut 314c des hinteren Körpers 314 eingeschraubt, um den Außenumfang der Buchse 312 zu bilden. Eine ringförmige Lücke ist zwischen dem hinteren Außenendumfang des Buchsenkörpers 316 und der inneren Umfangsfläche des hinteren Körpers 314 ausgebildet. In der ringförmigen Lücke ist ein O-Ring 318, der den Fluidaustritt verhindert, angebracht.
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An der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 316 ist eine Ringnut ausgebildet, in welcher ein O-Ring 338 angebracht ist. Die äußere Umfangsfläche des Kragens 326 drückt gegen den O-Ring 338, um die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) zu gewährleisten.
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Die Vielzahl von Öffnungen 316a ist an dem vorderen Ende des Buchsenkörpers 316 ausgebildet. Die Stahlkugeln 334 sind in die Löcher 316a eingesetzt. Die Stahlkugeln 334 werden innen durch die äußere Umfangsfläche des Kragens 326 gehalten und stehen aus dem Buchsenkörper 316 vor. Die vorstehenden Abschnitte liegen gegen eine schräge Stufe 330a der inneren Umfangsfläche nahe dem vorderen Ende der Hülse 330 an und dienen als Stopper für die Hülse 330.
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Eine Ringnut ist vor dem Loch 316a an dem Außenumfang des Buchsenkörpers 316 ausgebildet. Ein Stopperring 340, der als Lösestopper für die Hülse 330 dient, wenn der Stopfen 312 angekoppelt wird, ist in der Ringnut angeordnet.
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Ein scheibenförmiger Ringvorsprung 320b (vg. 10), der an dem hinteren Ende des Ventilelements 320 angeordnet ist, liegt gegen die Stufe 314d des hinteren Körpers 314 an.
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Eine ringförmige und relativ große Vertiefung 320d ist im Wesentlichen an der Mittelachse ausgebildet. Eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 320c, die als Durchflussdurchgänge dienen, ist hinter der Vertiefung 320d angeordnet. Ein O-Ring (zweite Dichtung) 324 ist in der Ringnut, die an dem Außenumfang des säulenförmigen Abschnitts nahe dem vorderen Ende ausgebildet ist, angeordnet. Die innere Umfangsfläche des Kragens 326 drückt gegen den O-Ring 324, um den Fluidaustritt zu verhindern.
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Ein Vorsprung 320a, der eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweist, ist an der vorderen Endfläche des Ventilelements 320 ausgebildet, um die Mittelachse bei der Verbindung mit dem Stopfen 412 auszurichten.
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Die Außenumfangsfläche und die Innenumfangsfläche des Kragens 326 sind zylindrisch und koaxial mit bspw. dem Buchsenkörper 316. Der Kragen 326 ist zwischen der Innenumfangsfläche des Buchsenkörpers 316 und der Außenumfangsfläche des säulenförmigen Abschnitts, der an dem vorderen Ende des Ventilelements 320 angeordnet ist, angeordnet. Der Kragen 326 ist nach hinten offen und hat eine zylindrische Nut 326b, die koaxial zu dem Buchsenkörper 316 verläuft. Ein Ende einer Feder (elastisches Element) 322 ist in die zylindrische Nut 326b eingesetzt. Das andere Ende der Feder 322 liegt gegen den scheibenförmigen Ringvorsprung 320b des Ventilelementes 320 an. Die Feder 322 spannt den Kragen 326 nach vorne vor. Der Kragen 326 wird durch den Vorsprung 316b, der an der inneren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 316 angeordnet ist, befestigt.
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Eine ringförmige Stufenfläche 326c, die senkrecht zu der Mittelachse verläuft, ist etwas vor der zylindrischen Nut 326b ausgebildet. Eine innere Umfangsfläche 326d, die parallel zu der Mittelachse verläuft, ist vor der Stufenfläche 326c ausgebildet. Ein O-Ring (erste Dichtung) 342 ist in eine Ringnut 327 an der inneren Umfangsfläche 326d eingesetzt. Eine konische Fläche 326a, deren Durchmesser sich nach vorne allmählich vergrößert, ist vor der inneren Umfangsfläche 326d, d. h. an dem vorderen Ende des Kragens 326, ausgebildet.
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Wie in 13B dargestellt ist, kann der O-Ring 342 alternativ an dem Stopfen 412 angeordnet sein. In diesem Fall kann eine äußere Umfangsringnut an der äußeren Umfangsfläche 416e des Stopfens 412 ausgebildet sein (vgl. 11), die in engem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 326d der Buchse 312 steht. Der O-Ring 342 kann in der äußeren Umfangsringnut angeordnet sein.
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Eine Vielzahl von Ringnuten 330b ist in die äußere Umfangsfläche der Hülse 330 eingeschnitten, so dass die Buchse 312 leicht mit den Fingern gegriffen werden kann.
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Mit Bezug auf 11 wird nachfolgend eine Erläuterung eines Zustandes gegeben, in dem der Stopfen 412 von der Buchse 312 getrennt ist.
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Der Stopfen 412 umfasst bspw. einen hinteren Körper (hinterer Verbindungsabschnitt) 414 mit einem ähnlichen Aufbau wie der hintere Körper 314, einen zylindrischen Stopfenkörper (Ventilkörper, Grundkörper) 416, welcher in eine Gewindenut 414c des hinteren Körpers 414 eingeschraubt ist, und ein Ventilelement 420, welches koaxial zu der Mittelachse des Stopfens 412 angeordnet ist und dessen äußere Umfangsfläche im Wesentlichen ohne Lücke relativ zu der inneren Umfangsfläche des Stopfenkörpers 416 angeordnet ist.
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Eine Schnappverbindung 414b ist an dem hinteren Ende des hinteren Körpers 414 ausgebildet. Der Außenumfang 414d am vorderen Ende des hinteren Körpers 414 hat einen sechseckigen Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse. Somit ist es möglich, ein Werkzeug, bspw. einen Schraubenschlüssel, beim Montieren und Demontieren zu verwenden.
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Ein Innengewinde (zweiter Verbindungsabschnitt) 416 ist an der inneren Umfangsfläche des hinteren Endes des Stopfenkörpers 416 ausgebildet. Das Innengewinde 416a ist auf die Gewindenut 414c des hinteren Körpers 414 geschraubt, um den Außenumfang des Stopfens 412 zu bilden.
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Die Außenumfangsflächen 416b, 416c, die vor dem Innengewinde 416a angeordnet sind, haben den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des Buchsenkörpers 316 an dem vorderen Ende (vgl. 9). Eine weit offene Ringnut 416g mit einem trapezförmigen Querschnitt ist zwischen den Außenumfangsflächen 416b, 416c ausgebildet.
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Eine konische Fläche 416d, deren Durchmesser sich nach vorne allmählich reduziert, ist vor der äußeren Umfangsfläche 416c ausgebildet. Der Neigungswinkel der konischen Fläche 416d hat etwa den gleichen Wert wie der Neigungswinkel der konischen Fläche 326a des Kragens (vgl. 9). Eine Außenumfangsfläche 416e, deren Außendurchmesser im Wesentlichen die gleiche Länge hat wie der Innendurchmesser der Innenumfangsfläche 326d des Kragens 326, ist vor der konischen Fläche 416d ausgebildet. Die axial zentrale Länge L1 (vgl. 12A) der Außenumfangsfläche 416e ist im Wesentlichen die gleiche wie die Länge der Innenumfangsfläche 326d. Eine flache vordere Endfläche 416f ist an dem vorderen Ende des Stopfenkörpers 416 ausgebildet. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der vorderen Endfläche 416f sind die gleichen wie die Durchmesser der Stufenfläche 326c des Kragens 326. Eine konische Fläche 416h, die im Wesentlichen parallel zu der konischen Fläche 416d verläuft, bildet die innere Umfangsfläche in der konischen Fläche 416d.
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Eine ringförmige Lücke ist zwischen dem Außenumfang am hinteren Ende des Stopfenkörpers 416 und der Innenumfangsfläche des hinteren Körpers 414 ausgebildet. In der ringförmigen Lücke ist ein O-Ring 418 angebracht, der den Austritt von Fluid verhindert.
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Das Ventilelement 420 hat einen Abschnitt 420b mit großem Durchmesser (vgl. 10) und einen säulenförmigen Abschnitt 420c, der an dem vorderen Ende angeordnet ist. Ein O-Ring (zweite Dichtung) 424 ist in einer Ringnut an dem säulenförmigen Abschnitt 420c angeordnet. Die innere Umfangsfläche des vorderen Endes des Stopfenkörpers 416 drückt gegen den O-Ring 424, um die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) zu gewährleisten.
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Wie in 10 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von Löchern 420d an radialen Abschnitten sowohl in dem Abschnitt 420b mit großem Durchmesser als auch dem säulenförmigen Abschnitt 420c ausgebildet. Die Löcher 420d stehen mit einer axial zentralen Bohrung 420e in Verbindung, die sich an der hinteren Endfläche des Ventilelementes 420 öffnet.
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Der Außendurchmesser der vorderen Endfläche des Ventilelementes 420 ist der gleiche wie der Außendurchmesser der vorderen Endfläche des Ventilelementes 320. Eine Aussparung 420a, die eine kegelstumpfförmige Gestalt hat, ist auf den Vorsprung 320a im Wesentlichen ohne Spiel aufgesetzt, um bei der Verbindung mit dem Stopfen 412 die Mittelachsen zueinander auszurichten.
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Eine Stufe 420f ist auf der Rückseite des Abschnittes 420b mit großem Durchmesser ausgebildet. Wie in 11 dargestellt ist, hält die Stufe 420f ein Ende der Spulen- oder Schraubenfeder 422.
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Das andere Ende der Feder 422 liegt gegen die Innenumfangsstufe 414e des hinteren Körpers 414 an, um das Ventilelement 420 nach vorne zu drücken. Das Ventilelement 420 wird durch eine konische Fläche 416h, die an der Innenumfangsfläche des Stopfenkörpers 416 ausgebildet ist, befestigt.
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Mit Bezug auf die 12A bis 13A wird eine Erläuterung des Vorgangs beim Verbinden und Lösen von Buchse 312 und Stopfen 412 gegeben. Mit jeder der Schnappverbindungen 314b, 414b der Buchse 312 und des Stopfens 412 ist ein flexibler Schlauch oder dgl. verbunden. Das Innere der Buchse 312 und des Stopfens 412 ist vorab mit dem Fluid (Flüssigkeit oder Gas) gefüllt.
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Das vordere Ende der Buchse 312 liegt gegen das vordere Ende des Stopfens 412 an. Wie in 12A dargestellt ist, ist auch dann, wenn die Mittelachse der Buchse 312 von der Mittelachse des Stopfens 412 abweicht, der Stopfen 412 in die Buchse 312 eingesetzt, wobei die vordere Endfläche 416f des Stopfens 412 durch die konische Fläche 326a der Buchse 312 geführt wird. Dadurch ist die Buchse 312 zuverlässig auf den Stopfen 416 aufgesetzt.
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Die Länge L1 der äußeren Umfangsfläche 416e ist etwas kürzer als die Länge L2, welche von dem vorderen Ende des Kragens 326 zu dem vorderen Ende 316c des Buchsenkörpers 316 reicht. Dadurch liegt auch dann, wenn der Kragen 326 mit Kraft durch die Außenumfangsfläche 416e bewegt wird, die konische Fläche 416d des Stopfenkörpers 416 gegen das vordere Ende des Buchsenkörpers 316 an, bevor der Kragen 326 bewegt wird. Dadurch ist es möglich, eine Bewegung des Kragens 326 zu verhindern, wenn die Buchse 312 noch nicht ausreichend in Eingriff mit dem Stopfen 412 steht. Somit tritt das Fluid in der Buchse 312 nicht nach außen aus, wenn die Buchse 312 mit dem Stopfen 412 verbunden wird.
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Wie in 126 dargestellt ist, ist es, auch wenn die Mittelachse der Buchse 312 nicht parallel zu der Mittelachse des Stopfens 412 verläuft, aufgrund der Führungswirkung der konischen Fläche 326a oder der konischen Fläche 416d möglich, eine Bewegung des Kragens 326 zu verhindern, wenn die Buchse 312 noch nicht ausreichend in Eingriff mit dem Stopfen 412 steht. Wenn das vordere Ende der Buchse 312 in Eingriff mit dem vorderen Ende des Stopfens 412 steht, stehen der Vorsprung 320a, die Stufenfläche 326c, die Innenumfangsfläche 326d und die konische Fläche 326a der Buchse 312 in engem Kontakt mit der Aussparung 420a, der vorderen Endfläche 416f, der Außenumfangsfläche 416e bzw. der konischen Fläche 416d des Stopfens 412, wie es in 13A gezeigt ist. Die äußere Umfangsfläche 416e drückt gegen den O-Ring 342 und deformiert diesen, so dass ein flüssigkeitsdichter Zustand um den O-Ring 342 erreicht wird. Der an der vorderen Endfläche des Ventilelementes 320 angeordnete Vorsprung 320a ist in die Aussparung 420a an der vorderen Endfläche des Ventilelements 420 eingesetzt. Somit wird die Mittelachse der Buchse 312 zuverlässig zu der Mittelachse des Stopfens 412 ausgerichtet.
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Wenn der Stopfen 412 in die Buchse 312 eingesetzt wird, drückt der Kragen 326 die Feder 322 zusammen, um sich rückwärts zu bewegen. Das Ventilelement 420 drückt die Feder 422 zusammen, um sich rückwärts zu bewegen. Dadurch tritt keine Flüssigkeit aus, wenn die Buchse 312 und der Stopfen 412 miteinander verbunden sind.
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Der O-Ring 324 zum Gewährleisten der Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) an der Vorderseite der Buchse 312 und der O-Ring 424 zur Gewährleistung der Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) an der Vorderseite des Stopfens 412 werden von der Innenumfangsfläche des Kragens 326 bzw. der Innenumfangsfläche des Stopfenkörpers 416 getrennt. Die Dichtfunktion wird aufgehoben und der Durchflussdurchgang der Buchse 312 wird in Verbindung mit dem Durchflussdurchgang des Stopfens 412 gebracht. Hierbei übernimmt der O-Ring 342 die externe Abdichtung.
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Wenn der Stopfen 412 tief eingesetzt ist, um den Stopfen 412 vollständig mit der Buchse 312 zu koppeln, sind die Stahlkugeln 334 in der Ringnut 416g des Stopfenkörpers 416 angeordnet, wie es in 8 dargestellt ist. Somit können sich die Stahlkugeln 334 nach innen bewegen. Die Stahlkugeln 334 werden durch die Feder 333 und die schräge Stufe 330a der Hülse 330 mit Druck beaufschlagt. Somit werden die Stahlkugeln 334 durch die schräge Fläche der Stufe 330a nach innen bewegt und inwärts der äußeren Umfangsfläche des Buchsenkörpers 316 aufgenommen.
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Wenn die Stahlkugeln 334 inwärts des Buchsenkörpers 316 aufgenommen sind, wird die Hülse 330 vorwärts bewegt. Die Hülse 330 wird durch den Stopperring 340, der an der vorderen Position ausgebildet ist, befestigt. Die Außenumfänge der Stahlkugeln 334 werden durch die Innenumfangsfläche der Hülse 330 abgedeckt. Dadurch werden die Stahlkugeln 334 innen gehalten.
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Die Stahlkugeln 334 treten in die Ringnut 416g des Stopfenkörpers 416 ein. Somit kann der Stopfen 412 nicht von der Buchse 312 getrennt werden.
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Zwischen der Öffnung 314a an dem hinteren Ende der Buchse 312 und der Öffnung 414a an dem hinteren Ende des Stopfens 412 ist über die Durchgangsöffnungen 320c und die Vertiefung 320d des Ventilelements 320 und die Löcher 420d und die Bohrung 420e des Ventilelementes 420 ein Durchflussdurchgang gebildet. Der Durchflussdurchgang wird durch die O-Ringe 318, 338, 342, 418 flüssigkeitsdicht (oder luftdicht) gehalten.
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Die vordere Endfläche des Ventilelements 320 und die vordere Endfläche des Ventilelements 420 haben den gleichen Außendurchmesser und ihre Gesamtflächen stehen in engem Kontakt miteinander. Dadurch ist die Fläche des Durchflussdurchgangs und die Richtung des Durchflussdurchgangs für das um die Ventilelemente 320, 420 fließende Fluid konstant. Ein Druckverlust des Fluides tritt kaum auf.
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Nachfolgend wird eine Erläuterung des Vorgangs beim Trennen des Stopfens 412 von der Buchse 312 gegeben.
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Wenn eine Kraft auf die Hülse 330 aufgebracht wird, um die Hülse 330 nach hinten zu bewegen, können sich die Stahlkugeln 334 nach außen bewegen. Die Stahlkugeln 334 werden durch die Federn 323, 422 und die schräge Fläche der Ringnut 416 des Stopfenkörpers 416 mit Druck beaufschlagt. Dadurch werden die Stahlkugeln 334 durch die schräge Fläche der Ringnut 416g nach außen gedrückt und stehen aus dem Buchsenkörper 316 vor.
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Wenn die Stahlkugeln aus der Ringnut 416g hervorstehen, wird der Kragen 426 bewegt, wobei er den Stopfenkörper 416 vorwärts drückt. Die Buchse 312 wird von dem Stopfen 412 getrennt. Das Ventilelement 420 wird ebenfalls durch die Feder 422 mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird das Ventilelement 320 herausgedrückt, um die Buchse 312 von dem Stopfen 412 zu lösen.
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Die Stufenfläche 326c und die vordere Endfläche 416f stehen in engem Kontakt miteinander. Der Vorsprung 320a und die Aussparung 420a stehen ebenfalls in engem Kontakt miteinander bis sie voneinander getrennt werden. Somit wird kaum eine Lücke zwischen diesen Elementen gebildet und kein Fluid tritt aus, wenn die Buchse 312 von dem Stopfen 412 getrennt wird.
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Wenn die Buchse 312 von dem Stopfen 412 getrennt wird, wird die Hülse 330 erneut durch die Stahlkugeln 334 befestigt und ist hinten angeordnet.
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Bei dem Rohrverbinder 300 gemäß der zweiten Ausführungsform stehen dann, wenn die Buchse 312 von dem Stopfen 412 gelöst ist, die vordere Endfläche 416f, die Aussparung 420a und die Außenumfangsfläche 416e in engem Kontakt mit der Stufenfläche 326c, dem Vorsprung 320a bzw. der Innenumfangsfläche 320d, wie es in 13A gezeigt ist. Daher gibt es keinen Zwischenraum zum Ansaugen des Fluides, mit welchem das Innere des Rohrverbinders 300 gefüllt ist, und kein Fluid tritt nach außen aus. Insbesondere wird das Fluid in der Buchse 312 nach außen durch den Kragen 326, das Ventilelement 320 und den O-Ring 324 abgeschlossen. Das Fluid in dem Stopfen 412 wird nach außen durch den Stopfenkörper 416, das Ventilelement 424 und den O-Ring 424 abgeschlossen. Somit tritt kein Fluid aus.
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Wenn die Buchse 312 mit dem Stopfen 412 verbunden ist, haben die vordere Endfläche des Ventilelementes 320 und die vordere Endfläche des Ventilelementes 420 den gleichen Außendurchmesser und ihre gesamten Flächen liegen eng aneinander. Dadurch ist die Fläche des Durchflussdurchgangs und die Richtung des Durchflussdurchgangs des um die Ventilelemente 320, 420 fließenden Fluides konstant. Ein Druckverlust des Fluides tritt kaum auf.
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Der O-Ring 324, der die Flüssigkeitsdichtigkeit (oder Luftdichtigkeit) der Buchse 312 gewährleistet, ist an dem Ventilelement 320, das aus dem äußeren Kragen 326 und dem inneren Ventilelement 320 ausgewählt wurde, angeordnet. Dadurch kann der äußere Kragen 326 eine beliebige Form haben. Dadurch kann die Nut 326b in dem Kragen 326 ausgebildet werden. Die Feder 322, die eine lange natürliche Länge aufweist, kann in die Nut 326b eingesetzt werden. Die Nut 326b dient auch als Lösestopper für die Feder 322.
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Der Kragen 326 hat an seinem vorderen Ende die konische Fläche 326a. Dadurch wird auch dann, wenn die Mittelachse der Buchse 312 nicht mit der Mittelachse des Stopfens 412 fluchtet, wenn die Buchse 312 und der Stopfen 412 miteinander verbunden sind, die vordere Endfläche 416f des Stopfens 412 durch die konische Fläche 326a geführt. Die Buchse 312 kann korrekt in Eingriff mit dem Stopfen 412 gebracht werden. Die konische Fläche 416d des Stopfens 412 und das vordere Ende 316c der Buchse 312 können auch die Führung übernehmen, wenn die Buchse 312 und der Stopfen 412 in Eingriff miteinander gebracht werden.