DE112008001699T5

DE112008001699T5 - Leitungsverbindung mit Sensorfunktion

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Publication number: DE112008001699T5
Application number: DE112008001699T
Authority: DE
Inventors: Arthur Frank Shaker Heights Anton; Michael Ray Aurora Butkovic; Johan Jan Concord Goemans; Kevin Madison Mracek; Dale C. Highland Heights Arstein; Franziska H. Brecksville Dacek; John D. Broadview Heights Karkosiak; Jeffrey Michael Novelty Rubinski; David Bryan Hudson O'Connor; David E. Highland Heights O'Connor; Nicholas Raney Shaker Heights Lubar; Gerhard H. Aurora Schiroky; Mark A. Bainbridge Township Bennett; Theodore J. Concord Gausman; Andrew P. University Heights Marshall; Larry Dean Bentleyville Vandendriessche; Sylvia Antoinette Chardon Bon; William H. Chagrin Falls Glime III; Michael Jerome Twinsburg Mohlenkamp; Peter C. Cleveland Heights WILLIAMS
Original assignee: Swagelok Co
Current assignee: Swagelok Co
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-06-10
Also published as: US20150252922A1; JP2016196962A; WO2009003016A1; US8439404B2; JP2013242045A; CA2692327C; JP2016128721A; US20100201118A1; CA2692327A1; US9010810B2; JP6006446B2; US20130270814A1; JP2010532452A; JP5938089B2; JP2015064109A; JP5854566B2; US9400070B2

Abstract

Mechanisch angebrachte Verbindung für eine Fluidleitung mit einer Längsachse, umfassend: Verbindungsglieder, umfassend wenigstens ein Leitungsfassungsglied, ein erstes Kopplungsglied und ein zweites Kopplungsglied, die axial zusammengefügt werden, um die Verbindung aufzuziehen, wobei die Verbindung eine Leitungsfassung und fluiddichte Abdichtung nach dem Aufziehen der Verbindung bereitstellt, und einen Sensor, der mit einem oder mehreren von den Verbindungsgliedern wirkverbunden ist, um einen Zustand oder eine Eigenschaft von wenigstens einem des Nachfolgenden zu erfassen: die mechanisch angebrachte Verbindung, ein oder mehrere von den Verbindungsgliedern, durch die mechanisch angebrachte Verbindung aufgenommenes Fluid oder eine Kombination hieraus.

Description

Verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Erfindung beansprucht den Rechtsvorteil der nachfolgenden vorläufigen US-Patentanmeldungen: die am 28. März 2008 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/040,178 und dem Titel „Apparatus and Method of Zero Clearance Connection with Sensing Function”, die am 28. März 2008 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/040,175 und dem Titel „Apparatus und Method of Fitting Component with Sensing Function”, die am 28. März 2008 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/040,177 und dem Titel „Apparatus and Method of Fitting with Sensing Function”, die am 28. März 2008 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/040,184 und dem Titel „Apparatus and Method of Face Seal Connection with Sensing Function”, die am 28. März 2008 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Nummer 61/040,189 und dem Titel „Conduit Connection with Split Body and Optional Sensing Function” und die am 26. Juni 2007 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/937,277 und dem Titel „Smart Fittings”, wobei die gesamten Offenbarungen der genannten Druckschriften hiermit durch Verweisung mitaufgenommen sind.
Hintergrund der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft mechanisch angebrachte Verbindungen, so beispielsweise Anschlussstücke, Fügestücke, Kopplungen, Zusammensetzstücke und dergleichen mehr, die in Fluidsystemen oder Fluidkreisen verwendet werden, die eine Fluidströmung und einen Fluiddruck enthalten. Derartige mechanisch angebrachte Verbindungen können, jedoch nicht hierauf beschränkt, mit Leitungsanschlussstücken für ein Rohr, eine Röhre oder eine beliebige andere Art von Leitung verwendet werden und verbinden ein Leitungsende mit einem beliebigen anderen Leitungsende oder einem anderen Abschnitt, Element oder einer Komponente eines Fluidsystems. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit soll der Begriff „Anschlussstück” („fitting”) hier derart verwendet werden, dass er sämtliche anderen Begriffe miteinschließt, so beispielsweise Kopplung bzw. Kupplung, Verbindung, Zusammensetzung, Fügung und dergleichen mehr, die alternativ verwendet werden können, um eine mechanisch angebrachte Verbindung zu bezeichnen. Derartige mechanisch angebrachte Verbindungen zeichnen sich durch eine fluiddichte Abdichtung sowie mechanische Festigkeit aus, um die Verbindung zusam menzuhalten, einschließlich einer ausreichenden Fassung der Leitung bei Vibration, Beanspruchung und Druck. Die Fluide können Gas, Flüssigkeit, Aufschlämmungen und eine beliebige Abwandlung oder Kombination hieraus beinhalten.
Fluidsysteme und Schaltungen verwenden üblicherweise mechanisch angebrachte Verbindungen zur wechselseitigen Verbindung von Leitungsenden miteinander sowie mit Strömungsvorrichtungen, die eine Strömung steuern bzw. regeln, aufnehmen, regulieren, eine oder mehrere Eigenschaften des Fluides oder der Fluidströmung messen oder auf andere Weise das Fluid innerhalb des Fluidsystems beeinflussen können. Fluidsysteme kommen überall vor, vom einfachsten Wohnungssanitärsystem bis zu hochkomplexen Fluidsystemen bei der petrochemischen, halbleitertechnischen, biopharmazeutischen, medizinischen, lebensmitteltechnischen, kommerziellen, wohnungstechnischen, herstellungstechnischen und analysetechnischen Instrumentierungs- und Transportindustrie, um nur einige wenige Beispiele zu nennen. Komplexe Systeme können Tausende von Anschlussstücken beinhalten, wobei die Anschlussstücke entweder als Neuinstallation oder als Teil einer Reparatur, einer Wartung oder eines Nachrüstvorganges oder auch als Anschlussstücke, die vorab installiert worden sind, installiert werden.
Der Begriff „mechanisch angebrachte Verbindung” bezeichnet im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine beliebige Verbindung für oder in einem Fluidsystem, bei dem wenigstens eine Verbindung vorhanden ist, die durch eine mechanisch ausgeübte Kraft, eine Beanspruchung, einen Druck, ein Drehmoment oder dergleichen festgehalten wird, so beispielsweise eine Gewindeverbindung, eine Klemmverbindung, eine Bolzen- oder Schraubverbindung und dergleichen mehr. Dies steht in Abgrenzung zu einer metallurgischen oder chemischen Verbindung, die üblicherweise als Schweißen, Hartlöten, Weichlöten bzw. Löten, Kleben und dergleichen mehr verwirklicht wird. Eine mechanisch angebrachte Verbindung kann eine Kombination aus mechanischen und metallurgischen Verbindungen beinhalten und tut dies auch oftmals, wobei derartige Verbindungen ebenfalls in dem Begriff „mechanisch angebrachte Verbindungen” mitenthalten sein sollen, so diese wenigstens eine derartige Verbindung beinhalten.
Zusammenfassung der Offenbarung
Entsprechend einer der in der vorliegenden Offenbarung präsentierten Erfindungen wird ein verschiebungsfreies Anschlussstück oder eine solche Anordnung für eine mechanisch angebrachte Verbindung einer Leitung bereitgestellt. Bei einem Ausführungsbei spiel kann ein Anschlussstück für eine Leitungsverbindung ein Leitungsfassungsglied beinhalten, das optional in eine äußere Oberfläche der Leitung eindringt und optional die äußere Oberfläche abdichtet. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beinhaltet das Anschlussstück des Weiteren ein Abdichtungselement, das eine verschiebungsfreie Abdichtung beinhaltet, die axial von der Leitungsfassungseindringung beabstandet ist. Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein Abdichtungselement zwischen einer Flächenbildungsoberfläche eines Flächenabdichtungsgliedes und einer Flächenabdichtungsoberfläche an einer weiteren Flächenbildungsoberfläche angeordnet. Bei einem spezifischeren exemplarischen Ausführungsbeispiel umfasst das Abdichtungselement eine Dichtung, die axial zwischen zwei Flächenbildungsoberflächen komprimiert ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können das Leitungsfassungsglied und die Dichtungsanordnung und in einigen Fällen auch zusätzliche Teile optional als separate Unteranordnung oder Voranordnung zusammengehalten werden.
Entsprechend einer weiteren der in der vorliegenden Offenbarung präsentierten Erfindungen wird eine mechanisch angebrachte Verbindung für Leitungen, die eine verschiebungsfreie Abdichtung als Teil eines verschiebungsfreien Anschlussstückes oder einer solchen Anordnung für eine Leitungsverbindung beinhaltet, zusammen mit einer Sensorfunktion, die in einem oder mehreren der Teile des Anschlussstückes integriert oder inkorporiert ist, bereitgestellt. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Sensorfunktion mit einem Abdichtungselement beinhaltet oder wirkverbunden sein, das ebenfalls zur Bereitstellung einer verschiebungsfreien Abdichtung in der Anordnung verwendet wird. Bei einem spezifischeren exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Sensorfunktion in Form eines Sensors oder einer Vorrichtung verwirklicht sein, die in dem Abdichtungselement eingebettet, an diesem angebracht, in diesem integriert oder auf andere Weise mit diesem inkorporiert oder wirkverbunden ist.
Entsprechend einer weiteren der in der vorliegenden Offenbarung präsentierten Erfindungen wird ein Anschlussstück bereitgestellt, bei dem ein mehrteiliges Körperkonzept zum Einsatz kommt, bei dem das Körperkopplungsglied einen Hauptkörper und einen Leitungssockeleinsatz umfasst. Der Hauptkörper und der Einsatz können optional eine Sensorfunktion oder Sensorfunktionen beinhalten. Eine weitere hier präsentierte Erfindung stellt ein intelligentes Anschlussstück (smart fitting) für ein aufgeweitetes Leitungsanschlussstück bereit.
Entsprechend einem erfinderischen Aspekt der Offenbarung werden ein Anschlussstück oder ein oder mehrere Komponenten eines Anschlussstückes mit einer elektrischen, elektromagnetischen oder elektronischen Funktion versehen, so beispielsweise in Form eines Sensors oder einer anderen Vorrichtung, die die Nutzbarkeit des Anschlussstückes verbessert, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, ein oder mehrere der nachfolgenden Dinge: Komponentenidentifizierung, Komponentenkompatibilität, Installation und Anordnung oder eine beliebige andere Art von Information, die für einen Hersteller, Installateur oder Endanwender von Nutzen sein kann. Die vorliegende Offenbarung betrifft des Weiteren zugehörige Verfahren des Einbringens derartiger Funktionen in ein Anschlussstück oder in Anschlussstückkomponenten wie auch Verfahren im Zusammenhang mit der Anwendung derartiger Anschlussstücke.
Entsprechend einer weiteren der in der vorliegenden Offenbarung präsentierten Erfindungen werden eine mechanisch angebrachte Verbindung oder ein Anschlussstück für Leitungen und andere Fluidkomponenten bereitgestellt, die/das ein oder mehrere Sensorfunktionen beinhaltet, die in einer oder mehreren Komponenten des Anschlussstückes integriert oder inkorporiert oder auf andere Weise mit diesen wirkverbunden sind, oder in eine bestehende Anschlussstückanordnung oder eine Komponente hiervon eingebaut werden können. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann eine Sensorfunktion mit einem Kopplungsglied in der Anordnung beinhaltet oder mit diesem wirkverbunden sein. Bei einem spezifischeren exemplarischen Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Sensorfunktionen in Form eines oder mehrerer Sensoren oder Vorrichtungen verwirklicht sein, die in einer Kopplungsmutter oder einem Kopplungskörper oder beidem eingebettet, an diesen angebracht, mit diesen integriert oder auf andere Weise mit diesen inkorporiert oder wirkverbunden sind.
Bei wieder einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Sensorfunktion in ein Anschlussstück eingebaut seien, so beispielsweise durch zusätzliches in die Anordnung erfolgendes Miteinbeziehen einer Komponente, die eine Sensorfunktion beinhaltet, wobei hierbei die Komponente eine Abdichtung oder Nichtabdichtungsfunktion wie auch die Sensorfunktion umfasst. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Sensorfunktion beispielsweise in ein Anschlussstück mit einem Sensorträger oder einem solchen Substrat eingebaut sein, so beispielsweise eine Dichtung, ein Ring oder eine passscheibenartige Vorrichtung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Anschlussstückes, das ein oder mehrere der hier offenbarten Erfindungen inkorporiert, dargestellt in einem Längsquerschnitt, wobei die Teile in einem handfest angezogenen Zustand befindlich sind.
2 ist eine vergrößerte Ansicht des mit dem Kreis A bezeichneten Bereiches in 1.
3 ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereiches von 2.
4 ist eine vergrößerte Ansicht des mit dem Kreis B bezeichneten Bereiches in 1.
5 ist eine vergrößerte Darstellung des Anschlussstückes von 1 in einem vollständig aufgezogenen Zustand, dargestellt in einem Halblängsquerschnitt.
6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der in 1 und 2 dargestellten Anordnung, beinhaltend eine Sensorfunktion entsprechend einer weiteren der hier offenbarten Erfindungen.
7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Anschlussstückes mit einem mehrteiligen Körper mit einer optionalen Sensorfunktion in einem Halblängsquerschnitt.
7A bis 7D sind zusätzliche Ausführungsbeispiele von Flächenabdichtungskonfigurationen mit einer Sensorfunktion, dargestellt in einem Halblängsquerschnitt.
8 ist ein Ausführungsbeispiel eines aufgeweiteten Leitungsanschlussstückes mit einer Sensorfunktion in einem vollständigen Längsquerschnitt.
8A ist ein Ausführungsbeispiel eines Sanitäranschlussstückes mit einer Sensorfunktion, dargestellt in einem Halblängsquerschnitt.
9A und 9B zeigen eine Dichtung oder Sensorträgerausführungsbeispiele, die zur Positionierung einer Sensorfunktion in einem Anschlussstück verwendet werden können.
10 zeigt eine Gewindeverjüngungsverbindung in einem Längsquerschnitt und mit einer Sensorfunktion.
11 stellt ein nichtaufgeweitetes Anschlussstück vom Ringzwingentyp dar, dargestellt in einem handfest angezogenen Zustand.
12 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anschlussstückanordnung, die eine oder mehrere der hier offenbarten Erfindungen inkorporiert, dargestellt in einem Längsquerschnitt und in einem handfest angezogenen Zustand vor dem Aufziehen.
13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kopplungsgliedes vom Körpertyp, wie es beispielsweise in der Anordnung von 12 Verwendung finden kann, in einem Längsquerschnitt.
14 ist eine Querschnittsansicht bezüglich der Linie 14-14 in 12.
15 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anschlussstückanordnung, die einen oder mehrere der hier offenbarten Erfindungen beinhaltet, dargestellt in einem Längsquerschnitt und in einem handfest angezogenen Zustand vor dem Aufziehen.
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kopplungsgliedes vom Körpertyp, wie es beispielsweise in der Anordnung in 15 verwendet werden kann, im Längsquerschnitt.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Obwohl die verschiedenen Ausführungsbeispiele hier unter spezifischer Bezugnahme auf ein Rohranschlussstück und insbesondere auf ein Rohranschlussstück für eine rostfreie Stahlverrohrung beschrieben werden, erschließt sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet ohne Weiteres, dass die hier offenbarten Erfindungen mit einer beliebigen Metall- oder Nichtmetallleitung oder mit beliebigen Metall- oder Nichtmetallanschlussstückkomponenten verwendet werden können, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, Kunststoff, Polymere und dergleichen. Die Erfindungen können darüber hinaus mit dünnerwandigen Leitungen oder dickerwandigen Leitungen verwendet werden. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung bezeichnet der Begriff „verschiebungsfrei” eine Anordnung, in der ein Anschlussstück vorab an einem Leitungsende angebracht und mit einem weiteren Fluidglied verbunden ist, wobei ein derartiges Anschlussstück dann ge lockert werden kann, um eine Trennung des Leitungsendes von dem anderen Fluidglied zu ermöglichen, ohne dass es hierfür einer axialen Verschiebung des Leitungsendes bedürfte. Gemäß einem allgemeineren Konzept erleichtert ein verschiebungsfreies Anschlussstück das Auseinanderbauen des Anschlussstückes dahingehend, dass das Anschlussstück abgetrennt werden kann, ohne dass eine axiale Verschiebung des Leitungsendes, das an dem Anschlussstück angebracht ist, erforderlich wäre. Ein verschiebungsfreies Anschlussstück, das eine verschiebungsfreie Abdichtung beinhaltet, kann beispielsweise ein Abtrennen einer ersten Kopplungskomponente, so beispielsweise einer Mutter, von einer zweiten Kopplungskomponente, so beispielsweise einem Körper, ermöglichen, um ein Ablösen des Leitungsendes von dem anderen Fluidglied zu ermöglichen, und dies mittels einer einfachen radialen Bewegung oder Verschiebung. Darüber hinaus dient, obwohl die exemplarischen Ausführungsbeispiele eine Verbindung zwischen einem Leitungsende und einer bestimmten Art von Fluidglied (Kopplungskörper) vorsehen, eine derartige Darstellung nur Erläuterungszwecken und sollte nicht in einem beschränkenden Sinne verstanden werden. Die hier offenbarten Erfindungen können zum Verbinden eines Leitungsendes mit einem beliebigen Fluidglied verwendet werden, so beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, mit einem weiteren Leitungsende, einer Kopplungskomponente oder einem solchen Glied, einem Strömungssteuer- bzw. Regelglied, so beispielsweise einem Ventil, einem Regler, einem Filter und dergleichen mehr. Der Aspekt der Verschiebungsfreiheit erleichtert bei den vorliegenden Erfindungen das Installieren und Entfernen eines Anschlussstückes in einem Fluidsystem durch Beseitigen jedweder Notwendigkeit einer axialen Verschiebung des Leitungsendes relativ zu dem anderen Fluidglied, woran die Kopplung bestand, wobei gleichzeitig die Leitungsfassung und Abdichtung erhalten bleiben, wenn das Anschlussstück in einem installierten und vollständig aufgezogenen Zustand befindlich ist. Der Zustand des handfesten Anziehens bedeutet hierbei, dass verschiedene Teile an einem Leitungsende angebaut sind, dies jedoch in einem vergleichsweise lockeren oder bisweilen satt anliegenden Zustand, der durch eine vergleichsweise niedrige manuelle Zusammenbaukraft oder ein solches Drehmoment erreicht wird. Der Begriff „vollständig aufgezogener Zustand” bezeichnet den Umstand, wenn das Anschlussstück an einem Leitungsende festgezogen ist, um eine Verbindung zwischen dem Leitungsende und einem weiteren Fluidglied mit einer bereits bestehenden Leitungsfassung und Abdichtung vollständig herzustellen. Zwischen dem handfest angezogenen und dem vollständig aufgezogenen Zustand können zusätzliche zwischengeschaltete Aufzieh- und Zusammenbauschritte sein, wenn das Anschlussstück festgezogen wird. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung bezeichnet zudem der Begriff „Aufsetzen” ein Anschlussstück, das „aufgesetzt” ist, was dahinge hend ähnlich zu „aufgezogen” ist, dass es einen Prozess des Zusammenbauens und Festziehens des Anschlussstückes an einem Leitungsende bezeichnet. Der Verweis auf eine „Unteranordnung” oder „Voranordnung” von Anschlussstückteilen oder Ableitungen hieraus bezeichnet zwei oder mehr Teile, die separat zusammengebaut oder zusammengefügt und durch eine beliebige geeignete Anordnung oder ein solches Verfahren als integrale oder einstückige Einheit zusammengehalten werden, um einen endgültigen Zusammenbau des Anschlussstückes zu erleichtern, wobei die Möglichkeit für einen unrichtigen Zusammenbau von verschiedenen Teilen verringert wird. Die Begriffe „Fluidsystem” und „Fluidkreis” werden gewissermaßen synonym verwendet, wobei ein Fluidsystem im Allgemeinen eine etwas kompliziertere Anordnung zur Aufnahme eines Fluids bezeichnet, während ein Fluidkreis etwas derart einfaches wie eine Leitung sein kann, die mit einer anderen Fluidvorrichtung mittels einer mechanisch angebrachten Verbindung verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist bei allen verschiedenen Arten von Fluidsystemen und Kreisen unabhängig von deren Kompliziertheit anwendbar.
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Einbringen einer Sensorfunktion in eine mechanisch angebrachte Verbindung, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, ein verschiebungsfreies Anschlussstück, eine solche Anordnung oder eine mechanisch angebrachte Verbindung für Leitungen. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung sollen eine Sensorfunktion und ein beliebiges Ausführungsbeispiel einer Sensorfunktion in einem „Sensor” im breitestmöglichen Kontext verstanden werden, so beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, als Fähigkeit, Information, einen Zustand, einen Status, eine Bedingung oder Daten im Zusammenhang mit dem Anschlussstück oder der Anordnung, einem oder mehreren der Anschlussstücke oder Anordnungskomponenten, Gliedern und Teilen und/oder dem durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluid oder der Anordnung sensorisch zu erfassen, zu detektieren, zu messen, anzugeben, darüber zu berichten, eine Rückmeldung zu geben oder zu sammeln, oder auch eine beliebige Kombination hieraus. Das sensorische Erfassen des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides bezeichnet das sensorische Erfassen des Fluides innerhalb der Grenzen des Anschlussstückes im Unterschied zu einem Sensor oder einer Sensorfunktion stromabwärts oder stromaufwärts von der Anschlussstückanordnung. Die Sensorfunktion kann durch einen Sensor verwirklicht sein, der entweder benässt oder nichtbenässt oder beides ist. Ein benässter Sensor ist ein Sensor, bei dem wenigstens ein Abschnitt gegenüber dem durch das Anschlussstück oder die mechanisch angebrachte Verbindung aufgenommenen Fluid freiliegt, wohingegen ein nichtbenässter Sensor ein Sensor ist, der von einem Kontakt mit dem Fluid isoliert ist.
Während verschiedene erfinderische Aspekte, Konzepte und Merkmale der Erfindung als in Kombination in den exemplarischen Ausführungsbeispielen verkörpert beschrieben und dargestellt sind, können diese verschiedenen Aspekte, Konzepte und Merkmale in vielerlei alternativen Ausführungsbeispielen Verwendung finden, und zwar entweder einzeln oder in verschiedenen Kombinationen oder Unterkombinationen hiervon. Alle derartigen Kombinationen und Unterkombinationen sollen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindungen enthalten sein, außer dies ist explizit anders angegeben. Während verschiedene alternative Ausführungsbeispiele mit Blick auf verschiedene Aspekte, Konzepte und Merkmale der vorliegenden Erfindung, so beispielsweise alternative Materialien, Strukturen, Konfigurationen, Verfahren, Kreise bzw. Schaltungen, Vorrichtungen und Komponenten, Software, Hardware, Steuer- bzw. Regellogik, Alternativen mit Blick auf Form, Anpassung und Funktion und dergleichen mehr hier beschrieben sind, sollen derartige Beschreibungen keine vollständige oder erschöpfende Liste von verfügbaren alternativen Ausführungsbeispielen darstellen, seien sie nun gegenwärtig bekannt oder später noch zu entwickeln. Einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt sich ohne Weiteres, dass ein oder mehrere der erfinderischen Aspekte, Konzepte oder Merkmale in zusätzliche Ausführungsbeispiele eingebaut werden können, sowie Verwendungen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung, auch wenn derartige Ausführungsbeispiele hier nicht explizit offenbart ist. Obwohl darüber hinaus einige Merkmale, Konzepte oder Aspekte der Erfindung als bevorzugte Anordnung oder ein solches Verfahren beschrieben sind, soll eine derartige Beschreibung nicht nahelegen, dass ein derartiges Merkmal erforderlich oder notwendig ist, außer dies wird explizit so angegeben. Exemplarische oder repräsentative Werte und Bereiche können darüber hinaus enthalten sein, um das Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu fördern, wobei jedoch die genannten Werte und Bereiche nicht in einem beschränkenden Sinn verstanden werden sollen oder als kritische Werte oder Bereiche gedacht sind, außer dies ist explizit so angegeben. Obwohl darüber hinaus verschiedene Aspekte, Merkmale und Konzepte hier explizit als erfinderisch oder als einen Teil der Erfindung bildend identifiziert sind, soll eine derartige Identifizierung nicht ausschließend sein; es können vielmehr erfinderische Aspekte, Konzepte und Merkmale vorhanden sein, die hier vollständig beschrieben sind, ohne dass sie explizit als Teil einer spezifischen Erfindung identifiziert sind, wobei die Erfindungen anstelle dessen in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt sind. Beschreibungen von exemplarischen Verfahren oder Prozessen sind nicht auf die Einbeziehung sämtlicher Schritte, so diese in sämtlichen Fällen notwendig sind, beschränkt, noch ist die Reihenfolge, in der die Schritte dargestellt werden, als erforderlich oder notwendig gedacht, außer dies ist explizit so angegeben.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer oder mehrerer der Erfindungen dargestellt. Dargestellt ist eine Anordnung 10 zum mechanischen Anbringen oder Verbinden eines Leitungsendes C an bzw. mit einem weiteren Fluidglied. Die Anordnung 10 wird hier zudem als mechanisch anbringbare Verbindung oder ein solches Anschlussstück bezeichnet, wobei jedoch der Begriff „Anschlussstück” im breitestmöglichen Sinne als beliebige Anordnung verstanden werden soll, durch die ein Leitungsende mechanisch an einer weiteren Fluidkomponente angebracht oder mit dieser verbunden werden kann. Lediglich zu Referenzzwecken weist die Leitung C eine zentrale Mittelachse X auf. Die Bezugnahme auf eine „axiale” Bewegung oder Verschiebung und eine „radiale” Bewegung oder Verschiebung erfolgt hierbei unter Bezugnahme auf die Achse X.
Die Anordnung 10 kann ein erstes Kopplungsglied oder eine solche Komponente 12 und ein zweites Kopplungsglied oder eine solche Komponente 14 beinhalten. Die Kopplungskomponenten können eine beliebige geeignete Anordnung darstellen, durch die die Anordnung 10 mit einer Leitungsfassung und Abdichtung an dem Leitungsende C installiert werden kann. Mit Blick auf das Ausführungsbeispiel von 1 kann die erste Kopplungskomponente 12 in Form einer buchsenartigen Gewindemutter verwirklicht sein, während die zweite Kopplungskomponente in Form eines steckerartigen Gewindekörpers verwirklicht sein kann. Ein Kopplungsglied in Form eines „Körpers” nimmt das Leitungsende üblicherweise, jedoch nicht zwangsläufig, in einem Leitungssockel auf. Für den Fall von verschiebungsfreien Anschlussstücken im Sinne der vorliegenden Offenbarung stellt der Körper 14 eine verschiebungsfreie Abdichtungsoberfläche bereit, die nachstehend noch beschrieben wird und die das der Leitung C zu eigene Ende nicht aufnimmt. Gleichwohl kann der Körper 14 Endkonfigurationen, so beispielsweise die mit 16 bezeichnete, aufweisen, die ein Leitungsende aufnehmen. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung wird ein Körper als Kopplungsglied betrachtet, das mit einem weiteren Kopplungsglied, so beispielsweise einer Mutter, zusammenfügbar ist. Ein Kopplungsglied in Form einer „Mutter” ist mit einem Körper zusammengefügt, um das Anschlussstück in einem fertigen Zustand mit einer geeigneten Leitungsfassung und Abdichtung festzuziehen oder aufzuziehen, wobei die Mutter üblicherweise eine Antriebsoberfläche aufweist, die das Leitungsfassungsglied während des Aufziehens in Eingriff hat oder alternativ ein Antriebsglied in Eingriff hat, das mit dem Fassungsglied in Eingriff ist. Diese Komponenten (so beispielsweise die Mutter und der Körper) sind in dem Sinne „kop pelnd”, dass sie durch eine relative axiale Bewegung in Bezug aufeinander zusammengefügt und festgezogen werden können, um so die Anordnung 10 an dem Leitungsende C derart zu installieren, dass die Anordnung 10 die Leitung fasst, um eine Lockerung der Leitung unter einem oder mehreren beliebigen äußeren Einflüssen, so beispielsweise Temperatur, Druck, Dehnung und Vibration, um nur einige Beispiele zu nennen, zu verhindern. Die Anordnung 10 stellt darüber hinaus eine Abdichtung gegen einen Fluidverlust bereit. Das Fluid, das durch die Leitung C getragen wird, kann hierbei Gas, Flüssigkeit oder eine Kombination hieraus oder auch ein anderes Fluidmedium sein. Die Anordnung 10 findet üblicherweise bei der Herstellung von Verbindungen in einen Gesamtfluidsystem Anwendung. Man beachte, dass ein Kopplungsglied oder beide in der Praxis Teil einer Fluidkomponente oder integral mit dieser sein können und nicht zwangsläufig diskrete Komponenten sind, wie dies hier dargestellt ist. So kann der Körper 14 mit einer weiteren Vorrichtung oder Struktur integriert oder wirkverbunden sein, so beispielsweise einer Fluidsteuer- bzw. Regelvorrichtung, so beispielsweise einem Ventil oder einem Ventilkörper, einem Strömungsmesser, einem Tank, einem Rohrverteiler oder einer beliebigen anderen Fluidkomponente, an der eine Leitung angebracht werden kann.
Der Kopplungskörper 14 kann selbst als Fluidglied betrachtet werden, das mit dem Leitungsende C verbunden ist, oder kann eine Endkonfiguration 16 beinhalten, die des Weiteren mit einem weiteren Teil verbunden sein kann, so beispielsweise einer Fluidkomponente, einem weiteren Leitungsende und dergleichen mehr. Wie gezeigt ist, kann die Endverbindung 16 von 1 auch ein steckerartiges Gewindeende 18 eines herkömmlichen Rohranschlusskörpers beinhalten, wobei jedoch eine beliebige Endverbindungskonfiguration je nach Bedarf Verwendung finden kann, um das Leitungsende C mit dem Fluidsystem oder dem anderen Fluidglied zu verbinden.
Obwohl das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Gewindeverbindung zwischen den ersten und zweiten Kopplungskomponenten 12, 14 bereitstellt, sind Gewindeverbindungen nur eine von vielen verfügbaren Optionen. Alternativen beinhalten, jedoch nicht hierauf beschränkt, Klemm- oder Bolzenverbindungen. Die Art der eingesetzten Verbindung ergibt sich aus der Natur der Kraft, die zum auf fluiddichte Weise erfolgenden Sichern der Anordnung 10 an dem Leitungsende notwendig ist. Im Allgemeinen kann ein Anschlussstück, so beispielsweise das in 1 dargestellte, für eine nichtaufgeweitete Endverbindung verwendet werden, was bedeutet, dass die der Leitung zu eigene zylindrische Form vor dem Verbinden mit einem weiteren Fluidglied als Bearbeitungsschritt nicht aufgeweitet wird (obwohl die Leitung während des Integrationsprozesses plastisch verformt werden kann). Das Leitungsende bedarf keiner besonderen Vorbearbeitungen, außer vielleicht eines üblichen Glättungs- und Entgratungsprozesses für die Endoberfläche C1 (2). Bei wieder einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel kann das steckerartige und buchsenartige Gewinde bei den ersten und zweiten Kopplungselementen vertauscht sein.
Die erste Kopplungskomponente 12 und die zweite Kopplungskomponente 14 können Schraubenschlüsselabflachungen 20, 22 umfassen, die jeweils beim Zusammenfügen und Festziehen der Anordnung 10 während des Aufziehens des Anschlussstückes förderlich sind. Eine Relativdrehung zwischen den Kopplungskomponenten 12, 14 kann verwendet werden, um das Anschlussstück je nach Bedarf festzuziehen oder zu lockern.
Der Körper 14 kann eine Zentralbohrung 24 mit einem Durchmesser beinhalten, der in etwa der gleiche oder genau der gleiche wie der Durchmesser der innenseitigen zylindrischen Wand 26 der Leitung C ist. Bei den meisten Verbindungen sind, obwohl dies nicht in allen Fällen zwangsläufig erforderlich ist, die Bohrung 24 und die Leitung C koaxial entlang der Achse X ausgerichtet und zusammengesetzt.
Die zweite Kopplungskomponente 14 beinhaltet des Weiteren eine erste Endfläche oder Flächenbildungsoberfläche 18 an einem inneren Endabschnitt 30 hiervon. Diese Endfläche oder Flächenbildungsoberfläche 28 stellt eine Abdichtungsoberfläche 32 zu Zwecken dar, die nachstehend noch sehr ausführlich erläutert werden. Die Abdichtungsoberfläche 32 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel eine im Allgemeinen planare Flächenabdichtungsoberfläche, wobei jedoch auch andere Abdichtungsoberflächenausgestaltungen alternativ in Abhängigkeit von der Art der Abdichtung, die die Grenzfläche mit der Abdichtungsoberfläche 32 bildet, Verwendung finden können. Bei dem Ausführungsbeispiel von 1 können die Abdichtungsoberflächen beispielsweise Ausnehmungen (nicht gezeigt) beinhalten, die bei der Ausrichtung der Wülste des Abdichtungselementes 48 während des Zusammenbaus und Festziehens förderlich sind.
Aus 1 ist ersichtlich, dass dann, wenn die ersten und zweiten Kopplungselemente 12, 24 getrennt sind, so beispielsweise nachdem das Anschlussstück 10 an einem Leitungsende installiert worden ist, eine einfache radiale Bewegung oder Verschiebung erfolgen kann, um die Anordnung 10 zu zerlegen, oder mit anderen Worten das Leitungsende C von dem Körper 14 zu trennen. Diese Konfiguration bewirkt daher eine verschiebungsfreie Verbindung, da die Anschlussstückkomponenten ohne die Notwendig keit einer axialen Bewegung der Leitung C relativ zu dem Körper 14 getrennt werden können. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen wird, obwohl dies nicht notwendigerweise in allen Fällen erforderlich ist, die verschiebungsfreie Abdichtung axial von dem Leitungsfassungsglied getrennt oder beabstandet, und zwar insbesondere in demjenigen Bereich, wo das Leitungsfassungsglied in die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche eindringt oder diese auf andere Weise fasst. Entsprechend wird diejenige Abdichtung, die an der Flächenbildungsoberfläche 28 ausgebildet ist, hier als verschiebungsfreie Abdichtung bezeichnet, während die Anordnung oder das Anschlussstück 10 hier als verschiebungsfreie Anordnung oder verschiebungsfreies Anschlussstück bezeichnet werden. Allgemein umfasst eine verschiebungsfreie Abdichtungsanordnung diejenigen Teile, die zusammen eine verschiebungsfreie Abdichtung bilden, wenn das Anschlussstück aufgezogen wird. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel kann eine verschiebungsfreie Abdichtungsanordnung einen Flächenabdichtungseinsatz (40, siehe unten), ein Abdichtungselement, so beispielsweise eine Dichtung (48, siehe unten) und eine von den Kopplungskomponenten, in diesem Beispiel den Körper 14, beinhalten. Bei vielen alternativen Ausführungsbeispielen können jedoch andere Teile und andere Konfigurationen und Formen zum Einsatz kommen, um eine verschiebungsfreie Abdichtung zu bewirken. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel können Wülste an einer oder beiden von den planaren Flächenbildungsoberflächen vorgesehen sein, anstatt dass sie an der Dichtung vorgesehen sind, und die Dichtung kann flache, planare Oberflächen aufweisen. Darüber hinaus ist ein verschiebungsfreies Anschlussstück vorgesehen, bei dem nach dem Auseinanderbauen das Fassungsglied an der Leitung verbleibt, wodurch das Wiederzusammensetzen des Anschlussstückes 10 (Wiederzusammensetzen bezeichnet hierbei ein nachfolgendes Aufsetzen oder Aufziehen des Anschlussstückes nach einer vorherigen Installation des Anschlussstückes an einem Leitungsende) erleichtert wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, kann die Anordnung 10 des Weiteren ein oder mehrere Teile beinhalten, die verwendet werden können, um die Leitungsfassung und Abdichtung zu bewirken. Es kann ein Leitungsfassungsglied 34 vorgesehen sein, um die Leitung C an einer äußeren Oberfläche C2 hiervon zu fassen. Bei Anwendungen mit höherem Druck ist wünschenswert, wenn das Fassungsglied 34 in die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C eindringt, einschneidet oder eingekerbt wird, um so einen hohen Fassungsdruck und Widerstand an der Leitung C bereitzustellen, die sich unter Druck befreit und die fluiddichten Abdichtungen innerhalb des Anschlussstückes 10 möglicherweise beeinträchtigt. Bei Anwendungen mit niedrigerem Druck kann das Fassungsglied 34 derart ausgestaltet sein, dass es die Leitung adäquat fasst, ohne dass ein Eindringen oder Einschneiden in die Leitungsoberfläche C2 im eigentlichen Sinne erfolgen würde. Zusätzlich zur Bereitstellung einer geeigneten Fassungskraft an der Leitung C kann das Fassungsglied 34 zudem eine primäre oder sekundäre fluiddichte Abdichtung gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 bereitstellen, um einen Schutz gegen einen Fluidverlust aus der Anordnung 10 heraus zu ermöglichen. Daher ist im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein Leitungsfassungsglied ein beliebiger Teil oder eine Kombination aus Teilen, die bei einem vollständigen Aufziehen des Anschlussstückes die Leitung gegen Druck, Vibration und andere von außen einwirkende Effekte fasst und optional ebenfalls eine fluiddichte Abdichtung bereitstellt.
Es kann ein Antriebsglied 36 verwendet werden, um die einwirkende benötigte Kraft auf das Leitungsfassungsglied 34 während des Aufziehens des Anschlussstückes zu unterstützen, um so zu bewirken, dass sich das Fassungsglied 34 verbiegt oder auf andere Weise verformt (aus einem in 1 gezeigten unbelasteten Zustand heraus), um die Leitung C zu fassen und optional abzudichten. Bei alternativen Anwendungen wird das Antriebsglied 36 gegebenenfalls nicht gebraucht, wobei eine innere Oberfläche, so beispielsweise eine Antriebsoberfläche 38 der ersten Anschlusskomponente 12, verwendet werden kann (mit zusätzlichen geeigneten Abwandlungen an dem Fassungsglied 34 und dem Abdichtungsglied 40), um das Fassungsglied 34 in einen Fassungseingriff mit der Leitung C zu befördern.
Es können ein Flächenabdichtungsglied oder ein solcher Einsatz 40 verwendet werden, um das Antriebsglied 36 dabei zu unterstützen oder in Kooperation mit diesem zu bewirken, dass das Fassungsglied 34 die Leitung C fasst und optional abdichtet. Das Flächenabdichtungsglied 40 kann optional ein weiteres primäres oder sekundäres Abdichtungsgebiet bereitstellen, in dem das Fassungsglied 34 mit einer inneren Oberfläche 42 des Flächenabdichtungsgliedes 40 in Eingriff ist. Das Flächenabdichtungsglied 40 wird hierbei als Abdichtungsglied bezeichnet, da ein beträchtlicher und dennoch optionaler Aspekt jener Komponente darin besteht, eine Endfläche 44 bereitzustellen, die eine zweite Abdichtungsfläche 46 bereitstellt, die zu der ersten Endfläche 28 und der ersten Abdichtungsoberfläche 32 der zweiten Kopplungskomponente 14 weist. Bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Abdichtungsoberflächen 32, 46 im Allgemeinen flache, planare Flächenbildungsoberflächen und wirken dahingehend als Flächenabdichtungsoberflächen, dass die fluiddichten Abdichtungsgebiete in den im Allgemeinen planaren Oberflächen 28, 44 präsentiert werden. Wiederum können die Flächenabdichtungsoberflächen 32, 46 je nach Bedarf konfiguriert werden, sodass sie zu der Form oder Geometrie eines Zwischenabdichtungselementes 48 passen. Bei vielen Ausführungsbeispielen kann das Flächenabdichtungsglied 40 in Form einer Stopfbüchse oder eines Körpers mit einer geeigneten Geometrie und Konfiguration verwirklicht werden, um eine Abdichtungsoberfläche an einer Seite des Abdichtungselementes 48 bereitzustellen.
Wie in 2 bis 4 gezeigt ist, kann das Abdichtungselement 48 in einer beliebigen Form verwirklicht sein, die geeignet ist, eine verschiebungsfreie Abdichtung zwischen dem Leitungsfassungsglied 34 und dem zweiten Kopplungsglied 14 bereitzustellen. Ein Beispiel von vielen ist eine Abdichtungskonfiguration, bei der eine Flächenabdichtung zwischen Abdichtungsoberflächen 50, 52 des Abdichtungselementes 48 und Flächenbildungsabdichtungsoberflächen 32 und 46 bereitgestellt wird, um so eine verschiebungsfreie Abdichtung zu bilden, wenn das Anschlussstück 10 adäquat aufgezogen ist.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 4 kann das Abdichtungselement 48 in Form einer Flächenabdichtungsdichtung mit einem herkömmlichen oder auch speziellen Design realisiert sein, oder auch, wie bei einer weiteren Alternative gezeigt ist, einen im Allgemeinen flachen, dünnen, passscheibenartigen Körper 54 mit einer ringförmigen Abdichtungswulst 56, 58 an jedweder Seite aufweisen und zu den jeweiligen Flächenabdichtungsoberflächen 46, 32 weisen. Vorzugsweise ist die relative Härte zwischen jeder Abdichtungswulst 56, 58 und der zugehörigen Flächenbildungsoberfläche derart, dass eine gute Abdichtung gefördert wird, wenn die Teile axial zusammen komprimiert werden. Ob die Abdichtungsoberflächen 50, 52 härter oder weicher als die jeweiligen Flächenbildungsoberflächen 46, 32 sind, ist eine Frage der Ausgestaltungsoption.
Das Abdichtungselement 48 muss nicht unbedingt die Abdichtungwülste 56, 58 aufweisen, sondern kann anstatt dessen flach sein oder andere Merkmale und Formen aufweisen, die eine gute Flächenabdichtung und Verschiebungsfreiheit garantieren. Bei einer weiteren Alternative können die Wülste an den Flächenbildungsoberflächen 44, 28 ausgebildet sein. Weitere Alternativen beinhalten, jedoch nicht hierauf beschränkt, die Verwendung eines Abdichtungselementes, das gänzlich aus Metall, aus Nichtmetall oder aus einer Kombination hieraus ist. So kann beispielsweise ein elastomeres Kunststoffmaterial mit dem Abdichtungselement 48 oder den Flächenbildungsoberflächen 28, 44 oder beiden je nach Bedarf und Kompatibilität mit dem Systemfluid enthalten sein.
Wie weiterhin in 2 bis 4 gezeigt ist, kann das Abdichtungselement 48 einen radial verjüngten Kragenabschnitt 60 beinhalten, der einen Sockel oder eine Ausnehmung 62 bildet. Der Sockel 62 kann verwendet werden, um eine Lokalisatorposition für das Leitungsende C1 bereitzustellen. Der Sockel 62 ist teilweise durch eine verjüngte und nach innen ausgenommene Wand 64 festgelegt, an der das Leitungsende C1 anliegen kann, um dem Zusammenbauenden anzuzeigen, dass die Leitung vollständig in das Anschlussstück 10 eingeführt ist. Das Abdichtungselement 48 kann darüber hinaus einen Durchgang 66 beinhalten, der von einer inneren zylindrischen Wand 68 umgeben wird. Der Durchmesser der Wand 68 wie auch Geometrie und Material der Abdichtung 48 können derart gewählt sein, dass bei einem vollständigen Aufziehen des Anschlussstückes die Wand 68 eine Bohrungslinien- oder nahezu vorhandene Bohrungslinienkontinuität zwischen der Leitungszylinderwand 26 und der Körperzentralbohrung 24 bildet, um so Einschlussflächen an der Verbindung zu verringern. Die verjüngte Wand 64 und die zylindrische Wand 68 laufen an einer ringförmigen Kante 70 zusammen. Die Kante 70 kann verwendet werden, um gegebenenfalls ein Abdichtungsgebiet gegen das Leitungsende C1 bereitzustellen, und zwar entweder als zusätzliche Abdichtung für die Wulst 56 und das Fassungsglied 34 oder als primäre Abdichtung.
Bei dem dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel von 1 bis 3 und 5 sowie unter besonderer Bezugnahme auf 3 kann das Leitungsfassungsglied 34 in Form eines konisch geformten Körpers 72 ausgebildet sein, der in gewisser Hinsicht mit einer Federpassscheibe vergleichbar ist. Entsprechend kann der Körper 72 eine zentrale Öffnung 74 beinhalten, die bei diesem Beispiel durch eine radiale innere zylindrische Wand 76 festgelegt ist und ermöglicht, dass die Leitung C während des Zusammenbaus des Anschlussstückes 10 durch diese gleitverschoben wird. Ein gängiges Beispiel einer Federpassscheibengeometrie ist eine Belleville'sche Feder, wobei jedoch eine derartige Geometrie rein exemplarisch ist. Belleville'sche Federn werden im Allgemeinen verwendet, um eine Betriebslast (live load) oder Vorspannung an einer Oberfläche in einer Richtung entlang einer zentralen Längsachse der Feder, das heißt mit Blick auf 1 in einer Richtung, die parallel zu der Achse X ist, bereitzustellen. Das Konzept bei einem Ausführungsbeispiel besteht darin, eine Federpassscheibenlösung einzusetzen, um eine Leitungsfassung und optional eine Abdichtung durch eine radiale Kompression gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 zu bewirken, die entsteht, wenn die Feder axial belastet wird. Eine axiale Belastung gegen das Leitungsfassungsglied 34 bewirkt, dass sich dieses im Vergleich zum Beispiel einer Feder in einem nichtbelasteten Zustand in einen flacheren Zustand verformt, wodurch eine nach innen gerichtete radiale Kompression der Feder gegen die Leitung C bewirkt wird. Dieses Konzept der Verwendung einer Federpassscheibe zum effektiven Fassen und optionalen Abdichten gegen eine äußere Oberfläche einer Leitung ist vollständig in der internationalen Patentanmeldung mit der Nummer PCT/US 2006/024776 beschrieben, die als WO 2007/002576 A2 am 4. Januar 2007 veröffentlicht worden und hiermit durch Bezugnahme mitaufgenommen ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 3 umfasst der konisch geformte Körper 72 zwei allgemein und optional parallele kegelstumpfförmige Wände 80, 82 mit einer Erstreckung von der radial inneren Wand 76 zu einer optionalen radialen Erweiterung 84. Eine typische Belleville'sche Feder bedient sich nicht der Erweiterung 84, wobei die vorliegenden Erfindungen in vielen Fällen auch mit einer konventionellen Federausgestaltung verwendet werden können. Die äußere kegelstumpfförmige Wand 80 und die innere zylindrische Wand 86 laufen an einem Vorderende oder einer solchen Kante 86 der Federpassscheibe 72 zusammen. Die Vorderkante 86 kann eine scharfe Kante, muss jedoch keine solche Kante sein und kann vorzugsweise eine Konfiguration und Form dafür aufweisen, um ein Eindringen in die äußere Oberfläche C2 der Leitung oder ein Einbetten in dieser zu bewirken, wenn das Anschlussstück 10 aufgezogen wird. Während des Aufziehens tritt zusätzlich zu der radialen Kompression gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche eine geringfügige axiale Bewegung der Vorderkante 86 auf, wenn die Feder beginnt, flach zu werden. Die Vorderkante 86 ist radial gegen die Leitungsoberfläche durch einen Eingriff mit der verjüngten oder kegelstumpfförmigen Oberfläche 42 des Flächenabdichtungsgliedes 40 gerichtet. Diese Bewegungen bewirken, dass die Vorderkante 86 in die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 eindringt oder diese durchdringt (siehe Diskussion unten im Zusammenhang mit 5). Durch Eindringen in die Leitungsoberfläche zeigt der konisch geformte Körper 72 eine große Fassungsfestigkeit gegen jedwede Tendenz der Leitung C, aus dem Anschlussstück 10 insbesondere unter Druck wieder herauszugelangen. Bei Anwendungen mit niedrigeren Drücken muss jedoch nicht zwangsläufig ein Effekt vom Einkerb- oder Eindringtyp an der Leitung auftreten. Der konisch geformte Körper 72 kann viele alternative Geometrien und Konfigurationen aufweisen, um die Fassungs- und Abdichtungsfunktionen je nach Bedarf und abhängig von einer speziellen Gesamtkonfiguration und Ausgestaltung eines Anschlussstückes 10 zu fördern.
Das Fassungsglied 34 ist anfänglich mit der inneren Oberfläche 42 des Flächenabdichtungsgliedes 40 unten in der Nähe der Leitungsoberfläche, wie in 3 für den hand fest angezogenen Zustand des Anschlussstückes gezeigt ist, in Eingriff. Die innere Oberfläche 42 ist kegelstumpfförmig, um eine Anlaufoberfläche für den konisch geformten Körper 72 und darüber hinaus eine Grenze bei der Verbiegung des konisch geformten Körpers 72 während des Aufziehens bereitzustellen. Die vorderwärtige oder äußere kegelstumpfförmige Wand 80 und die innere Oberfläche 42 können einen eingeschlossenen geeigneten Winkel α festlegen, während die hinterwärtige oder innere Federwand 82 und eine äußere verjüngte kegelstumpfförmige Oberfläche 88 des Antriebsgliedes 86 einen eingeschlossenen geeigneten Winkel β festlegen können. In vielen Fällen können die Winkel α und β gleich oder nahezu gleich sein, wobei jedoch in anderen Fällen diese auch in Abhängigkeit von der Ausgestaltung und dem Betrieb des Fassungsgliedes 34 verschieden sein können. Die Oberflächen 88 und 42 wechselwirken miteinander, um die Verbiegung des konisch geformten Körpers 72 auf gewünschte Art zu steuern bzw. zu regeln, um so eine gewünschte Fassung und optionale Abdichtung gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 zu erreichen. Diese Steuerung bzw. Regelung der Verbiegung kann durch die Verwendung der optionalen radialen Erweiterung 84 weiter verbessert werden, die eine entsprechende radiale Erweiterung 90 an dem Antriebsglied 36 in Eingriff nimmt. Wird das Antriebsglied 36 axial gegen die konisch geformte Wand 72 bewegt, so ist die axiale Bewegung der vorderwärtigen Kante 86 durch das Flächenabdichtungsglied 40 beschränkt, weshalb der konisch geformte Körper 72 mit dem Flachwerden beginnt, was im Querschnitt so aussieht, als würden sich die Wände 80, 82 hin zu eine stärker vertikalen Orientierung bewegen. Dies bewirkt eine nach innen gerichtete Kontraktion der zylindrischen Wand 76, mit anderen Worten eine Abnahme des Durchmessers, was wiederum bewirkt, dass die vorderwärtige Kante 86 in die Leitung eindringt oder diese einkerbt und die zylindrische Wand 76 im Allgemeinen die Leitung C2 quetscht. Quetschen bedeutet hierbei, dass die Leitungsoberfläche radial zu einem kleineren Durchmesser hin komprimiert wird, und zwar entweder mit einer plastischen oder elastischen Verformung. In alternativen Fällen kann insbesondere bei Anwendungen mit niederem Druck ausreichend sein, wenn die Federwand 76 gegen die Leitung komprimiert wird, um eine Hülsenwirkung mit einer radialen Belastung gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche auch dann zu bewirken, wenn die Kompression nicht so groß ist, dass sie als Quetschwirkung betrachtet werden könnte. Da sich der konisch geformte Körper 72 nicht vollständig plastisch verformt und bei seiner Abflachung potenzielle Energie speichert, betrachten wir diese Ausgestaltung als unter Betriebslast erfolgend (live loaded), wobei des Weiteren die Ausgestaltung ein Neuzusammenbau des Anschlussstückes 10 ermöglicht, mit anderen Worten, es kann ein vollständig festgezogenes Anschlussstück gelockert und anschließend mit derselben sich erge benden Leitungsfassung und Abdichtung je nach Bedarf neugemacht werden. Man beachte des Weiteren, dass mit ansteigendem Systemdruck die Druckkraft tendenziell die Leitung wieder aus dem Anschlussstück 10 (wie in 1 gezeigt ist, beispielsweise von rechts nach links) schiebt. Bei Ausgestaltungen, bei denen die dem konisch geformten Körper 72 zu eigene konvexe Seite zu der Seite mit dem hohen Systemdruck weist, führt die Tendenz, dass die Leitung versucht, das Anschlussstück herauszuschieben, dazu, dass der konisch geformte Körper 72 sogar noch weiter komprimiert wird, was bewirkt, dass der konisch geformte Körper 72 weiter in die Leitung eindringt und zudem die Leitungsoberfläche enger fasst. Wir nennen diese Wirkung eine aktive (energized) Leitungsfassung, da die Fassungsstärke mit zunehmendem Systemdruck zunimmt.
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass das Fassungsglied 34 gemäß vorliegender Darstellung eine Konfiguration vom Federpassscheibentyp aufweist, eine solche nicht erforderlich ist und alternativ auch eine andere ringförmige, ringartige Leitungsfassung wie auch Abdichtungsglieder verwendet werden können.
Das Flächenabdichtungsglied 40 kann eine optionale zylindrische Erweiterung 92 beinhalten, die sich rückwärtig von dem Leitungsfassungsglied 34 aus erstreckt und das Leitungsfassungsglied 34 und einen Abschnitt des Antriebsgliedes 36 abdeckt. Die rückwärtige Erweiterung 92 kann einen Haken 94 oder ein ähnlich funktionierendes und etwas flexibleres Glied enthalten, das über ein Hinterende 96 der dem Antriebsglied zu eigenen radialen Erweiterung 90 schnappt. Diese Anordnung kann verwendet werden, um das Antriebsglied 36, das Leitungsfassungsglied 34 und das Flächenabdichtungsglied 40 zusammen als vereinte Unteranordnung oder Voranordnung 98 (1) zu koppeln, die verwendet werden können, um das Anordnen oder den Einsatz des Anschlussstückes 10 zu vereinfachen, um so die Möglichkeit einer unrichtigen Installation zu verringern. Techniken über das Zusammenklemmen der Anordnung hinausgehend können eingesetzt werden, um die Teile als Unteranordnung 98 zusammenzuhalten. Eine Unteranordnung kann zudem je nach Bedarf zusätzliche Teile oder weniger Teile beinhalten. So kann das Abdichtungselement 48 beispielsweise in einer Unteranordnung beinhaltet sein. Bei einer weiteren Alternative kann in einigen Fällen das Antriebsglied 36 verzichtbar sein, wobei anstatt dessen die Oberfläche 38 der Mutter verwendet werden kann, um den konisch geformten Körper 72 gegen das Flächenabdichtungsglied 40 zu treiben. Bei einer derartigen Alternative können das Leitungsfassungsglied 34 und das Flächenabdichtungsglied 40 als Unteranordnung zusammengefügt sein oder können optional das Abdichtungselement 48 als Teil der Unteranordnung beinhalten. Jedenfalls verbleibt eine Unteranordnung von ausgewählten Teilen, die vollständig an dem Leitungsende festgezogen sind, nach dem Auseinanderbauen, Lockern, Entkoppeln oder Trennen der Mutter 12 von dem Körper 14 an der Leitung.
Die zylindrische Erweiterung 92 kann zudem eine innere Endoberfläche 99 beinhalten, die optional mit der der Mutter zu eigenen Antriebsoberfläche 38 mit einer Anlaufwirkung in Eingriff ist, wodurch eine nach innen gerichtete radiale Verbiegung des Hakens oder Endes 94 (siehe auch 5) bewirkt wird. Dies bewirkt, dass der Haken oder das Ende gekrimpt oder gegen das Antriebsglied 36, beispielsweise eine optional verjüngte äußere Oberfläche 36a des Antriebsgliedes, komprimiert wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass dann, wenn ein festgezogenes Anschlussstück nachfolgend gelockert oder auseinandergebaut wird, das Flächenabdichtungsglied 40 mit dem Antriebsglied 36 und dem Fassungsglied 34 als Unteranordnung 98 an dem Leitungsende zusammengebaut bleiben kann.
Das Antriebsglied 36 kann des Weiteren eine optionale rückwärtige zylindrische Erweiterung 100 beinhalten, die mit der der Mutter zu eigenen Antriebsoberfläche 38 mit einer Anlaufwirkung in Eingriff ist, wodurch bewirkt wird, dass sich die Erweiterung 100 nach innen verbiegt oder gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 (siehe 5) krimpt. Dieses Krimpen kann optional ein Eindringen in die Leitung beinhalten, wobei dies jedoch nicht zwangsläufig erfolgen muss. Ein optionales Schmiermaterial, so beispielsweise ein Harz oder Schmiermittel 102, beispielsweise UHMW-Polyethylen (ultrahigh molecular weight, ultrahohes Molekulargewicht) beziehungsweise UHMW-PE, kann anfänglich in die Tasche 104 eingefüllt sein, die durch die rückwärtige Erweiterung 100 festgelegt ist. Nach einem vollständigen Aufziehen wird das Schmiermaterial in den Kontaktbereich zwischen der gekrimpten Erweiterung 100 und der der Leitung zu eigenen Oberfläche C2 gequetscht oder gedrängt. Das Schmiermaterial dient einer Verringerung der Effekte des Abriebes oder des Reibverschleißes (fretting) der Leitungsoberfläche, was als Ergebnis von Vibrationen und Biegemomenten in der Leitung auftreten kann.
In 5 ist eine exemplarische Konfiguration des Anschlussstückes 10 in einem vollständig aufgezogenen und festgezogenen Zustand gezeigt. Man beachte, dass das Fassungsglied 34 ein wenig abgeflacht ist, und zwar insoweit ausreichend, als eine gewünschte Leitungsfassungskraft durch Quetschen in dem Bereich 106 der nunmehr kleineren zylindrischen Wand 76 an der Leitung erreicht werden kann. In einigen Fällen kann dies das Bilden einer Schulter 108 durch Einkerben der Leitungsoberfläche bein halten. Die Schulter 108 drückt gegen die Vorderkante 86 des Fassungsgliedes 34 in Reaktion auf einen Druck, der dazu beiträgt, ein Wiederherausgelangen der Leitung zu verhindern, wobei mit zunehmendem Druck bewirkt wird, dass das Fassungsglied noch enger gefasst wird, was von der weiteren Abflachung des Fassungsgliedes 34 herrührt. Die rückwärtige zylindrische Erweiterung 92 des Flächenabdichtungsgliedes 40 ist über das Antriebsglied 36 gekrimpt, wobei die rückwärtige zylindrische Erweiterung 102 auf die Leitung gekrimpt worden ist und das Schmiermaterial 102 in den gekrimpten Bereich verschoben worden ist. Das Abdichtungselement 48 ist ebenfalls zwischen den Flächenbildungsabdichtungsoberflächen 32, 46 axial derart komprimiert worden, dass die Wülste 56, 58 damit verschiebungsfreie Flächenabdichtungen bilden. Die Wülste 56, 58 sind mit einer übertriebenen Einbringung in die Oberflächen 32, 46 dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern. In sämtlichen Figuren der Zeichnung sind die verschiedenen Lücken, Räume und Ausrichtungen zur Vereinfachung der Darstellung und Steigerung der Klarheit etwas übertrieben dargestellt.
Das eingedrungene Fassungsglied 34 stellt daher eine Fassung und Abdichtung entlang der äußeren Leitungsoberfläche (beispielsweise in demjenigen Bereich, der allgemein mit dem Bezugszeichen 106 bezeichnet ist) bereit, wobei das Fassungsglied 34 zudem eine Abdichtung gegen die dem Flächenabdichtungsglied zu eigene Oberfläche 42, so beispielsweise in dem allgemein mit dem Bezugszeichen 107 bezeichneten Bereich, bereitstellt und das Abdichtungselement 48 verschiebungsfreie Abdichtungen 109 mit dem Flächenabdichtungsglied 40 und dem Körperendabschnitt 30 bereitstellt. Diese Abdichtungen stellen eine vollständig abgedichtete Verbindung zwischen dem Leitungsende C und dem Fluidströmungsweg durch den Körper 14 bereit.
Um den Nenndruck des Anschlussstückes 10 weiter zu vergrößern, müssen verschiedene Teile oder Oberflächen im Vergleich zu dem Kernmaterial mittels einer Oberflächenhärtung behandelt werden. Ein exemplarischer geeigneter Prozess ist eine Niedertemperaturauskohlung (low temperature carburization), die eine gehärtete Oberfläche erzeugt, die im Wesentlichen frei von Karbiden in rostfreien Stahllegierungen ist, wobei jedoch auch andere Härtungsprozesse, darunter eine Arbeitshärtung und Nichtniedertemperaturauskohlung, ein Nitridieren und anderes mehr je nach Bedarf auf Grundlage der gewünschten Härte und Korrosionsbeständigkeitseigenschaften, die für eine bestimmte Anwendung gebraucht werden, eingesetzt werden können. So kann beispielsweise bei einem rostfreien Stahlanschlussstück 10 wünschenswert sein, die Wülste 56, 58 oder die Abdichtungsoberflächen 50, 52 (4) an der Oberfläche zu härten. Zudem kann bei einigen Ausgestaltungen wünschenswert sein, die gesamte Oberfläche des Leitungsfassungsgliedes 34 oder alternativ den einwärtigen Abschnitt 110 (3), der in die Leitung C eindringt und diese komprimiert, an der Oberfläche zu härten. Dies kann insbesondere dann von Nutzen sein, wenn die Leitung ein Hartlegierungsmaterial enthält, so beispielsweise 2205er oder 2507er rostfreien Duplexstahl, um nur einige wenige von vielen Beispielen zu nennen. Zudem kann bei einigen Anwendungen wünschenswert sein, den äußeren Abschnitt 112 des Fassungsgliedes 34 (3) zu härten, da genau so, wie sich der Innendurchmesser der Federpassscheibe 72 tendenziell verringert, wenn die Feder flachgemacht wird, der Außendurchmesser tendenziell zunimmt. Durch Härten des äußeren Abschnittes 112 wird diese Tendenz, den Durchmesser der Federpassscheibe 72 zu vergrößern, gemindert. Das Anschlussstück kann auch derart ausgestaltet sein, dass die äußere Berandung 114 der Federpassscheibe 72 mit der inneren Oberfläche 116 der rückwärtigen zylindrischen Erweiterung 92 des Flächenabdichtungsgliedes 40 in Eingriff ist und durch dieses radial begrenzt wird.
Während des Aufziehens rückt der Mutter 12 relativ zu dem Anschlussstückkörper 14 axial vor, flacht das Leitungsfassungsglied 34 für das Eindringen in die Leitungsoberfläche ein wenig ab und bewirkt zudem eine radiale Flächenabdichtung zwischen dem Flächenabdichtungselement 48 und dem Flächenabdichtungsglied 40 sowie dem Körper 14. Der Körper 14 kann beispielsweise eine standardmäßige SAE-Flächenabdichtungsausgestaltung aufweisen, die üblicherweise eine O-Ring-Flächenabdichtung aufnimmt. Das Flächenabdichtungsglied 40 weist eine entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Oberfläche 42 benachbart zu der Feder 34 mit einem Winkel α mit der freien und nicht verbogenen Leitungsfassungsfeder (in einem handfest angezogenen Zustand, wie in 1 gezeigt ist) auf und nimmt an der Abflachung des Leitungsfassungsgliedes 34 während des Aufziehens teil. Entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu dem Leitungsfassungsglied 34 ist das Antriebsglied 36, so beispielsweise eine Stopfbüchse, befindlich und weist ebenfalls eine geeignete Oberfläche 88 (3) benachbart zu dem Leitungsfassungsglied 34 mit einem Winkel β auf, der ebenfalls an der Abflachung der Feder während des Aufziehens teilnimmt, wobei das Aufziehen zudem die Flächenabdichtung bewirkt.
Das Flächenabdichtungsglied 40 weist den optionalen rückwärtigen sich erstreckenden Zylinder 92 auf, der das Leitungsfassungsglied 34 und einen Großteil des Antriebsgliedes 36 abdeckt. Das Ende des rückwärtigen sich erstreckenden Zylinders 92 weist optional einen radial einwärtigen Haken auf, der über eine radiale Schulter 90 an dem An triebsglied 36 schnappt. Beim Zusammenschnappen bilden das Antriebsglied 36, das Fassungsglied 34 und das Flächenabdichtungsglied 40 eine robuste Modulunteranordnung 98, die als eine einzige Einheit gehandhabt, gespeichert und gelagert werden kann. Als solches ist innerhalb des Moduls 98 vor dem Aufziehen das Fassungsglied 34 in seinem freien und unverbogenen Zustand. Bei Verwendung kann das Modul 98 in der Mutter 12 angeordnet werden, die anschließend in den Körper 14 eingebaut wird. Das Leitungsende wird in das Ende der Mutter 12 durch die Modulunteranordnung 98 und hinauf gegen das verschiebungsfreie Flächenabdichtungsglied 48 eingeführt. Die Mutter wird vorgerückt, um (a) eine Abdichtungsfassung an der Leitung auf Grundlage der Abflachung des Fassungsgliedes 34 und (b) eine verschiebungsfreie Flächenabdichtung an dem Körper 14 zu bilden. Während des Aufziehens krimpt die Anlaufantriebsoberfläche 38 der Mutter das Ende 94 des rückwärtigen sich erstreckenden Zylinders radial und stärker auf das Antriebsglied 34, insbesondere auf die enthaltene Fläche 36a an der Antriebsstopfbüchse. Das Antriebsglied 36 kann den optional kleineren rückwärtigen sich erstreckenden Zylinder 100 aufweisen, der die Leitung beim Zusammenbau abdeckt. Innerhalb des kleineren rückwärtigen sich erstreckenden Zylinders kann ein Depot eines Harzes oder eines anderen geeigneten Schmiermittels 102 sein, das entlang des Umfangs des Innendurchmessers des kleineren rückwärtigen sich erstreckenden Zylinders aufgebracht wird. Während des Aufziehens krimpt die Anlaufantriebsoberfläche der Mutter gleichfalls das Ende des kleineren rückwärtigen sich erstreckenden Zylinders radial sowie auf die Oberfläche der Leitung. Das Schmiermaterial 102 wird auf die Leitungsoberfläche und in die Kontaktzone zwischen der Leitung und dem gekrimpten Ende des kleineren rückwärtigen sich erstreckenden Zylinders geschoben. Diese Schmierkrimpwirkung erzeugt einen Widerstand gegenüber möglicherweise schädigenden Effekten der Fluidsystemvibration. Wird das Anschlussstück auseinandergebaut, so beispielsweise zur Wartung des Fluidsystems oder zu anderen Zwecken, so bleibt die Modulunteranordnung 98 fest am Ende der Leitung. Die Mutter, die an dem Leitungsende durch die Modulunteranordnung aufgenommen ist, kann frei an der Leitung zurückgleiten. Man sagt, dass das Anschlussstück eine verschiebungsfreie Ausgestaltung aufweist, da der Körper dann von dem Leitungsende radial abgehoben werden kann, ohne dass man zunächst das Leitungsende axial aus dem Körper ziehen müsste. Wird das Anschlussstück (beispielsweise nach einer Wartung des Fluidsystems) wieder zusammengebaut, so wird die Mutter über die Leitungsfassungsmodulunteranordnung 98 zurück gleitverschoben und an dem Körper aufgezogen. Fluidabdichtungen werden an der Leitungsoberfläche und an der Körperflächenabdichtung wiederhergestellt. Diese Anschlussstückausgestaltung weist den weiteren Vorteil der Festziehbarkeit auf. Entwickelt das Anschlussstück ein Leck (infolge einer Mehrzahl von Gründen, darunter einem unzureichenden Aufziehen), so kann die Mutter weiter auf dem Körper festgezogen werden, damit die Abdichtungsglieder weiter in Eingriff gelangen und das Leck abdichten.
Wie ausgeführt worden ist, kann das Leitungsfassungsglied 34 eine grundsätzlich konische Form aufweisen, die auch eine Belleville'sche Feder oder eine Belleville-artige Feder genannt wird, bei der ein zentrales Loch 76 oder ein Innendurchmesser vorhanden sind, durch die eine Leitung laufen kann. Ein axiales Drücken der Feder zu deren Abflachung bewirkt, dass das zentrale Loch sich dem Durchmesser nach verkleinert, sodass die Kante hiervon in die Oberfläche der Leitung eindringt und die Leitung fest fasst. Mit einer Konfiguration in einem Leitungsanschlussstück wird die Abflachung einer Fassungsfeder durch Aufziehen oder Vorrücken der Mutter relativ zu dem Körper bewerkstelligt, sodass die Oberflächen benachbart zu der Fassungsfeder eine Toroidbiegung oder Abflachung der Fassungsfeder vermitteln. Diese benachbarten Oberflächen beginnen mit einem Winkel α und β mit der freien und nicht verbogenen Leitungsfassungsfeder, berühren die Feder im Allgemeinen an deren radial am weitesten innen befindlicher konvexer Oberfläche und an der radial am weitesten außen befindlichen konkaven Oberfläche. Die Fassungsfeder ist in dem Leitungsanschlussstück mit der konvexen Seite hin zu der Quelle eines erhöhten Systemfluiddruckes ausgestaltet. Die Fassungsfeder behält ein gewisses Ausmaß der Konvexität hin zu der Druckquelle bei, und zwar sogar nach dem Aufziehen des Anschlussstückes. Versucht der Druck die Leitung aus dem aufgezogenen Anschlussstück zu schieben, so bettet sich der Innendurchmesser der Leitungsfassungsfeder tiefer in der Leitungsoberfläche ein. Dieses Bereitstellen eines stärkeren Fassens in Reaktion auf eine größere Drucklast zum Herausschieben der Leitung wird eine aktive (energized) Leitungsfassung oder auch eine Fassung genannt, die dem Bedürfnis einer vergrößerten Anforderung an die Leitungsfassung infolge eines zunehmenden Systemfluiddruckes entgegenkommt.
Es können Ausführungsbeispiele, bei denen eine federartige Passscheibe bei dem Leitungsfassungsglied 34 zum Einsatz kommt, Verwendung finden, um verschiedene Vorteile für den Gestalter des Anschlussstückes mit sich zu bringen. Das federartige Glied 72 kann in einem vollständig aufgezogenen Zustand, wie in 5 gezeigt ist, festgezogen werden, und zwar mit einem vergleichsweise kurzen Hub oder einer solchen Verschiebung der Mutter 12 relativ zu dem Körper 14. So kann das Ausführungsbeispiel von 1 vollständig beispielsweise lediglich mit einer Halbdrehung oder sogar nur einer Vierteldrehung der Mutter relativ zu dem Körper aufgesetzt werden. Die Verwendung des im Allgemeinen flachen Fassungsgliedes beziehungsweise der im Allgemeinen flachen Fassungsglieder 34 stellt sogar dann, wenn mehr als eines in einer Stapelkonfiguration Verwendung findet, eine kompakte Ausgestaltung des Anschlussstückes bereit. Die gesteuerte Verbiegung der Feder erleichtert die Verwendung und Ausgestaltung dieser Anschlussstücke für dünnwandige Leitungen wie auch für schwerwandige Leitungen.
Wie in 6 gezeigt ist, ist als Verwirklichung der vorliegenden Erfindung auch eine Verwirklichung eines „intelligenten Anschlussstückes” (smart fitting) einbezogen, was bedeutet, dass ein Anschlussstück oder eine Anordnung für eine mechanisch angebrachte Verbindung eine Sensorfunktion beinhaltet, die Information oder Daten für eine analytische Funktion oder einen Prozess über die Intaktheit, die Eigenschaften, die Anordnung, den Zustand und den Status des zusammengebauten Anschlussstückes, eines oder mehrerer der Anschlussstückteile, des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder einer beliebigen Kombination hieraus bereitstellt. Bei der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Sensorfunktion, die in dem Abdichtungselement 48' inkorporiert oder auf andere Weise mit diesem wirkverbunden ist, wobei das Abdichtungselement 48' dafür vorgesehen ist, eine verschiebungsfreie Abdichtung für das Anschlussstück 10 zu bilden. Wir verwenden die Notation mit einem Anhängsel (') in 6 für das Abdichtungselement, da die grundlegende Konfiguration und Funktion des Abdichtungselementes 48' gegebenenfalls diejenige, die für die Ausführungsbeispiele von 1 bis 5 verwendet wurde, sein kann, dies jedoch nicht sein muss. Wie sich ohne Weiteres aus der nachfolgenden Diskussion ergibt, können zusätzliche oder alternative Sensorfunktionen in das Anschlussstück 10 eingebracht werden, darunter viele verschiedene Arten der strukturellen Einbringungen von Sensorfunktionen bei dem Anschlussstück.
Die vorliegenden Erfindungen sind nicht auf eine bestimmte Anschlussstückausgestaltung oder Konfiguration begrenzt und betreffen zudem die Idee des Einbringens oder Einbeziehens einer Sensorfunktion in derartige Anschlussstücke. Aufgrund der bisweilen hochgradig komplizierten und zahlreichen Anwendungen von Anschlussstücken in einem Fluidsystem kann wünschenswert sein, in der Lage zu sein, einen oder mehrere Zustände sensorisch zu erfassen oder Daten und Information im Zusammenhang mit der Anordnung, dem Leistungsvermögen oder der Intaktheit eines Anschlussstückes oder des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder von beidem zu sammeln. Bei zahlreichen bereits in Verwendung befindlichen Anschlussstücken, deren Zahl leicht in die Milliarden geht, stellen die vorliegenden Erfindungen Vorrichtungen und Verfahren zum Einbringen von Sensorfunktionen in eine bestehende Anschlussstückausgestaltung oder eine installierte Anschlussstückausgestaltung bereit oder stellen eine Sensorfunktion als Teil eines neuen Anschlussstückes oder einer Anschlussstückinstallation, einer Reparatur, einer Nachrüstung oder auch als Teil eines Wartungsvorganges bereit. Mit der Fähigkeit der Bereitstellung einer allgegenwärtigen und leichten Installation einer Sensorfunktion in einem Anschlussstück kann der Fluidsystemdesigner sämtliche verschiedenen Arten von Steuer- bzw. Regel- und Überwachungssystemen 128 entwickeln, um Daten oder Information zu nutzen, die am Ort des Anschlussstückes gesammelt oder ermittelt worden ist, und dies gegebenenfalls sogar auf Echtzeitbasis. Das Steuer- bzw. Regel- und Überwachungssystem oder die Schaltung 128 können geeigneterweise außerhalb des Anschlussstückes, sogar an einer entfernt befindlichen Stelle, angeordnet sein und drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindungen mit dem Sensor einsetzen, um die Daten und Information aus der Bereitstellung durch den Sensor zu empfangen. Alternativ kann die Schaltung 128 mit dem Anschlussstück selbst integriert sein, so beispielsweise an einer äußeren Oberfläche. Mit „entfernt angeordnet” wird allgemein der Umstand bezeichnet, dass die Schaltung 128 von dem Anschlussstück beabstandet ist und in einem Abstand von dem Anschlussstück befindlich sein kann, wobei der Begriff jedoch weder implizieren, noch erfordern soll, dass dies ein großer Abstand oder sogar außerhalb der Sichtlinie sein muss, obwohl bei einigen Anwendungen eine derartige längere Abstandskommunikation entweder auf drahtgebundene oder drahtlose Weise notwendig sein kann. Einige Sensoren können durch Schaltungen abgefragt werden, die innerhalb eines nahen, beabstandeten Ortes oder Bereiches, so beispielsweise von einem Fuß oder weniger, in der Hand gehalten werden. Ein RFID-Etikett ist ein gängiges Beispiel für eine derartige Vorrichtung.
Ein Anschlussstück mit einer Sensorfunktion kann als „intelligentes Anschlussstück” betrachtet werden, was bedeutet, dass ein Anschlussstück oder eine Anordnung für eine mechanisch angebrachte Verbindung eine Sensorfunktion beinhaltet, die Information oder Daten für eine analytische Funktion oder einen Prozess über die Intaktheit, die Eigenschaften, die Anordnung, den Zustand und den Status einer oder mehrerer von den Anschlussstückkomponenten, des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder von beidem bereitstellt. Bei der vorliegenden Offenbarung beinhalten die exemplarischen Ausführungsbeispiele, die hier dargestellt sind, eine Sensorfunktion, die in einer Komponente oder einem Teil oder Glied des Anschlussstückes inkorporiert oder auf andere Weise damit wirkverbunden ist oder die zu einem Anschlussstück mittels eines Sensorträgers oder Substrates hinzugefügt werden, der/das zur Positionierung einer Sensorfunktion in dem Anschlussstück zur Durchführung seiner Designfunktion vorgesehen ist.
Obwohl bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel die Sensorfunktion mit dem Abdichtungselement 48' wirkverbunden ist, erschließt sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet ohne Weiteres, dass ein oder mehrere Sensoren und Sensorfunktionen, seien es nun Sensoren vom benässten oder nichtbenässten Typ, alternativ oder zusätzlich zu dem Abdichtungselementsensor mit anderen Anschlussstückgliedern wirkverbunden sein können, so beispielsweise dem Antriebsglied 36, dem Flächenabdichtungsglied oder der Stopfbüchse 40, der Mutter 12, dem Körper 14, dem Leitungsfassungsglied 34 oder sogar der Leitung C. Als Beispiel ist ein Sensor 120c in Wirkverbindung mit dem Flächenabdichtungsglied oder der Stopfbüchse 40 (6) gezeigt. Das Abdichtungselement 48' stellt eine einfache und schnelle Art der Einbringung einer Sensorfunktion in ein Anschlussstück bereit, sei das Anschlussstück nun eine neue Anordnung, eine Anordnung, die bereits in einem Fluidsystem eingebaut ist, oder für eine Nachrüstung, Reparatur oder Wartung gedacht. Die Verwendung von installierbaren Sensorfunktionen ermöglicht einem Designer, ein gängiges Anschlussstückdesign bereitzustellen, dass durch Einbringen der Sensorfunktion in eine installierbare Komponente, so beispielsweise das Abdichtungselement, „intelligent” gemacht werden kann. Sogar nachdem ein Anschlussstück in einem Fluidkreis installiert worden ist, kann das Anschlussstück durch Einbringen eines oder mehrerer Sensoren in das Anschlussstück intelligent gemacht werden, kann einen oder mehrere herausgenommene Sensoren aufweisen oder kann verschiedene hinzugefügte oder herausgenommene Sensoren aufweisen. So können beispielsweise interne Sensoren installiert werden, indem zunächst ein festgezogenes Anschlussstück derart ausreichend, dass man Zugang zu einer beliebigen Struktur erhält, um einen Sensor einzubauen, so beispielsweise durch Austauschen einer sensorlosen Dichtung gegen eine Dichtung mit einem Sensor, auseinandergebaut wird. Alternativ kann der Installierende beschließen, einen externen oder internen Temperatur- oder Drucksensor hinzuzufügen, wenn entdeckt wird, dass eine Temperatur- oder Druckerfassung benötigt wird, die vorher bei einem bestimmten Anschlussstück oder an einer bestimmten Stelle in dem Fluidkreis nicht bekannt war. Dies sind nur einige wenige Beispiele für die vielen Optionen, die durch die Erfindungen zur Verfügung gestellt werden, indem Anschlussstückdesigns bereitgestellt werden, die die Verwendung von Sensorfunktionen mit dem Anschlussstück erleichtern. Die Verwendung einer Sensorfunktion in einem installierbaren Teil erleichtert zudem die Verlegung der endgültigen Anschlussstückkonfiguration in die Praxis, was eine effizientere Lager kontrolle erlaubt, da ein Endanwender nicht mehr sowohl „intelligente” wie auch reguläre Anschlussstücke vorhalten muss. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorfunktion in einem oder mehreren der verschiedenen Teile des Anschlussstückes inkorporiert oder damit integriert sein.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 6 kann das Abdichtungselement 48' einen oder mehrere Sensoren 120 beinhalten, die an einem Abdichtungselement 48' angebracht, mit diesem integriert oder auf andere Weise mit diesem wirkverbunden sind. Die Sensoren 120 können eine große Vielzahl von Formen und Funktionen wahrnehmen. Jeder Sensor 120 kann ein benässter Sensor 120a sein, was bedeutet, dass ein Abschnitt des Sensors für das durch das Anschlussstück 10 gelangende Systemfluid freiliegt, oder auch ein nichtbenässter Sensor 120b, der gegenüber dem Systemfluid nicht freiliegt, oder auch eine Kombination hieraus. Ein Sensor kann beispielsweise verwendet werden, um Information oder Daten über eine Eigenschaft oder ein Charakteristikum der mechanisch angebrachten Verbindung sensorisch zu erfassen, zu detektieren, zu messen, zu überwachen oder auf andere Weise zu sammeln, so beispielsweise im Allgemeinen eine Leckage, ein Leitungsbottoming oder Änderungen bei der Belastung oder Vibration, um nur einige Beispiele zu nennen; und zwar mit Blick auf ein oder mehrere Anschlussstückkomponenten, so beispielsweise die Kopplungskomponenten, das Leitungsfassungsglied beziehungsweise die Leitungsfassungsglieder, Abdichtungen und dergleichen mehr; und/oder das durch die mechanisch angebrachte Verbindung oder das Anschlussstück aufgenommene Fluid oder eine beliebige Kombination hieraus. Ein benässter Sensor 120a kann beispielsweise den Druck, die Temperatur, galvanische Effekte, die Fluiddichte, den Brechungsindex, die Viskosität, das optische Absorptionsvermögen, dielektrische Eigenschaften, die Strömungsrate, die Leitfähigkeit, den pH-Wert, die Turbidität bzw. Trübung, die thermische Leitfähigkeit, die Feuchtigkeit, gas- oder flüssigkeitsspezifische Eigenschaften und dergleichen mehr, um nur einige wenige Beispiele zu nennen, sensorisch erfassen. Beispiele für einen nichtbenässten Sensor 120b beinhalten Druck, Temperatur, Abdichtungsintaktheit, Leckage, Leckrate, Beanspruchung und Beanspruchungsprofile, Vibration, Rohrbottoming und dergleichen mehr.
Das Konzept eines verschiebungsfreien Anschlusses stellt eine exemplarische Struktur zum optionalen Einbringen einer Sensorfunktion in eine mechanisch angebrachte Verbindung bereit. Dies versetzt den Designer in die Lage, eine Sensorfunktion zu inkorporieren, wenn diese gebraucht wird, oder auch die Sensorfunktion wegzulassen, indem entweder der Sensor nicht angeschlossen wird oder ein Abdichtungselement verwendet wird, das keinen Sensor in seiner Struktur beinhaltet. Dies ermöglicht eine Sensorfunktion, die sogar dann einem Fluidsystem hinzugefügt werden kann, nachdem ein Nichtsensoranschlussstück installiert worden ist, und zwar durch Austauschen des Abdichtungselementes 48 gegen ein Abdichtungselement 48' mit der damit wirkverbundenen Sensorfunktion. Durch Bereitstellen eines Anschlussstückdesigns, sei es nun verschiebungsfrei oder nicht, das optional eine Sensorfunktion beinhalten kann, kann der Endanwender darüber befinden, welche Anschlussstücke intelligent sind, was eine Verlagerung der endgültigen Anschlussstückkonfiguration in die Praxis ermöglicht. Eine derartige Verlagerung kann bedeutende Vorteile mit Blick auf das Lagermanagement und die Designoptimierung für das Fluidsystem mit sich bringen.
Man beachte, dass die Standorte der Sensoren 120a, 120b in der Darstellung exemplarisch sind und diese als eine Frage der Designwahl auf Grundlage davon ausgewählt werden, was die Sensorfunktion oder Konfiguration sein soll. Darüber hinaus können die Sensoren in dem der Abdichtung 48' zu eigenen Körper eingebettet, an der Oberfläche montiert oder anderweitig an der Abdichtung 48' angebracht oder mit dieser integriert sein. So kam der nichtbenässte Sensor 120b beispielsweise in einer Oberfläche ausgenommen sein, so beispielsweise mit einer Gegenbohrung der Abdichtung 48', damit er die Beanspruchung oder den Druck des Leitungsendes C1 gegen die Abdichtungstasche 64 messen kann, um ein Bottoming der Leitung C in dem Anschlussstück zu detektieren oder sensorisch zu erfassen.
Die Sensoren 120 können auf viele verschiedene Arten arbeiten, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, elektromagnetisch, akustisch-magnetisch, magnetresonanzbasiert, induktiv koppelnd, darunter Antenne, Infrarot, Wirbelstrom, Ultraschall und piezoelektrisch. Die Sensoren 120 können auf drahtgebundene oder drahtlose Weise kommunizieren, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, Bluetooth^TM, Wi-Fi, 2G, 3G, RFID, akustisch, infrarot und optisch. Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 120 drahtgebunden. Ausnehmungen oder Durchlässe 122 können in der Abdichtung 48' ausgebildet sein, wodurch Drähte oder Leiter oder andere Kommunikationsverbindungen 124, so beispielsweise optische Fasern, aus dem Anschlussstück 10 herausgeführt werden können. Die Gewindemutter und die Körperverbindung können eine Nut oder ein axiales Loch oder einen anderen Weg 126 mit einer Positionierung unter dem kleineren Durchmesser des Gewindes beinhalten, um das Herausführen einer Kommunikationsverbindung aus dem Anschlussstück 10 zu elektronischen Bauteilen 128 zu ermöglichen, die die Sensorinformation und Signale weiterverarbeiten.
Die Sensoren 120 können in der Abdichtung 48' durch eine beliebige Anzahl von geeigneten Techniken inkorporiert sein, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, Kleben, Aufstreichen, Einbetten, Sputtern, Metallspritzgießen, Gießen, Verpressen, Ätzen, Drucken und dergleichen mehr.
Es gibt eine große Vielzahl von Sensoren, die heutzutage kommerziell für verschiedene Sensorfunktionen erhältlich sind. Zweifelsohne wird während der kommenden Jahre eine Unzahl weiterer Sensoren entwickelt und in den Handel gebracht werden, und zwar insbesondere Sensoren, die eine größere Funktionalität, eine wesentlich kleinere Grundfläche, alternative Installations- und Integrationsmöglichkeiten und Kommunikationsfunktionalitäten aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung derartiger Sensoren – seien sie nun derzeit bekannt oder später noch zu entwickeln – in den hier beschriebenen Anschlussstücken und erleichtert diese.
Beispiele für im Handel erhältliche Sensoren beinhalten, jedoch nicht hierauf beschränkt, die nachfolgenden: den Mikrominiaturabsolutdrucksensor des Modells 32394, erhältlich bei der Firma Endevco Corporation. Es handelt sich hierbei um eine Silizium-MEMS-Vorrichtung, die mittels eines leitfähigen Epoxidklebers substrat- oder oberflächenmontiert sein kann. Ein weiterer Drucksensor oder Wandler ist die Modellreihe 105CXX, erhältlich bei der Firma PCB Piezotronics, Inc. Diese Sensoren liegen in sehr kleinen Packungen vor oder können je nach Bedarf für eine bestimmte Anwendung umgepackt werden und arbeiten mit piezoelektrischer Technologie. Flüssigkeitsströmungsmesser, so beispielsweise die Modelle SLG 1430 und ASL 1430, erhältlich bei der Firma Sensirion AG. Miniaturisierte seismische Wandler, Bewegungswandler und Winkelratensensoren, erhältlich bei der Firma Tronics Microsystems SA. Kipp- und Vibrationssensoren, Winkelsensoren, MEMS-Inklinometer, MEMS-Vibrationssensoren und MEMS-Beschleunigungsmesser jeweils der Modelle SQ-SENS-XXXX, SQ-SIXX, SQ-PTS, SQ-SVS und SQ-XLD, erhältlich bei der Firma Signal Quest, Inc. Piezoelektrische Beschleunigungsmesser des Modells TR1BXN mit Temperatursensorfähigkeit, erhältlich bei der Firma OceanaSensor Virginia Beach VA. Thermische Sensoren der Modelle LM und STXXX (verschiedene Variationen), erhältlich bei der Firma ST Microelectronics. Thermistoren, Infrarottemperatursensoren, Gasrohrarrestoren und Varistoren, erhältlich bei der Firma Semitec USA Corporation. Linearverschiebungssensoren der Modelle M, MG, S, SG und NC vom Typ DVRTs, erhältlich bei der Firma MicroStrain Inc. Abstandssensoren, erhältlich bei der Firma COMUS International.
Das Vorgenannte stellt nur einige Beispiele für erhältliche Miniatursensoren dar, die bei den vorliegenden Erfindungen zum Einsatz kommen können. Die vorliegenden Erfindungen erleichtern und ermöglichen, dass eine derartige Sensortechnologie in Anschlussstücken und mechanisch angebrachten Verbindungen inkorporiert werden kann. Verwiesen wird auf die Webseiten der Hersteller für zusätzliche Produktinformation. Während die grundlegende Produktliteratur spezifische Packungskonzepte darstellen kann, können die Sensoren entweder umgepackt oder alternativ mit einer Anschlussstückkomponente oder einem Glied entsprechend einem oder mehreren der verschiedenen hier vorgestellten Erfindungen integriert werden.
Sensorintegration, benässt
Die Sensoren 120 können an den Wandoberflächen des Abdichtungselementes 48' eingebettet sein. Die Einbettungsverfahren können beinhalten, jedoch nicht hierauf beschränkt: Harzvergießen, Pulvermetallsintern oder Hartlöten. Benässte Sensoren 120a können verwendet werden, um den Fluidsystemdruck, die Temperatur oder andere Fluidparameter zu überwachen. Bei einem weiteren Beispiel kann als Strömungssensor ein benässter Sensor verwendet werden. Für den Fall eines Strömungssensors sind kleine benässte Strömungssensoren bei der Firma Sensirion erhältlich. Strömungssensoren können feinabgestimmte (getunte) Leitungsgeometrien einsetzen, so beispielsweise mit einem feinabgestimmten Einsatz in dem Anschlussstück. Sensoren 120, die auf den benässten Oberflächen der Endanschlussstückrohrsockel 64 platziert werden, können ebenfalls zur Überwachung des Rohrbottoming und des Ausmaßes des Zustandes des Aufziehens des Anschlussstückes verwendet werden. So kann beispielsweise ein Abstandssensor verwendet werden, um ein Leitungsbottoming zu erfassen, oder auch die Position der Leitungsfassungsvorrichtung oder von Vorrichtungen zum Verifizieren des Aufziehens. Ein benässter Sensor kann mit einem anderen Sensor (nicht gezeigt) paarig vorhanden seien, so beispielsweise einem nichtbenässten Sensor, um eine drahtlose Kommunikation von dem ersten Sensor zu dem anderen Sensor zu erleichtern. Bei anderen alternativen Ausführungsbeispielen können die drahtlosen benässten Sensoren an benässten Oberflächen der verschiedenen Anschlussstückkomponenten angeordnet oder mit diesen integriert sein und drahtlos durch eine Wand der Komponente kommunizieren. Dies kann die Notwendigkeit vermeiden, die Druckaufnahmestruktur des Anschlussstückes zu durchbrechen. Bei Anordnungen mit niedrigerem Druck oder bedienerfreundlichen Anwendungen können drahtgebundene Sensoren verwendet werden, die die Druckaufnahmestruktur durchbrechen. Dieses Konzept kann nicht nur bei Nichtmetallkomponenten zum Einsatz kommen, sondern auch bei Metallkomponenten, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, bei 316er rostfreiem Stahl. Das Komponentenmaterial bestimmt teilweise die benötigte Drahtlosfrequenz, zusammen mit der Dicke einer beliebigen Wand, die das drahtlose Signal durchdringen muss, damit es von geeigneten elektronischen Schaltungen empfangen werden kann, die die drahtlosen Signale empfangen und verarbeiten. Als weitere Alternative können Miniaturmikrofone und Beschleunigungsmesser von der Firma Akustica in dem Anschlussstück verwendet werden, um eine Vibration, eine Leckage oder den Anfang einer Leckage zu erfassen, wenn Variationen in den akustischen Signaturen erfasst werden.
Sensortechnologie
Die Sensoren 120 können einen Film umfassen, der druckempfindlich ist und die Farbe bei Änderungen des Druckes ändert. Photonische Elemente erfassen die Farbe, den Hinweis auf den Druck elektronisch, und es können eine optische Faser und eine andere Vorrichtung beispielsweise bei einer Sensorsignalübertragung an die elektronischen Bauelemente 128 zum Einsatz kommen. Die Sensoren 120 können alternativ eine kraftempfindliche Molekularstruktur aufweisen, die eine charakteristische Resonanz aufweist, die proportional zur ausgeübten Kraft ist. Die Resonanz kann durch einen entfernt angeordneten Scanner, beispielsweise einen HF-Lesekopf, erfasst werden. Die Sensoren 120 können alternativ ein Dualdiaphragma zum Erfassen eines Abstandsdifferenzials einer physischen Eigenschaft (beispielsweise Druckdifferenzial, Beanspruchungssensordifferenzial, Kapazität) aufweisen. Eine gängige Erfassungstechnik kann die Verwendung von photonischen Elementen sein, die beide Diaphragmen erfassen und eine Reaktionsdifferenz (Reflexion, Brechung oder Intensitätsverschiebung) proportional zum physischen Eigenschaftsdifferenzial oder Änderungen in den Diaphragmen erfassen.
Die Sensoren 120 können in den benässten Oberflächen des im Allgemeinen kreisförmigen ring- oder hakenartigen Abdichtungselementes 48' integriert sein. Die Sensoren 120 können auf den der Abdichtung 48' zu eigenen Innendurchmesseroberflächen oder an radialen Oberflächen integriert sein, die beim Zusammenbau in dem Anschlussstück 10 von Systemfluiden benässt werden. Die Sensorelemente können laminiert, gedruckt, angebracht, klebetechnisch aufgebracht oder auf gleichwertige Weise aufgebracht oder auch auf andere Weise direkt auf die der Abdichtung 48' zu eigenen Oberflächen aufgebracht werden. Die Abdichtung 48' kann eine Anordnung mit einem mehrteiligen Ring oder einem Abdichtungseinsatz umfassen, um ein direktes Drucken oder Aufbringen von Sensorelementen auf die dem Abdichtungselement zu eigenen Innendurchmesseroberflächen zu ermöglichen. Wo die axiale Orientierung des Sensors von Bedeutung ist, so beispielsweise bei Sensoren für die Fluidströmung, können die Abdichtungseinsätze an axial differenzierten Schlitzen oder Nuten an der Abdichtung verstemmt (keyed) werden. Die Abdichtung 48' kann richtungsmäßig unter Verwendung von Gegenbohrungen, Umfangsschultern oder dergleichen verstemmt werden, um richtungsmäßig verstemmte Strukturen an die Anschlussstücke, insbesondere die Flächenabdichtungsanschlussstücke anzupassen. Die Sensoren 120, die in die Abdichtung 48' integriert sind, können mit den elektronischen Bauelementen 128 oder anderen Sensoren oder beiden mittels einer Hartverdrahtung verbunden sein und können daher Zuleitungen oder Gleichwertiges zu externen Oberflächen für eine Hartverdrahtung des Sensors von außerhalb der Systemfluidaufnahme her ermöglichen. Derartige Zuleitungen bilden einen Verbund mit der Abdichtung, sodass keine Beeinträchtigung der Systemfluidaufnahme oder der Abdichtungsintaktheit entsteht. In die Abdichtung 48' integrierte Sensoren können Zuleitungen oder Gleichwertiges zur Bereitstellung von externen Antennen für die Sensoren umfassen. Hierbei bilden derartige Zuleitungen einen Verbund mit der Abdichtung derart, dass keine Beeinträchtigung der Systemfluidaufnahme oder Abdichtungsintaktheit entsteht. Sensoren, die in Abdichtungen integriert sind, seien sie nun vollständig passiv oder durch eine eingebaute Batterie oder Kraftstoffzellen betrieben, können alternativ auch über keine Zuleitungen zu äußeren Oberflächen verfügen, weshalb sie die Systemfluidaufnahme oder Systemintaktheit nicht beeinträchtigen.
Die hier vorgestellten Erfindungen beinhalten Verfahren zum mechanischen Verbinden einer Leitung mit einem weiteren Fluidglied mittels derjenigen Verfahren, die vorstehend in der Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele vollständig niedergelegt worden sind. Ein derartiges Verfahren beinhaltet das Verbinden einer Leitung mit einem Fluidglied durch Bilden einer Leitungsfassungsverbindung und einer verschiebungsfreien Abdichtung auf exemplarische Weise, wie vorstehend erläutert worden ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Verfahren das Bereitstellen einer Sensorfunktion beinhalten, die mit der verschiebungsfreien Abdichtung wirkverbunden ist.
Die elektronischen Bauelemente 128 (6) können funktionell mit den Sensoren 120 auf viele verschiedene Arten gekoppelt sein, darunter durch drahtgebundene und drahtlose Verbindungen. Drahtlose Verbindungen können elektromagnetische Kopplungen, so beispielsweise durch eine Antenne, oder eine optische Kopplung, eine akustische Kopp lung und dergleichen mehr beinhalten. Die spezifischen Schaltungen, die bei den elektronischen Bauteilen 128 verwendet werden, sind auf Grundlage der Arten der eingesetzten Sensoren 120 ausgewählt und ausgestaltet. So kann beispielsweise ein Dehnungsmesser als nichtbenässter Sensor 120b verwendet werden, wobei der Dehnungsmesser eine Änderung der Impedanz, Leitfähigkeit oder einer anderen erfassbaren charakteristischen Eigenschaft oder eines Zustandes anzeigt. Die elektronischen Bauelemente 128 können beispielsweise einen Strom oder eine Spannung oder eine andere Energie für den Dehnungsmesser über eine drahtgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung bereitstellen, um den von Interesse seienden Zustand des Dehnungsmessers zu erfassen. Auf ähnliche Weise können die elektronischen Bauteile 128 einen Temperatur- oder Drucksensorzustand abfragen oder erfassen, oder die elektronischen Bauelemente 128 können Signale empfangen, die von dem Sensor übertragen werden, die die von Interesse seiende Information oder die Daten, die von dem Sensor erzeugt worden sind, codieren oder enthalten. Dies sind nur einige Beispiele der vielschichtigen und vielfältigen Vielzahl von Sensoren und elektronischen Bauteilen, die verwendet werden können, um die Erfindung in der Praxis umzusetzen.
In 7 ist in einem Längsquerschnitt (wobei hier aus Gründen der Einfachheit nur die Hälfte des gesamten Anschlussstückes gezeigt ist) ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Anschlussstückes mit einer optionalen Sensorfunktion gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Körperkopplungsglied (mit „Körper” wird das Kopplungsglied bezeichnet, das einen Sockel beinhaltet, der ein Leitungsende aufnimmt) 200 in zwei konstituierende Bauteile unterteilt werden, nämlich einen Gewindehauptkörper 202 und einen Leitungssockeleinsatz 204. Der zusammengebaute Körper 200 kann zu einer Mutter (nicht gezeigt) passen, so beispielsweise zu einer Mutter 12 der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele oder einer anderen Mutternkonfiguration. Der Hauptkörper 202 kann ein steckerartiges Gewindeende 206 beinhalten, obwohl auch Nichtgewindekopplungen je nach Bedarf Verwendung finden können.
Das Sockeleinsatzglied 204 kann ein äußeres Ende mit einer kegelstumpfförmigen Anlaufoberfläche 208 in Eingriff mit einem Leitungsfassungsglied 210 während des Aufziehens beinhalten. Das Anschlussstück 200 kann je nach Bedarf ein einziges oder auch mehrere Leitungsfassungsglieder verwenden. Das Sockeleinsatzglied 204 kann des Weiteren eine erste im Allgemeinen zylindrische Wand 212 beinhalten, die zusammen mit einer ersten im Allgemeinen radialen Wand 214 einen Sockel 216 für das der Leitung C zu eigene Ende C1 beinhaltet. Das Sockeleinsatzglied 204 kann des Weiteren einen radialen Flansch 218 beinhalten, der eine erste Flächenabdichtungsoberfläche 220 darstellt, die zu einer zweiten Flächenabdichtungsoberfläche 222 an dem Hauptkörper 202 weist. Ein beliebiges Abdichtungsmaterial kann bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel verwendet werden, wobei es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine Abdichtungswulst 224 handelt, die eine Flächenabdichtung zwischen dem Einsatz 204 und dem Hauptkörper 202 nach einem vollständigen Aufziehen ermöglicht. Benötigt wird die Dichtung aufgrund der Ausgestaltung mit einem mehrteiligen Körper.
Obwohl aus Gründen der Klarheit in 7 übertrieben dargestellt, ist eine kleine Lücke 226 zwischen dem Einsatz 204 und dem Hauptkörper 202 vorhanden. Diese Lücke kann verwendet werden, um Sensordrähte je nach Bedarf aus dem Anschlussstück 200 herauszuführen. So kann beispielsweise ein optionaler Leckdetektorsensor 228 in einer Ausnehmung, so beispielsweise einer Gegenbohrung 230 vorgesehen sein, um eine Fluidleckage vorbei an der von der Wulst 224 gebildeten Flächenabdichtung zu erfassen. Ein weiterer optionaler Sensor 232 kann in einer Ausnehmung vorgesehen sein, so beispielsweise einer Gegenbohrung 234 in dem Einsatzglied 204. Dies kann ein benässter Sensor sein, der beispielsweise zum Messen von Strömung, Temperatur oder anderen charakteristischen Eigenschaften des Fluides verwendet wird. Die Ausnehmung 234 kann alternativ eine Blindbohrung (nicht gezeigt) in dem Einsatz 204 sein, um so eine dünne Wand zu bilden, die den Sensor 232 von dem Fluid trennt, um so einen nichtbenässten Sensor bereitzustellen. Eine Verbindungsbohrung 236 kann bereitgestellt sein, um Drähte von dem Sensor 232 nach außen herauszuführen, oder alternativ können auch drahtlose Sensoren verwendet werden.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ermöglicht die Verwendung eines mehrteiligen Körpers einem Designer des Anschlussstückes, dass er die Wahl hat, ob er eine Sensorfunktion in dem Anschlussstück 200 inkorporieren will. Es kann ein Einsatz 204 verwendet werden, der eine Sensorfunktion beinhaltet, oder es kann auch ein Einsatz verwendet werden, der über keine Sensorfunktion verfügt. Der mehrteilige Körper 202 kann geeigneterweise derart ausgestaltet sein, dass er mit herkömmlichen oder gängig gestalteten Leitungsfassungsgliedern, Leitungen oder passenden Muttern oder anderen Komponenten zusammenwirkt.
In 8 ist ein Anschlussstück 300 für eine aufgeweitete Leitung dargestellt und beinhaltet einen oder optional mehrere Sensorfunktionen. Das Anschlussstück 300 kann in seinem Design herkömmlich sein oder für eine bestimmte Anwendung oder bestimmte Leistungskriterien eigens ausgestaltet sein, wobei jedoch im Allgemeinen ein derartiges Anschlussstück einen Körper 302 mit einem verjüngten vorderwärtigen Ende 304 umfasst. Eine Mutter 306 wirkt mit dem Körper 302 zusammen, um das Anschlussstück in einem vollständig aufgesetzten Zustand, wie in 8 gezeigt ist, aufzuziehen. Die Mutter 306 kann zudem mit einem optionalen Stopfbüchsenglied 308 zusammenwirken. Das Stopfbüchsenglied 308 übt bei Verwendung eine Kompressionskraft auf das aufgeweitete Leitungsende CF gegen die verjüngte Oberfläche 304 des Körpers aus, um eine fluiddichte Abdichtung zu bilden. Für Anschlussstücke, bei denen keine Stopfbüchse zum Einsatz kommt, weist die Mutter üblicherweise eine Antriebsoberfläche auf, die das Leitungsende gegen die verjüngte Oberfläche des Körpers drückt.
8 zeigt eine exemplarische Art und Weise, wie verschiedene Arten von Sensoren 310 optional verwendet werden können, um verschiedene Sensorfunktionen in dem Anschlussstück zu inkorporieren. So können die Sensoren 310a und b beispielsweise in Ausnehmungen oder Gegenbohrungen 312a und b angeordnet sein, um Kompressionsbeanspruchungen an der dem Körper zu eigenen verjüngten Oberfläche 304 oder der Stopfbüchse 308 zu erfassen. Verschiedene benässte Sensoren 310c und d können verwendet werden, um Fluideigenschaften, so beispielsweise Temperatur oder andere Eigenschaften, je nach Bedarf zu prüfen. Weitere Sensoren 310e, f, g und h können verwendet werden, um das richtige Aufziehen, Vibrieren oder einen Druck zu verifizieren, so beispielsweise mit Sensoren vom Dehnungsmessertyp, Abstandssensoren und dergleichen mehr, wie auch zur Prüfung von Lecks. Diese Sensoren können wiederum drahtgebunden oder drahtlos oder in das Anschlussstück auf vielerlei verschiedene Weisen integriert sein. Die spezifischen Eigenschaften der Anschlussstückkomponenten oder des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides sind teilweise durch den Standort des Sensors bestimmt.
In 7A bis 7D sind alternative Ausführungsbeispiele für Flächenabdichtungskonfigurationen gezeigt, die gegebenenfalls, jedoch nicht zwangsläufig in sämtlichen Fällen in Wirkverbindung mit einem verschiebungsfreien Anschlussstück zum Einsatz kommen können und eine Sensorfunktion oder Sensorfunktionen in Wirkverbindung hiermit aufweisen. Wie in 7A gezeigt ist, kann ein verschiebungsfreies Anschlussstück 1200 eine gewindetechnisch gekoppelte Mutter 1202, einen Körper 1204, erste und zweite Stopfbüchsen 1206, 1208 und eine Abdichtung oder Dichtung 1210 beinhalten, die schichtartig zwischen Flächenbildungsoberflächen der Stopfbüchsen angeordnet sind. Die Stopfbüchsen sind üblicherweise geschweißt oder auf eine andere fluiddichte Weise mit den jeweiligen Leitungsenden (nicht gezeigt) verbunden. Kompressible Abdichtungen 1212 und 1214 können je nach Bedarf verwendet werden, um fluiddichte Flächenabdichtungen zu bewirken. Die Abdichtungen 1212, 1214 können beispielsweise elastomere O-Ring-Abdichtungen sein, wobei jedoch auch eine beliebige geeignete Abdichtung alternativ verwendet werden kann. Abdichtungen vom O-Ring-Typ sind üblicherweise in jeweiligen Abdichtungsnuten 1216, 1218 angeordnet. Werden die Mutter und der Körper festzusammengezogen, so werden die Dichtung und die O-Ringe axial komprimiert, um eine fluiddichte mechanische Verbindung zu bilden. Eine typisches, im Handel erhältliches Beispiel für ein Anschlussstück 1200 ist bei der Firma Swagelok Company, Cleveland Ohio, erhältlich. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Sensorfunktion durch Wirkverbinden eines oder mehrerer Sensoren 1220 mit der Dichtung 1210 bereitgestellt werden. Die Sensoren können wie die hier beschriebenen oder auch andere sein. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Sensor 1220 ein benässter Sensor mit einer Anordnung in einer Gegenbohrung 1222 oder einer Anordnung an einer Oberfläche der Dichtung. Nichtbenässte Sensoren können alternativ verwendet werden, und es können ein oder mehrere benässte oder nichtbenässte Sensoren optional mit jedweder oder beiden Stopfbüchsen, der Mutter oder dem Körper verbunden sein. Nichtgewindekopplungen zwischen der Mutter und dem Körper können ebenfalls verwendet werden. Für drahtgebundene Sensoren können Durchlässe 1224 zum Herausführen von Drähten bereitgestellt werden, oder es können auch drahtlose Sensoren verwendet werden.
7B stellt eine herkömmliche Flächenabdichtungsendverbindung 1229 vom SAE-Typ bereit, in der erste und zweite SAE-Enden 1230, 1232 eine Dichtung 1234 mit Abdichtungswülsten 1236, 1238 komprimieren. Die Dichtung 1234 oder jedwedes oder auch beide von den SAE-Enden können mit einem oder mehreren benässten oder nichtbenässten Sensoren 1240 versehen sein, so beispielsweise einem oberflächenmontierten Sensor. Die Sensoren können die hier beschriebenen oder auch andere sein.
7C zeigt eine weitere Verbindung für ein SAE-Endflächenabdichtungsanschlussstück 1250, das eine andere Abdichtungsanordnung für die Dichtung beinhaltet. Bei diesem Beispiel kann eine Stopfbüchse oder ein Ende 1252 mit einer Abdichtungswulst 1254 versehen sein. Eine Dichtung 1256 ist zwischen den Enden 1252, 1258 schichtartig angeordnet, und die Dichtung kann zudem eine Abdichtungswulst 1260 beinhalten, die an dem SAE-Ende 1258 abdichtet. Die Dichtung 1256 kann einen oder mehrere benässte oder nichtbenässte Sensoren 1262 beinhalten, wobei die Enden 1252, 1258 zudem einen oder mehrere benässte oder nichtbenässte Senso ren entsprechend den hier beschriebenen oder auch entsprechend anderen beinhalten können. Gemäß 7C kann das Ende 1252 beispielsweise ein Leitungsfassungsglied sein.
In 7D kann das SAE-Endflächenabdichtungsanschlussstück mit einer mehrstückigen Dichtung zur Unterbringung beispielsweise mehrerer Sensoren verwendet werden. Bei diesem Beispiel sind eine erste Dichtung 1270 und eine zweite Dichtung 1272 zwischen einem ersten Ende 1274 und einem zweiten Ende 1276 komprimiert. Das erste Ende kann beispielsweise ein Leitungsfassungsglied sein, während das zweite Ende ein SAE-Ende ist. Die Dichtungen oder die Enden oder beide können mit benässten oder nichtbenässten Sensoren 1278 entsprechend den vorbeschriebenen oder auch entsprechend anderen versehen sein.
8A zeigt ein herkömmliches und wohlbekanntes Sanitäranschlussstück, das eine Dichtung 1280 einsetzt, die zwischen zwei Stopfbüchsen 1282, 1284 durch einen Klemmmechanismus 1285, der ebenfalls wohlbekannt ist, komprimiert ist. Die beiden Stopfbüchsen 1282, 1284 beinhalten verjüngte Antriebsoberflächen, die eine Umfangsklemmung derart kontaktieren, dass dann, wenn die Klemmung radial festgezogen wird, die Stopfbüchsen zusammengetrieben werden und die Dichtung zwischen sich komprimieren. Ein kommerzielles Beispiel für ein Sanitäranschlussstück zur Verwendung mit diesen Erfindungen ist eine T-Dichtung, die bei der Firma Swagelok Company, Cleveland, Ohio erhältlich ist, wobei jedoch 8 nicht repräsentativ für eine T-Abdichtungserzeugnis, sondern für ein anderes Design eines Sanitäranschlussstückes ist.
In dem dargestellten Beispiel von 8A beinhaltet die Dichtung 1280 des Weiteren einen Sensor oder Sensoren 1286 entsprechend den hier beschriebenen Erfindungen. Die Sensoren können je nach Bedarf benässt oder nichtbenässt sein, wobei die Sensoren optional mit jedweder oder beiden von den Stopfbüchsen versehen sein können. 9A und 9B zeigen des Weiteren, dass die herkömmlichen Dichtungen oder Ringe 1290 ebenfalls mit Sensoren 1292, wie sie hier beschrieben sind, versehen sein können. Die Dichtung 1290 kann eine zusätzliche Komponente sein, die in einem Anschlussstück installiert ist, oder kann ein Anschlussstückglied sein, das beispielsweise eine Abdichtung und/oder eine strukturelle Funktion in dem Anschlussstück darstellt. Die Abdichtung 1290 kann damit als Sensorträger betrachtet werden, da sie ermöglicht, dass ein Sensor oder Sensoren in einem Anschlussstück installiert werden. In 9A ist der Sensor mit der Dichtung entlang eines Innendurchmessers 1294 wirkverbunden, wobei in 9B der Sensor mit der Dichtung entlang einer äußeren Flächenbildungsoberfläche 1296, so beispielsweise in einer Ausnehmung 1298, wirkverbunden ist. In 8, 9A und 9B können die Sensoren den vorbeschriebenen entsprechen oder auch andere sein. Schließlich zeigt 10 eine Form von herkömmlicher gewindetechnischer Verjüngungsverbindung, so beispielsweise ein Beispiel für eine NPT-Gewindeverbindung 1300, in der ein buchsenartiger Körper 1302 einen verjüngten Gewindeabschnitt 1304 aufweist, der gewindetechnisch mit einem verjüngten Gewindeabschnitt 1306 eines steckerförmigen Körpers 1308 verbunden ist. Die Sensoren 1310 entsprechend den vorbeschriebenen oder auch entsprechend anderen sind entweder benässt oder nichtbenässt oder beides und können je nach Bedarf mit den buchsenartigen oder steckerartigen Körpern wirkverbunden sein.
11 der Zeichnung zeigt ein Beispiel für viele verschiedene Arten eines Anschlussstückes 1210, das mit einer oder mehreren von den vorliegenden Erfindungen Verwendung finden kann. Insbesondere zeigt 11 ein nichtaufgeweitetes Kompressionsanschlussstück, bei dem das Konzept eines intelligenten Anschlussstückes des Inkorporierens von einem oder mehreren Sensoren in dem Anschlussstück zum Einsatz kommt. Derartige Verwendungen von Sensoren gemäß Darstellung in 11 können auch mit den hier beschriebenen verschiedenen Anschlussstücken vom verschiebungsfreien Typ Verwendung finden. Ein derartiges Anschlussstück 2010 beinhaltet üblicherweise eine Mutter 2016, die mit einem Körper 2012 verbunden sein kann, so beispielsweise mittels einer Gewindeverbindung 2014, 2018. Eine oder mehrere Ringzwingen 2020, 2022 vom Kompressionstyp können verwendet werden, um ein Leitungsende, so beispielsweise ein Rohr- oder Röhrenende abzudichten und zu halten, um so einen leckdichten Strömungsweg von der Leitung zu einem weiteren Strömungsweg – in diesem Fall durch den Körper 2012 – zu bilden. Das in der Zeichnung dargestellte Anschlussstück wird allgemein als buchsenartiges Anschlussstück bezeichnet, da der Körper 2012 eine buchsenartige Gewindekomponente ist, die mit der steckerartigen Gewindemutter 2016 gefügt ist. Alternativ werden, wie bekannt ist, gemeinhin steckerartige Anschlussstücke verwendet, die einen steckerartigen Gewindekörper und eine buchsenartige Gewindemutter aufweisen. Nichtgewindeverbindungen können ebenfalls alternativ verwendet werden. Entsprechend der vorliegenden Offenbarung kann oder können ein oder mehrere von den Anschlussstückkomponenten, darunter der Körper, die Mutter, die Ringzwingen und das Leitungsende, mit einem oder mehreren von einer elektrischen, elektromagnetischen oder elektronischen Fähigkeit versehen werden, so beispielsweise mit einem Sensor oder Element 2100, das die Herstellung, den Zusammenbau oder die Verwendung des Anschlussstückes vereinfacht. Die Komponente 2100 kann oberflächenmontiert, eingebettet, geätzt oder je nach Bedarf auf andere Weise mit einer Anschlussstückkomponente für eine bestimmte Anwendung wirkverbunden sind.
Sensorintegration
(a) Die Sensoren werden auf die Oberflächen der Anschlussstückkomponenten aufgebracht, so beispielsweise auf den Anschlussstückkörper, die Ringzwinge oder die Ringzwingen, die Mutter, den Rohradapter oder das Rohrende. Verfahren zum Aufbringen der Sensoren können beinhalten: Anheften, Kleben, Aufmalen, Plattieren oder auch der Art nach beliebiges Beschichten umfassen. (b) Die Sensoren werden in Anschlussstückkomponenten eingebettet. Einbettungsverfahren können beinhalten: Harzvergießen, Pulvermetallsintern oder Hartlöten. (c) Die Sensoren werden gleichzeitig integral mit den Anschlussstückkomponenten hergestellt, wenn die Komponenten hergestellt werden. Derartige gleichzeitige Verfahren können beinhalten: Metallspritzgießen, Gießen oder Verpressen und Spritzgießen für den Fall von Anschlussstückkomponenten aus Kunststoff. Gleichzeitige Verfahren können ein derartiges Platzieren oder Einbetten von Sensoren in regelmäßigen Abständen an oder in einem Rohteil beinhalten, dass ein oder mehrere Sensoren in jeder maschinell hergestellten Komponente verbleiben. (d) Die Sensoren können in dem Sinne chiplos sein, dass sie auf die Anschlussstückkomponenten gedruckt, geätzt, gesputtert oder auf andere Weise markiertechnisch aufgebracht werden. Derartige Markierverfahren können beinhalten: Aufbringen von Sensorschaltkreismaterial auf die Komponente, Verwenden des Komponentenmaterialsubstrates. Die Markierverfahren müssen nicht zwangsläufig Siliziumanwendungen einsetzen. Die Markierverfahren können zudem die Verwendung von elektrischen leiterverändernden Eigenschaften einer diffusionsmodifizierten nahen Oberfläche der Komponente, Dotierelemente innerhalb der Komponentenlegierung oder des Materials oder verteilte oder lokalisierte zweite Phasen innerhalb des Komponentenmaterials beinhalten. (e) Die Sensoren sind mit dem Anschlussstückdesign integriert. Eine derartige Integration kann Zugangsöffnungen zur Unterstützung der Energieversorgung des Sensors oder der Datenabfrage beinhalten, sei es nun durch elektromagnetische Effekte, akustisch-magnetische Effekte, magnetische Resonanz, induktive Kopplung, Infrarot, Wirbelstrom, oberflächenakustische Wellen oder Ultraschall.
Sensoranwendungen
(a) Die Sensoren, die auf die Komponenten aufgebracht sind, stellen eine Komponentengeschichte, QA/QC-Information, ein Rückverfolgen zur Herstellung der Rohmaterialschmelze oder Gleichwertiges bereit. (b) Durch Verwenden eines Zentralregisters nehmen Sensoren eine Überwachung und Erfassung des Auftretens einer Komponentenmischung oder einer Komponentenfälschung vor. (c) Die Sensoren stellen Daten bereit, die spezifisch für das Anschlussstück sind, so beispielsweise Produktnennwerte, Codes und Standards, Material- und Fluidkompatibilitäten und Installationsanweisungen. (d) Die Sensoren stellen eine Rückmeldung über den Zustand oder Erfolg der Installation des Anschlussstückes in einem Fluidsystem bereit, so beispielsweise die Reihenfolge der Ringzwingen, ein Rohrbottoming, Drehungen der Mutter. Derartige Rückmeldungen können mit visuellen, farbcodierten, vibrierenden, akustischen oder stimmbasierten Vorrichtungen für einen unmittelbaren Zugriff auf anschlussstückspezifische Daten und einen Hinweis auf den Installationszustand gekoppelt sein. Eine derartige Rückmeldung kann zudem sowohl eine Selbstdiagnose wie auch vorgeschlagene Abhilfen beinhalten. (e) Bei Verwendung stellen die Sensoren einen Hinweis auf Änderungen in der Installation bereit, so beispielsweise eine Drehung der Mutter, ein Verrutschen des Rohres, ein Entfernen einer Komponente, Korrosionseffekte, eine beliebige andere vor sich gehende Fehlfunktion wie auch eine erfolgreiche Reaktion einer Ringzwinge oder Komponente im Zusammenhang mit einem sich ändernden Fluidsystem. (f) Bei Verwendung nehmen Sensoren eine Messung des Fluidsystems und von Fluidzustandsparametern vor, so beispielsweise Druck, Temperatur, Fluideigenschaften, Fluidströmungsrate oder Systemvibration. Die Sensoren können derartige Messungen auf anwendbare Agenturcodes, Standards und Produktbewertungen bzw. Produktnennwerte beziehen und warnen, wenn erlaubte Wertebereiche oder Niveaus überschritten werden. Die Fluidströmungsverfahren können eine IR-Signalverarbeitung beinhalten. (g) Bei Verwendung erfassen Sensoren Fluidlecks und stellen Hinweise über die Leckrate wie auch eine Bestätigung einer erfolgreichen Abdichtung des Fluides bereit. Die Leck- und Abdichtungserfassungsverfahren können eine Ultraschallsignalverarbeitung umfassen.
Sensortechnologie
(a) Die Sensoren sind drahtgebunden oder drahtlos. Die Sensoren können die Fluidsystemverrohrung in dem Sensorschaltkreis beinhalten. Bei Drahtgebundenheit kann dies die Verwendung der Fluidsystemverrohrung zur Energieversorgung des Sensors oder zur Signalübertragung beinhalten. Bei Drahtlosigkeit kann dies die Verwendung der Systemverrohrung als Antenne beinhalten. In beiden Fällen können die Sensoren die Position der Verrohrung in dem Anschlussstück als Teil einer Schaltung zur Angabe einer erfolgreichen Rohrposition während und nach der Installation verwenden. (b) Die Sensoren sind energiebetrieben oder passiv. Bei Energiebetriebenheit können die Sensoren Batterien oder Miniaturkraftstoffzellen verwenden. Diese können direkte externe elektrische Energie beziehen oder auch Energie unter Verwendung von elektromagnetischen Feldeffekten, magnetischer Resonanz, induktiver Kopplung, Infrarot, Wirbelstrom, oberflächenakustischen Wellen oder Ultraschall beziehen. Die Sensoren können zudem Energie aus der Umgebung beziehen, so beispielsweise aus Änderungen der Temperatur, der Systemfluidströmung, dem Aufbau einer statischen Aufladung, der Systemvibration oder galvanischen Effekten von örtlich verschiedenen Materialien. Bei Passivität werden die Sensoren durch die einlaufende Abfrage seitens einer externen Vorrichtung mit Energie versorgt. Derartige Abfragen können ein beliebiges der vorgenannten Verfahren zur kontinuierlichen Energieversorgung der energieversorgten Sensoren verwenden. (c) Die Sensoren verwenden gegenwärtige oder neu entstehende Signalverarbeitungs- und Kommunikationsprotokolle. Bei Drahtgebundenheit beinhalten die Protokolle 4 bis 20 mA (4 to 20 m-amps). Bei Drahtlosigkeit beinhalten die Protokolle WiMax, 3G oder 2G zellulär, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Ultrabreitband (Ultra Wide Band) oder RFID. Die Protokolle können zudem die Verwendung von Mobiltelefonen oder gleichwertigen mobilen Lesevorrichtungen zum Sammeln von Daten und Kommunizieren mit einer zentralen Registratur beinhalten. Derartige mobile Lesevorrichtungen können in die die Werkzeuge integriert sein, die zum Aufziehen des Anschlussstückes verwendet werden (d) Die Sensoren sind piezoelektrisch und reagieren ähnlich auf mechanische Verbiegung oder Belastung. Bei Aufbringung auf oder in Anschlussstückkomponenten reagieren die Sensoren auf Fluidsystemparameter, so beispielsweise Druck, Vibration, Ultraschalleffekte von Fluidlecks wie auch auf das Ausmaß des Aufziehens des Anschlussstückes während oder nach der Installation.
In 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer oder mehrerer der Erfindungen dargestellt. Eine exemplarische Anordnung 3010 zum mechanischen Anbringen oder Verbinden eines Leitungsendes C mit einem weiteren Fluidglied ist dargestellt. Die Anordnung 3010 wird hier auch als mechanisch angebrachte Verbindung oder Anschlussstück bezeichnet, wobei der Begriff „Anschlussstück” jedoch breitestmöglich als beliebige Anordnung verstanden werden soll, durch die ein Leitungsende mechanisch an einer anderen Fluidkomponente angebracht oder mit dieser verbunden sein kann. Lediglich zu Referenzzwecken weist die Leitung C eine zentrale Längsachse X auf. Die hier erfolgen de Bezugnahme auf eine „axiale” Bewegung oder Verschiebung und eine „radiale” Bewegung oder Verschiebung erfolgt in Bezug auf die Achse X.
Die Anordnung 3010 kann ein erstes Kopplungsglied 3012 und ein zweites Kopplungsglied 3014 beinhalten. Die Kopplungsglieder 3012, 3014 können eine beliebige geeignete Anordnung sein, durch die die Anordnung 3010 mit Leitungsfassung und Abdichtung an dem Leitungsende C installiert ist. Für das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel kann das erste Kopplungsglied 3012 in Form einer buchsenartigen Gewindemutter verwirklicht sein, während das zweite Kopplungsglied 3014 in Form eines steckerartigen Gewindekörpers verwirklicht sein kann. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung nimmt ein Kopplungsglied in Form eines „Körpers” ein Leitungsende auf, jedoch nicht zwangsläufig in einem Leitungssockel. Ein Kopplungsglied in Form einer „Mutter” wird mit dem Körper zusammengefügt, um das Anschlussstück in einem fertigen Zustand mit geeigneter Leitungsfassung und Abdichtung festzuziehen oder aufzuziehen, wobei die Mutter üblicherweise eine Antriebsoberfläche beinhaltet, die mit dem Leitungsfassungsglied während des Aufziehens in Eingriff ist, oder alternativ ein Antriebsglied in Eingriff hat, das mit dem Fassungsglied in Eingriff ist. Diese Komponenten sind „koppelnd”, da sie zusammengefügt und festgezogen werden können, um so die Anordnung 3010 an dem Leitungsende C zu installieren, sodass die Anordnung 10 die Leitung fasst, um eine Lockerung der Leitung durch einen oder mehrere von außen einwirkende Einflüsse zu verhindern, so beispielsweise Temperatur, Druck, Beanspruchung und Vibration, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Anordnung 3010 stellt darüber hinaus eine Abdichtung gegen Fluidverlust bereit. Das durch die Leitung C geführte Fluid kann hierbei Gas, Flüssigkeit eine Kombination hieraus oder auch ein beliebiges anderes Fluidmedium sein. Die Anordnung 3010 kann üblicherweise Anwendung beim Herstellen von Verbindungen innerhalb eines Gesamtfluidsystems finden. Eine Anschlussstückanordnung, so beispielsweise das exemplarische Anschlussstück 3010 arbeitet innerhalb des Fluidsystems, um die Aufnahme beziehungsweise Vorhaltung des Fluids zu unterstützen, und muss in vielen Fällen das Fluid bei verschiedenen Druckanforderungen wie auch Anforderungen an Temperatur und andere von außen einwirkende Effekte aufnehmen bzw. vorhalten. Man beachte, dass eines von den Kopplungsgliedern oder beide in der Praxis Teil einer Fluidkomponente oder integral mit dieser sein können, und nicht zwangsläufig eine diskrete Komponente, wie sie hier dargestellt ist, sein müssen. So kann der Körper 3014 beispielsweise mit einem Ventilkörper, einem Rohrverteiler oder einer beliebigen anderen Fluidkomponente, an der eine Leitung angebracht werden soll, integriert oder wirkverbunden sein.
Der Kopplungskörper 3014 kann selbst als Fluidglied betrachtet werden, da er mit dem Leitungsende C verbunden ist, oder kann eine Endkonfiguration (nicht gezeigt) beinhalten, die des Weiteren mit einem weiteren Teil verbunden sein kann. So kann beispielsweise die Endkonfiguration für den Körper 3014 ein steckerartiges Gewindeende eines herkömmlichen Rohranschlussstückkörpers beinhalten, wobei eine beliebige Endverbindungskonfiguration je nach Bedarf verwendet werden kann, um das Anschlussende C in das Fluidsystem oder mit einem weiteren Fluidglied zu verbinden.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel eine Gewindeverbindung 3016, 3018 zwischen den ersten und zweiten Kopplungsgliedern 3012, 3014 bereitstellt, sind Gewindeverbindungen nur eine von vielerlei verfügbaren Optionen. Alternativen beinhalten, jedoch nicht hierauf beschränkt, Klemm- oder Bolzenverbindungen. Die Art der verwendeten Verbindung bestimmt sich durch das Wesen der Kraft, die benötigt wird, um die Anordnung 3010 an dem Anschlussende auf fluiddichte Weise zu sichern. Im Allgemeinen kann ein Anschlussstück, so beispielsweise das in 12 dargestellte, für eine nichtaufgeweitete Endverbindung verwendet werden, was bedeutet, dass die zylindrische Form der Leitung als Verarbeitungsschritt vor der Verbindung mit dem weiteren Fluidglied nicht aufgeweitet wird (obwohl sich die Leitung während des Installationsprozesses plastisch verformen kann). Das Leitungsende benötigt keine bestimmte Vorbearbeitung, außer vielleicht eines üblichen Glättungs- und Entgratungsprozesses für die Endfläche C1.
Das erste Kopplungsglied 3012 und das zweite Kopplungsglied 3014 können Schraubenschlüsselabflachungen 3020, 3022 beinhalten, die jeweils beim Zusammenfügen und Festziehen der Anordnung 3010 während des Aufziehens des Anschlussstückes förderlich sind. Eine Relativdrehung zwischen den Kopplungsgliedern 3012, 3014 kann verwendet werden, um die Anschlussstückanordnung 3010 je nach Bedarf festzuziehen oder zu lockern (im Stand der Technik auch „zumachen” und „aufmachen” genannt).
Das zweite Kopplungsglied 3014 kann eine Zentralbohrung 3024 mit einem Durchmesser beinhalten, der in etwa der gleiche oder genau der gleiche wie der Durchmesser der innenseitigen zylindrischen Wand 3026 der Leitung C ist. Für die meisten Verbindungen werden, obwohl dies nicht in allen Fällen zwangsläufig erforderlich ist, die Bohrung 3024 und die Leitung C auf koaxiale Weise entlang der Achse X ausgerichtet und zusammengebaut.
Wie in 13 gezeigt ist, kann das Kopplungsglied 3014 vom Körpertyp eine Gegenbohrung 3028 beinhalten, die mit einer inneren im Allgemeinen zylindrischen Wand 3030 einen Rohrsockel 3032 festlegt, in den das Leitungsende C als Teil des Anordnungsprozesses (siehe 1) eingeführt wird. Die innere im Allgemeinen zylindrische Wand 3030 kann einen Durchmesser aufweisen, der die äußere Durchmesseroberfläche C2 des Leitungsendes C (1) satt aufnimmt. Die innere Wand 3030 wird hierbei als „im Allgemeinen” zylindrisch bezeichnet, da sie einen eine kurze Länge aufweisenden Abschnitt 3034 beinhalten kann, der an die Gegenbohrung 3028 angrenzt, die eine geringfügige Verjüngung hierzu aufweist. Die innere Wand 3030 erstreckt sich axial zu einer kegelstumpfförmigen Anlaufoberfläche 3036.
Wie in 12 und 13 gezeigt ist, kann die Anschlussstückanordnung 3010 ein oder mehrere Leitungsfassungsglieder beinhalten, so beispielsweise Ringzwingen, wobei zwei Ringzwingen 3038, 3040 in dem Ausführungsbeispiel von 12 dargestellt sind. Einige Anschlussstückdesigns bedienen sich nur einer Ringzwinge, wohingegen andere zwei oder mehr Ringzwingen verwenden können; alternativ können auch zusätzliche Teile zum Einsatz kommen, so beispielsweise Abdichtungen, Dichtungen und dergleichen mehr, wobei alternativ auch Fassungsringe oder Vorrichtungen Verwendung finden können, die im Allgemeinen nicht unter dem Begriff „Ringzwinge” bekannt sind, jedoch ein Fassen und Abdichten als Leitungsfassungsglied ermöglichen. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung sollen die Begriffe „Ringzwinge” und „Leitungsfassungsglied” innerhalb ihrer Definition und Bedeutung eine beliebige Komponente oder Kombination von Komponenten beinhalten, die das Leitungsende nach dem Aufziehen fassen und das Anschlussstück entweder entlang der Leitung oder anderswo oder an beiden Stellen abdichten können. So dichtet beispielsweise bei einem Anschlussstück mit einer einzelnen Ringzwinge die einzelne Ringzwinge die Leitung ab und fasst sie auch. Bei einer exemplarischen Anordnung mit zwei Ringzwingen, siehe 12, kann die vorderwärtige oder vordere Ringzwinge 3038 üblicherweise verwendet werden, um eine fluiddichte Abdichtung gegen die Anlaufoberfläche 3036 zu bilden, kann jedoch die Leitung bei einigen Designs auch fassen und kann bei einigen Designs auch die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 abdichten. Die rückwärtige oder hintere Ringzwinge 3040 kann üblicherweise zum Fassen der Leitung C verwendet werden, kann jedoch auch die Leitung abdichten oder das Hinterende der vorderen Ringzwinge 3038 abdichten. Anschlussstückdesigns, bei denen Ringzwingen oder andere Leitungsfassungsglieder und Abdichtungsvorrichtungen zum Einsatz kommen, sind bekannt und unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Designs und Nennwerte stark, so beispielsweise hinsichtlich der Druck- und Leckagenennwerte. Die Ringzwingen können vorgesehen sein, um die Leitung C an einer äußeren Oberfläche C2 hiervon zu fassen. Für Anwendungen mit höheren Drücken kann es wünschenswert sein, wenn die Ringzwinge oder die Ringzwingen in die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C eindringen, einschneiden oder diese einkerben, um so einen starken Fassungsdruck und Widerstand für die Leitung C bereitzustellen, die unter Druck weggeht und möglicherweise die fluiddichte Abdichtung innerhalb des Anschlussstückes 3010 beeinträchtigt. Gleichwohl können bei Anwendungen mit niedrigerem Druck die Leitungsfassungsglieder 3038, 3040 derart ausgestaltet sein, dass sie die Leitung adäquat fassen, ohne in die Leitungsoberfläche C2 einzudringen oder einzuschneiden. Zusätzlich zum Bereitstellen einer geeigneten Fassungskraft an der Leitung C können die Fassungsglieder 3038, 3040 auch eine primäre oder sekundäre fluiddichte Abdichtung gegen die der Leitung zu eigene äußere Oberfläche C2 bereitstellen, um einen Schutz gegen einen Fluidverlust aus der Anordnung 10 heraus zu bieten. Daher ist im Sinne der vorliegenden Beschreibung ein Leitungsfassungsglied oder eine Ringzwinge ein Teil oder eine Kombination von Teilen, die bei einem vollständigen Aufziehen des Anschlussstückes die Leitung gegen Druck, Vibration oder andere von außen einwirkende Effekte fasst und zudem eine fluiddichte Abdichtung bereitstellt.
Gemäß dem in 12 dargestellten Zustand werden aufgrund dessen, dass die ersten und zweiten Kopplungsglieder 3012, 3014 miteinander festgezogen sind, die Ringzwingen 3038, 3040 axial zusammengetrieben und verformen sich gemäß ihrem Design, um bei einem vollständigen Aufziehen die gewünschte Leitungsfassung und Abdichtung für die Anschlussstückanordnung 3010 an der Leitung C bereitzustellen.
Die vorliegenden Erfindungen sind nicht auf eine bestimmte Anschlussstückausgestaltung oder Konfiguration begrenzt und betreffen zudem die Idee des Einbringens oder Einbeziehens einer Sensorfunktion in derartige Anschlussstücke. Aufgrund der bisweilen hochgradig komplizierten und zahlreichen Anwendungen von Anschlussstücken in einem Fluidsystem kann wünschenswert sein, in der Lage zu sein, einen oder mehrere Zustände sensorisch zu erfassen oder Daten und Information im Zusammenhang mit der Anordnung, dem Leistungsvermögen oder der Intaktheit eines Anschlussstückes oder des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder von beidem zu sammeln. Bei zahlreichen bereits in Verwendung befindlichen Anschlussstücken, deren Zahl leicht in die Milliarden geht, stellen die vorliegenden Erfindungen Vorrichtungen und Verfahren zum Einbringen von Sensorfunktionen in eine bestehende Anschlussstückausgestaltung oder eine installierte Anschlussstückausgestaltung bereit oder stellen eine Sensorfunkti on als Teil eines neuen Anschlussstückes oder einer Anschlussstückinstallation, einer Reparatur, einer Nachrüstung oder auch als Teil eines Wartungsvorganges bereit. Mit der Fähigkeit der Bereitstellung einer allgegenwärtigen und leichten Installation einer Sensorfunktion in einem Anschlussstück kann der Fluidsystemdesigner sämtliche verschiedenen Arten von Steuer- bzw. Regel- und Überwachungssystemen 3100 entwickeln, um Daten und Information zu nutzen, die am Ort des Anschlussstückes gesammelt oder ermittelt worden ist, und dies gegebenenfalls sogar auf Echtzeitbasis. Das Steuer- bzw. Regel- und Überwachungssystem oder die Schaltung 3100 können geeigneterweise außerhalb des Anschlussstückes, sogar an einer entfernt befindlichen Stelle, angeordnet sein und drahtgebundene 3102 oder drahtlose 3104 Kommunikationsverbindungen mit dem Sensor (3050, nachstehend noch beschrieben) einsetzen, um die Daten und Information aus der Bereitstellung durch den Sensor zu empfangen. Alternativ kann ein Teil oder die gesamte Schaltung 3100 mit dem Anschlussstück integriert sein, so beispielsweise zur Bereitstellung eines optischen Hinweises, dass das Anschlussstück richtig arbeitet. In diesem Sinn kann ein Anschlussstück mit einer Sensorfunktion als „intelligentes” Anschlussstück bezeichnet werden, was bedeutet, dass ein Anschlussstück oder eine Anordnung für eine mechanisch angebrachte Verbindung eine Sensorfunktion beinhaltet, die Information oder Daten für eine analytische Funktion oder einen solchen Prozess über die Intaktheit, die Eigenschaften, die Anordnung, den Zustand oder Status einer oder mehrerer der Anschlussstückkomponenten, des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder von beidem bereitstellen kann. Bei der vorliegenden Offenbarung beinhalten die exemplarischen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Darstellung eine Sensorfunktion, die in einer Komponente oder einem Teil oder Glied des Anschlussstückes inkorporiert oder damit wirkverbunden ist oder die zu einem Anschlussstück mittels eines Sensorträgers oder Substrates hinzugefügt werden, der/das zur Positionierung einer Sensorfunktion in dem Anschlussstück zur Wahrnehme der Designfunktion bereitgestellt ist.
Intelligente Anschlussstücke umfassen Anschlussstückkomponenten mit integrierten Sensoren. Die Anschlussstücke beinhalten mechanisch angebrachte Kopplungen, die Leitungsenden sowohl mit wie auch ohne zusätzliche Vorbearbeitung der Leitungsenden verbinden. Die Leitung beinhaltet sowohl Rohre als auch Röhren. Das Aufziehen eines Anschlussstückes beinhaltet die Installation oder Anbringung an Leitungsenden sowohl mit der Hand als auch mit maschineller Unterstützung. Installierte Anschlussstücke beinhalten diejenigen in Installationen zur Aufnahme bzw. Vorhaltung von Systemfluiden sowohl unter Druck wie auch im Teilvakuum.
Die Anwendung von intelligenten Anschlussstücken beinhaltet beispielsweise:

(1) Intaktheit des installierten Anschlussstückes – Die Sensoren in den Anschlussstückkomponenten messen Leitungs- und Komponentenbelastungen und relative Positionen als Maße sowohl eines anfänglich ausreichenden wie auch eines bei Verwendung erhaltenen installierten Anschlussstückaufziehens. Die Sensortypen betreffen die Mikrobelastung, den Abstand, die Vibration/Beschleunigung, den Ultraschall und die Zykluszahl.
(2) Intaktheit der Abdichtung des installierten Anschlussstückes – Die Sensoren in den Komponenten installierter Anschlussstücke messen das Auftreten von Abdichtungsleckagen der Systemfluide. Die Sensortypen betreffen Ultraschall und chemische Detektoren.
(3) Systemfluidmessung – Die Sensoren in den Komponenten der installierten Anschlussstücke messen die Eigenschaften von Systemfluiden. Die Sensortypen betreffen Temperatur, Druck, Strömung, Dichte, Brechungsindex, Viskosität, optisches Absorptionsvermögen, dielektrische Eigenschaften, Leitfähigkeit, pH-Wert, Turbidität bzw. Trübung, thermische Leitfähigkeit und chemischen Stoff.
(4) Integrierte Sensoren – Die Sensoren werden an Anschlussstückkomponenten mittels Verfahren angebracht, darunter direktes Aufdrucken oder Herstellen auf der Komponentenoberfläche, auf Dichtungen oder Einsätzen, die in oder zwischen Anschlussstückkomponenten angebaut werden.
(5) Sensorkommunikation – Die Sensoren sind drahtlos und passiv und durch Systemfluide sowohl benässt als auch nichtbenässt. Benässte Sensoren kommunizieren durch die Systemfluide enthaltenden Wände der Anschlussstückkomponenten ohne Antenne oder Drähte, die die Fluide enthaltenden Wände durchbrechen. Benässte Sensoren weisen darüber hinaus eine bekannte chemische Kompatibilität, einen Arbeitszyklus (duty cycle) und einen Versagensmodus auf.
(6) Nachverfolgbarkeit – Die Sensoren (beispielsweise RFID) in den Anschlussstückkomponenten stellen Anschlussstück- und Komponenteneigenschaften bereit, darunter Identität, Serienbenennung und Codeverträglichkeit.

Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 12 kann eine Sensorfunktion oder können Sensorfunktionen von einem oder mehreren Sensoren 3050 in Wirkverbindung mit dem Anschlussstück 3010 wahrgenommen werden. Eine kleine Sensorbohrung 3052 kann in dem Körper 3014 vorgesehen sein, so beispielsweise durch einen Halsabschnitt 3054, der tendenziell dem Durchmesser und der Wanddicke nach ein wenig kleiner als das Körperende 3056 ist. Der Sensor 3050 ist bei diesem Beispiel ein nichtbenässter Sensor, damit die Bohrung 3052 nicht durch den Hals 3054 hindurchdringt, sondern sich in den Hals hinein derart erstrecken kann, dass ein dünner Wandabschnitt 3058 der Dicke W die Bohrung 3052 von dem Strömungsweg durch die dem Körper zu eigene Zentralbohrung 3024 separiert. Form und Größe der Sensorbohrung 3052 können derart ausgewählt sein, dass sie den Hals 3054 mit Blick auf die gesamten Leistungsanforderungen des bestimmten Anschlussstückdesigns nicht nachteiligerweise schwächen. Der Sensor 3050 kann irgendwo innerhalb der Sensorbohrung 3052 angeordnet sein und kann insbesondere unten in der Bohrung an der Wand 3058 angeordnet sein. Ein Draht 3060 kann durch die Bohrung 3052 von dem Sensor 3050 zu der drahtgebundenen Verbindung 3102 für die Steuer- bzw. Regelschaltung 3100 geführt werden, oder alternativ kann der Draht 3060 je nach Bedarf als Antenne für eine drahtlose Verbindung 3104 mit der Schaltung 3100 oder einer anderen drahtlosen Kommunikationsverbindung verwendet werden. Bei einem Beispiel kann der Sensor 3050 ein Temperatursensor oder auch ein akustischer Sensor für eine Fluidströmung durch die zentrale Bohrung 3024 sein. Viele verschiedene Designs und Funktionen von Sensoren können je nach Bedarf verwendet werden.
Wie in 14 gezeigt ist, können aufgrund dessen, dass die Bohrung 3052 vergleichsweise klein sein kann, mehr als ein Sensor und eine Sensorbohrung 3050ba, b und c um den Hals 3054 für zusätzliche Sensorfunktionen vorgesehen sein. Obwohl das Bezugszeichen 3050 als allgemeines Bezugszeichen für die hier verwendeten Sensoren verwendet wird, soll dies nicht implizieren, dass derselbe Sensor oder dieselbe Sensorfunktion für alle Sensoren verwendet wird, sondern vielmehr verschiedene Positionen und Funktionalitäten, die durch die hier vorgestellten Erfindungen vereinfacht werden, darstellen. Daher können mehrere Sensoren mit derselben Sensorfunktion verwendet werden, oder es können auch viele verschiedene Sensoren und Sensorfunktionen je nach Bedarf verwendet werden. In 14 sind drei Sensoren dargestellt, wobei auch mehr oder weniger als drei Sensoren verwendet werden können. Ebenfalls in 14 sind die Sensoren 3050a, b und c als um den Umfang des Halses 3054 herum gleichmäßig beabstandet dargestellt, wobei dies jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Jede Bohrung 3052a, b und c kann an einer dünnen Wand 3058a, b beziehungsweise c enden.
Der Ort der Bohrung 3052 ist eine Frage der Designoption auf Grundlage der Sensorfunktion oder Sensorfunktionen, die für ein bestimmtes Anschlussstück oder eine Anschlussstückanwendungen erwünscht ist/sind. Wie in 13 gezeigt ist, kann eine Bohrung 3062 vorgesehen sein, die an einer dünnen Wand 3064 an dem verjüngten Abschnitt 3034 des Rohrsockels 3032 endet. Ein Sensor 3050d kann beispielsweise verwendet werden, um ein korrektes Leitungsbottoming und/oder eine Verformung/Beanspruchung des Leitungsendes C1 nach einem vollständigen Vorgang des Aufziehens des Anschlussstückes 3010 zu erfassen. Zudem kann ein Sensor 3050d verwendet werden, der den Systemfluiddruck erfasst. Andere Sensorfunktionen können je nach Bedarf verwendet werden.
13 stellt des Weiteren ein optionales Bereitstellen einer Bohrung 3066 durch das Ende 3056 des Körpers 3014 zur Positionierung eines Sensors 3050e dar. Die Bohrung 3066 endet an einem dünnen Wandabschnitt 3068. Erneut kann die Bohrung 3066 ausreichend klein sein, um eine Schwächung des Körpers 3014 zu vermeiden, und es können je nach Bedarf zusätzliche Bohrungen vorgesehen sein. 13 stellt des Weiteren ein optionales Bereitstellen einer Bohrung 3070 dar, die ein Positionieren von zwei Sensoren 3050f und 3050g jeweils an dünnen Wandabschnitten 3072 und 3074 bereitstellt. Diese Sensoren können beispielsweise zum Erfassen eines Leitungsbottoming, des Ausmaßes des richtigen Aufziehens, des Systemdruckes, der Temperatur und dergleichen mehr verwendet werden. Die Bohrung 3070 kann irgendwo in dem Körper 3014, wo die Positionierung von Sensoren erwünscht ist, ausgebildet sein. Ein Sensor (nicht gezeigt) kann ebenfalls in einer Ausnehmung in dem Leitungsende C1, zu der Gegenbohrung 3028 weisend, angeordnet sein. Ein derartiger Sensor kann ebenfalls je nach Bedarf zum Erfassen eines richtigen Bottoming, eines Aufziehens oder einer anderen von vielen Sensorfunktionen verwendet werden.
Bei sämtlichen hier beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispielen können die Sensoren 3050 drahtgebunden, drahtlos oder auch eine Kombination hieraus sein und können je nach Bedarf benässt oder nichtbenässt sein. Andere Abfragetechniken können beispielsweise die Verwendung eines Lesekopfes beinhalten, der bei einem Passieren in der Umgebung des Sensors dessen Ausgabe oder Zustand erfasst.
Als weiteres Beispiel ist in 13 ein optionaler benässter Sensor 3050h dargestellt, der in einer Ausnehmung 3076 angeordnet sein kann, die in dem dem Körper zu eigenen inneren zylindrischen Abschnitt 3030 ausgebildet ist. Ein weiterer optionaler Sensor 3050i (siehe 12 und 13) kann in einer Ausnehmung 3078 positioniert sein, die in einer Schulter 3080 des Halses 3054 ausgebildet ist. Der Sensor 3050i kann beispielsweise ein Abstandssensor sein, der zum Erfassen des Umstandes verwendet wird, dass die Mutter 3012 ausreichend während des Aufziehens vorrückt, um anzuzeigen, dass ein richtiges Aufziehen erfolgt, und der bei einigen Designs des Weiteren anzeigen kann, dass verschiedene Anschlussstückkomponenten richtig installiert sind. Alternativ oder zusätzlich zu dem Sensor 3050i kann ein Sensor 3050j in einer Ausnehmung 3082 angeordnet sein, die in einer Flächenbildungsoberfläche 3084 der Mutter 3012 ausgebildet ist. Dieser Sensor kann beispielsweise ein Abstandssensor zum Verifizieren des Abziehens sein.
Bei einem weiteren Beispiel kann ein Sensor 3050k (12) in einer Ausnehmung 3086 angeordnet sein, die in dem Hals 3054 ausgebildet ist. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise ein Abstandssensor zum Erfassen der richtigen Position der Mutter 3012 nach dem Aufziehen sein. Des Weiteren kann ein benässter Sensor 3051 in einer Ausnehmung 3088 vorgesehen sein, die in einer zentralen Bohrung 3024 (siehe 13) des Körpers 3014 ausgebildet ist. Als weiteres Beispiel kann ein benässter Sensor 3050m in einer Ausnehmung 3090 vorgesehen sein, die in der Mutter 3012 ausgebildet ist. Der Sensor 3050m kann beispielsweise zum Erfassen von Systemfluidleckagen oder der Position von einer oder beiden Ringzwingen 3038, 3040 verwendet werden.
Zusätzlich zur Verwendung von Temperatursensoren und dergleichen mehr kann/können bei dem Beispiel des Sensors 3050k ein oder mehrere derartige Sensoren Dehnungsmesser sein, so beispielsweise ein MEMS-Dehnungsmesser, die bei der Firma American Sensor Technology, New Jersey erhältlich sind. Der Dehnungsmesser kann zum Erfassen von Dehnungsänderungen in dem Körper 1314 oder der Mutter 3012 während des Aufziehens verwendet werden, um so einen Hinweis für den Bediener bereitzustellen, dass ein richtiges Aufziehen erfolgt ist. Ein Ring oder andere Mehrzahl von derartigen Dehnungsmessern 3050k kann beispielsweise mit dem Körperhals 3054 integriert sein, um über Dehnungsänderungen während des Aufziehens zu berichten. Bei einem derartigen alternativen Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass sich das Leitungsende C1 axial tiefer erstreckt, als dies in 12 dargestellt ist, und zwar beispielsweise derart, dass es sich bis zu den oder über die Sensoren 3050k (nicht gezeigt) hinaus erstreckt. Eine weitere Option besteht in der Verwendung eines Ringes derartiger Sensoren zur Messung oder Erfassung einer Umfangsspannung, die beispielsweise mit dem Systemdruck korreliert, oder von den richtigen Aufziehkräften bei einem weiteren Beispiel. Derartige Dehnungsmesser reagieren üblicherweise auf Änderungen beim Widerstand als Reaktion auf eine Dehnung, wobei derartige Widerstandsänderungen von der Schaltung 3100 erfasst werden können. Änderungen bei der Beanspruchung aus der Erfassung durch den Sensor oder die Sensoren können anschließend mit Kraftbeanspruchungen korreliert werden, die zur Erzeugung von Mikrobeanspruchungen benötigt werden. Auf diese Weise kann die Schaltung 3100 für eine Bestimmung dahingehend verwendet werden, dass die aufgewendete Aufziehkraft ausreichend ist, oder zur Erfassung von Über- oder Unterdrehmomentzuständen. Nachdem ein Anschlussstück an seinem Wirkungsort platziert ist, können die Dehnungsmesser zum Erfassen von Änderungen bei der Beanspruchung im Zusammenhang mit hohem Druck, Temperatur, Vibration und dergleichen mehr als Teil zur Verifizierung der Intaktheit des Anschlussstückes verwendet werden. Wie bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Sensor 3050k aktiv (sodass er seine eigene Energie und Ausgabe erzeugt) oder passiv (sodass er von außen her abgefragt und mit Energie versorgt wird) sowie drahtgebunden oder drahtlos sein. Bei diesem Beispiel können die Dehnungsmesser 3050k mit dem Körper 3014 oder der Mutter 3012 auf eine Weise integriert sein, die nicht die Verwendung der Ausnehmungen beinhaltet. Die Dehnungsmesser können beispielsweise an der Oberfläche des Halses 3054 angeordnet oder darauf gedruckt, darin eingeformt und dergleichen mehr sein, um nur einige wenige Beispiele zu nennen.
Die Sensoren 3050 müssen nicht direkt an den dem Anschlussstück 3010 zu eigenen Kopplungsgliedern angebracht oder mit diesen installiert sein. So kann ein benässter Sensor 3050 beispielsweise an einem Sensorträger oder Substrat angeordnet oder mit diesem integriert sein. Ein Sensorträger kann beispielsweise in Form eines ringförmigen, ringartigen Gliedes, so beispielsweise einer Dichtung, verwirklicht sein.
Ein benässter Sensor kann zum Erfassen oder sensorischen Erfassen von Eigenschaften des Fluides verwendet werden, so beispielsweise der Strömungsrate, Turbulenz (beispielsweise bei einem akustischen Sensor), der Temperatur, des Druckes und dergleichen mehr, was nachstehend noch eingehender beschrieben wird. Alternativ kann ein Sensor benässt sein, obwohl dessen Funktion oder eine von seinen Funktionen auf das sensorische Erfassen eines Zustandes einer Anschlussstückkomponente anstatt des Fluides gerichtet ist. So kann ein Sensor 3050 beispielsweise ein Abstandssensor oder Dehnungsmesser oder ein anderer Sensor sein, der zum Erfassen eines Bottoming des Leitungsendes C1 in dem Rohrsockel 3032 oder zum Erfassen von Änderungen beim Zustand des Anschlussstückes, so beispielsweise durch Vibration, Lockerung und dergleichen mehr, verwendet wird. Bei einer weiteren Alternative kann ein Sensor an dem Leitungsende C2 vor dem Installieren des Leitungsendes in dem Anschlussstück 3010 oder an der der Gegenbohrung 3028 zu eigenen Oberfläche positioniert sein. Sensoren 3050, so beispielsweise ein akustischer Sensor, können des Weiteren zum Erfassen von Vibrationen in der Leitung C oder von akustischen Signaturen der Fluidströmung durch das Anschlussstück 3010 oder einer Leckage aus dem Anschlussstück 3010 oder aus nahegelegenen Abdichtungen heraus verwendet werden.
Die Sensoren 3050 können an den dem Anschlussstück zu eigenen Kopplungsgliedern angebracht, mit diesen integriert oder auf andere Weise wirkverbunden sein. Die Sensoren 3050 können eine große Vielzahl von Formen und Funktionen annehmen. Jeder Sensor 3050 kann ein benässter Sensor sein, was bedeutet, dass ein Abschnitt des Sensors gegenüber einem Systemfluid freiliegt, das durch das Anschlussstück 3010 läuft und von diesem aufgenommen wird, oder auch ein nichtbenässter Sensor sein, der gegenüber dem Systemfluid nicht freiliegt, oder auch eine Kombination hieraus. Ein Sensor 3050 kann beispielsweise zum sensorischen Erfassen, Detektieren, Messen, Überwachen oder auf andere Weise erfolgenden Sammeln von Informationen oder Daten über eine Eigenschaft oder ein Charakteristikum einer oder mehrerer Anschlussstückkomponenten oder des Fluids verwendet werden. Ein benässter Sensor kann beispielsweise für Druck, Temperatur, galvanische Effekte, Fluiddichte, Brechungsindex, Viskosität, optisches Absorptionsvermögen, dielektrische Eigenschaften, Strömungsrate, Leitfähigkeit, pH-Wert, Turbidität bzw. Trübung, thermische Leitfähigkeit, gas- oder flüssigkeitsspezifische Eigenschaften und dergleichen mehr verwendet werden, um nur einige wenige Beispiele zu nennen. Beispiele für einen nichtbenässten Sensor können Druck, Temperatur, Abdichtungsintaktheit, Leckage, Leckrate, Beanspruchung und Beanspruchungsprofile, Vibration, Rohrbottoming und dergleichen mehr betreffen.
Die Sensoren 3050 können jeweils für sich auf verschiedene Weisen arbeiten, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, elektromagnetisch, optisch, akustisch-magnetisch, magnetresonanzbasiert, induktive Kopplung, darunter Antenne, Infrarot, Wirbelstrom, Ultraschall und piezoelektrisch. Die Sensoren 3050 können auf drahtgebundene oder drahtlose Weise mit letzteren kommunizieren, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, Bluetooth^TM, Wi-Fi, 2G, 3G, RFID, akustisch, Infrarot und optisch. Aufgrund des Anord nungsortes des Trägers 3052 in 12 kommuniziert bei diesem Ausführungsbeispiel der Sensor 3050 aller Wahrscheinlichkeit nach auf drahtlose Weise. Gleichwohl können alternativ geeignete Nuten und Kerben vorgesehen sein, damit ein drahtgebundener Sensor verwendet werden kann, wobei die Drähte aus dem Anschlussstück 3010 durch die Ausnehmungen herausgeführt werden, darunter Ausnehmungen in den Wülsten 3016, 3018. Bei wieder einer anderen Alternative können die Drähte zu einem weiteren Ort in dem Anschlussstück 3010 für eine drahtlose Kommunikation geführt werden, oder es kann eine drahtlose Verbindung zwischen dem Sensor 3050 und einer weiteren Verbindung in Wirkverbindung mit dem Anschlussstück verwendet werden, die/das dann wiederum mit der Schaltung 3100 verdrahtet ist.
Die Schaltung 3100 kann eine beliebige herkömmliche Schaltung oder gängige Schaltung, wie sie jeweils benötigt wird, sein, um die Signale aus dem einen oder den mehreren Sensoren 3050 zu verarbeiten, weshalb die Art des Sensors und die Art des Ausgabesignals, das der Sensor bereitstellt, dadurch bestimmt sind. Derartige Schaltungen sind wohlbekannt und mit Sensoren in Wirkverbindung, die gegenwärtig im Handel erhältlich sind, wie nachstehend noch beschrieben ist.
Die Sensoren 3050 können ein Design und eine Funktion aufweisen, wie vorstehend beschrieben worden ist, wobei jedoch auch andere Sensoren je nach Bedarf für eine bestimmte Anwendung verwendet werden können.
Wie in 15 und 16 gezeigt ist, müssen neben dem Einbringen von Sensorfunktionen in die Anschlussstückkomponenten, so beispielsweise einen Körper, eine Mutter oder eine Leitungsfassungsvorrichtung, die Sensoren oder Sensorfunktionen nicht direkt an den Anschlussstückkomponenten angebracht oder mit diesen installiert oder integriert sein. Ein oder mehrere Sensorfunktionen können in ein Anschlussstück unter Verwendung einer zusätzlichen oder modifizierten Komponente für das Anschlussstück oder von beidem eingeführt werden. So kann beispielsweise ein benässter Sensor 4050 an einem Sensorträger oder Substrat 4052 angeordnet oder mit diesem integriert sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Sensorträger 4052 in Form eines ringförmigen, ringartigen Gliedes, so beispielsweise einer Dichtung, verwirklicht sein. Die spezifische Ausgestaltung, Form, das Material, der Ort, die Orientierung und Position des Trägers 4052 relativ zu dem Anschlussstück wie auch zu dem Sensor 4050 auf dem Träger 4052 bestimmt sich in Abhängigkeit von der Funktion oder den Funktionen, die von dem Sensor 4050 ausgeführt wird/werden, wie auch der ausgewählten Verbindung zwischen dem Sensor 4050 und einer abfragenden oder informationssammelnden Schaltung 4100. Bei einem Beispiel ist der Sensor 4050 in 15 ein benässter Sensor, was bedeutet, dass wenigstens ein Abschnitt des Sensors 4050 gegenüber einem durch das Anschlussstück 4010 aufgenommenen Fluid freiliegt, so beispielsweise demjenigen Fluid, das durch die Bohrung 4024 strömt. Der Träger 4052 kann in dem dem Rohrsockel 4032 zu eigenen Bereich positioniert sein, so beispielsweise an der Gegenbohrung 5028. Das Leitungsende C1 kann anschließend gegen den Träger 4052 aufsitzen und entweder in Kontakt mit dem Sensor 4050 oder auch nicht in Kontakt mit dem Sensor 4050 sein, je nachdem, was notwendig ist. Man beachte, dass bei dem Ausführungsbeispiel von 6 beispielsweise die Dichtung 48' ebenfalls als Substrat oder Träger für die Sensoren 120a, 120b dient.
Die Stelle des Sensors 4050 kann je nach Bedarf ausgewählt werden. So ist beispielsweise in 16 dargestellt, dass eine Nut oder Ausnehmung 4054 in der inneren zylindrischen Wand 4030 ausgebildet sein kann, in der ein Sensorträger, so beispielsweise ein mehrteiliger Ring eingeschnappt sein kann, oder es kann eine Ausnehmung oder Nut 4056 in der zentralen Bohrung 4024 vorgesehen sein. Alternativ kann eine Nut 4058 je nach Bedarf in dem ersten Kopplungsglied 4012 (15) zur Aufnahme eines Sensorträgers vorgesehen sein. Eine derartige Sensorposition kann beispielsweise zum Erfassen einer Vibration in der Leitung C oder alternativ einer Leckage eines Fluides vorbei an den Ringzwingen verwendet werden, um nur zwei Beispiele zu nennen. In einigen Fällen ist es zudem möglich, den Sensor 4050 oder Sensorträger mit einer der Ringzwingen zu versehen, insbesondere der vorderen Ringzwinge, die gegebenenfalls keine so große plastische Verformung während des Aufziehens wie die hintere Ringzwinge aufweist. Gleichwohl kann auch ein Sensor, der an der hinteren Ringzwinge montiert ist, verwendet werden, um nachzuweisen, dass eine gewünschte Verformung während eines richtigen Aufziehens aufgetreten ist.
Die Verwendung eines Sensorträgers oder Substrates 4052 zur Positionierung eines Sensors 4050 innerhalb des Anschlussstückes 4010 erlaubt eine einfache Installation und Adaption eines Anschlussstückes mit einer Anschlussfunktion, und zwar sogar für Anschlussstücke, die bereits installiert sind oder ein etabliertes Design aufweisen. Dies versetzt den Designer in die Lage, eine Sensorfunktion bei Bedarf zu inkorporieren oder die Sensorfunktion auch wegzulassen, indem entweder kein Anschließen mit dem Sensor erfolgt oder indem einfach der Sensor und der Sensorträger nicht installiert werden. Dies ermöglicht sogar, dass eine Sensorfunktion nachträglich zu einem Fluidsystem hin zugefügt wird, nachdem eine Nichtsensoranschlussstück installiert worden ist, und zwar durch einfaches Installieren des Trägers 4052 mit einer damit wirkverbundenen gewünschten Sensorfunktion.
Der eine oder die mehreren Sensoren 4050 können in dem Träger 4052 mittels einer Vielzahl von geeigneten Techniken inkorporiert oder mit diesem wirkverbunden werden, darunter, jedoch nicht hierauf beschränkt, Kleben, Aufstreichen, Einbetten, Sputtern, Metallspritzgießen, Gießen, Verpressen, Ätzen, Drucken und dergleichen mehr.
Die Sensoren 4050 können auf die benässten Oberflächen des im Allgemeinen ringförmigen Ringes oder des umfangsartigen Trägers 4052 integriert sein. Die Sensoren 4050 können auf den innenseitigen Durchmesseroberflächen oder auf den radialen Oberflächen integriert sein, die bei einem Zusammenbau in dem Anschlussstück 4010 durch Systemfluide benässt werden. Die Sensorelemente können laminiert, gedruckt, angebracht, klebetechnisch aufgebracht oder auf gleichwertige Weise aufgebracht oder auf andere Weise direkt auf die ausgewählten Flächen aufgebracht werden. Der Sensorträger kann eine Anordnung aus einem mehrteiligen Ring oder einen Abdichtungseinsatz umfassen, um ein direktes Drucken oder Aufbringen von Sensorelementen auf den Sensorträger hinsichtlich der innenseitigen Durchmesseroberflächen zu ermöglichen. Wo die axiale Orientierung des Sensors wichtig ist, so beispielsweise bei Sensoren für die Fluidströmung, kann der Sensorträger an axial differenzierteren bzw. verschiedenen Schlitzen oder Nuten verstemmt sein. Der Sensorträger kann richtungstechnisch unter Verwendung von Gegenbohrungen, Umfangsschultern oder dergleichen derart verstemmt sein, dass richtungstechnisch verstemmte Strukturen an die Anschlussstücke, insbesondere die Flächenabdichtungsanschlussstücke, angepasst sind. Die Sensoren 4050, die in das Anschlussstück 4010 integriert sind, können mittels einer Hartverdrahtung mit den elektronischen Bauteilen 4100 oder anderen Sensoren oder beiden verbunden sein, und können daher Zuleitungen oder Gleichwertiges zu externen Oberflächen für eine Hartverdrahtung des Sensors von außerhalb der Systemfluidaufnahme her umfassen. Derartige Zuleitungen können einen Verbund mit dem Träger dahingehend bilden, dass keine Beeinträchtigung der Systemfluidaufnahme oder Abdichtungsintaktheit auftritt. Sensoren, die in den Träger integriert sind, können Zuleitungen oder Gleichwertiges enthalten, um eine externe Antenne für die Sensoren bereitzustellen. Hierbei bilden derartige Zuleitungen ebenfalls einen Verbund mit dem Träger dahingehend, dass keine Beeinträchtigung der Systemfluidaufnahme oder Intaktheit auftritt. Sensoren, die in Träger integriert sind, seien diese nun vollständig passiv oder durch eine eingebaute Batterie oder Kraftstoff zellen betrieben, können alternativ auch über keine Zuleitungen zu den äußeren Oberflächen verfügen, damit auf diese Weise die Systemfluidaufnahme oder Abdichtungsintaktheit nicht beeinträchtigt wird.
Die elektronischen Bauteile 4100 (15) können funktionell mit den Sensoren 4050 auf viele verschiedene Weisen gekoppelt sein, darunter mittels drahtgebundener und drahtloser Verbindungen. Drahtlose Verbindungen können elektromagnetische Kopplung, so beispielsweise mittels Antenne, oder optische Kopplung, akustisch Kopplung und dergleichen mehr beinhalten. Die spezifischen Schaltungen, die in den elektronischen Bauteilen 4100 verwendet werden, werden auf Grundlage der Arten der verwendeten Sensoren 4050 ausgewählt und ausgestaltet. So kann beispielsweise ein Dehnungsmesser für einen nichtbenässten Sensor verwendet werden, wobei der Dehnungsmesser einem Bereich für Impedanz, Leitfähigkeit oder eine andere detektierbare Eigenschaft oder einen Zustand aufweist. Die elektronischen Teile 4100 können beispielsweise einen Strom oder eine Spannung oder eine andere Energie für den Dehnungsmesser über eine drahtgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung bereitstellen, um so den Zustand des von Interesse seienden Dehnungsmessers zu erfassen. Auf ähnliche Weise können die elektronischen Bauteile 4100 einen Temperatur- oder Drucksensorzustand abfragen oder erfassen, oder die elektronischen Bauteile 4100 können Signale empfangen, die von dem Sensor übertragen worden sind und die die von Interesse seiende Information oder die Daten, die von dem Sensor erzeugt werden, codieren oder enthalten. Dies sind nur einige wenige Beispiele der vielschichtigen und vielfältigen Vielzahl von Sensoren und elektronischen Bauteilen, die zur Ausführung der vorliegenden Erfindungen verwendet werden können.
Die erfinderischen Aspekte sind unter Bezugnahme auf die exemplarischen Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Abwandlungen und Abänderungen erschließen sich beim verständigen Lesen dieser Druckschrift. Diese Abwandlungen und Abänderungen sollen insoweit eingeschlossen sein, als sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche oder der Äquivalente hiervon fallen.
Zusammenfassung
Ein Verfahren und eine Vorrichtung für mechanisch angebrachte Verbindungen von Leitungen können ein Leitungsfassungsglied (34), ein Antriebsglied (36) und ein Abdichtungsglied (48) beinhalten, wobei das Antriebsglied eine axiale Bewegung des Leitungsfassungsgliedes zum Eindringen in eine äußere Oberfläche der Leitung beim Aufziehen der Anordnung bewirkt und das Antriebsglied bewirkt, dass das Abdichtungsglied eine verschiebungsfreie Abdichtung an einer Stelle bildet, die axial von dem Leitungsfassungsglied beabstandet ist. Die verschiebungsfreie Abdichtung kann eine Flächenabdichtungsanordnung umfassen, die eine Dichtung (48) beinhaltet, wobei das Leitungsfassungsglied eine Ringzwinge, ein Ring oder eine andere Vorrichtung sein kann, die die äußere Oberfläche der Leitung fassen und diese optional abdichten kann. Die Anordnung kann eine Sensorfunktion zum Erfassen oder sensorischen Erfassen einer Eigenschaft oder eines Zustandes einer Anordnungskomponente oder des Fluids oder von beidem beinhalten, wobei bei einem Ausführungsbeispiel ein Körperkopplungsglied eine zweistückige Konstruktion aus einem Hauptkörper und einem Leitungssockeleinsatz aufweist. Zudem ist ein Ausführungsbeispiel mit einem aufgeweiteten Anschlussstück vorgesehen. Sensorfunktionen sind zudem in Anschlussstücke inkorporiert, die keine verschiebungsfreien Anschlussstücke sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/002576 A2 [0047]

Claims

Mechanisch angebrachte Verbindung für eine Fluidleitung mit einer Längsachse, umfassend: Verbindungsglieder, umfassend wenigstens ein Leitungsfassungsglied, ein erstes Kopplungsglied und ein zweites Kopplungsglied, die axial zusammengefügt werden, um die Verbindung aufzuziehen, wobei die Verbindung eine Leitungsfassung und fluiddichte Abdichtung nach dem Aufziehen der Verbindung bereitstellt, und einen Sensor, der mit einem oder mehreren von den Verbindungsgliedern wirkverbunden ist, um einen Zustand oder eine Eigenschaft von wenigstens einem des Nachfolgenden zu erfassen: die mechanisch angebrachte Verbindung, ein oder mehrere von den Verbindungsgliedern, durch die mechanisch angebrachte Verbindung aufgenommenes Fluid oder eine Kombination hieraus.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen benässten Sensor umfasst, der drahtlos mit einer Schaltung kommuniziert, die mit der mechanisch angebrachten Verbindung wirkverbunden ist.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen nichtbenässten Sensor umfasst, der drahtlos mit einer Schaltung kommuniziert, die mit der mechanisch angebrachten Verbindung wirkverbunden ist.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schaltung entfernt von der Verbindung befindlich ist.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Kopplungsglieder einen Kopplungskörper und eine Kopplungsmutter umfassen, wobei der Sensor mit wenigstens einem von der Kopplungsmutter und dem Kopplungskörper integriert ist.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen Dehnungsmesser umfasst.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor in oder an einem Abdichtungselement angeordnet ist.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 7, wobei das Abdichtungselement eine Dichtung umfasst.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor in einem Durchlass angeordnet ist, der in einem von den Kopplungsgliedern ausgebildet ist.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei das Leitungsfassungsglied eine einzelne Ringzwinge oder zwei Ringzwingen umfasst.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen benässten oder nichtbenässten Sensor umfasst, der drahtlos oder drahtgebunden mit einer Schaltung kommuniziert, die entfernt von der mechanisch angebrachten Verbindung befindlich ist.
Anschlussstück für eine Fluidleitung zur Bildung einer mechanisch angebrachten Verbindung mit dieser, umfassend Anschlussstückglieder, beinhaltend wenigstens ein Leitungsfassungsglied, ein erstes Kopplungsglied und ein zweites Kopplungsglied, die zusammengefügt werden, um das Anschlussstück aufzuziehen, wobei das Anschlussstück eine Leitungsfassung und Abdichtung nach dem Aufziehen des Anschlussstückes bereitstellt, und einen Sensor zum Erfassen eines Zustandes oder einer Eigenschaft eines Anschlussstückgliedes oder eines durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder von beidem, wobei der Sensor an einem Träger oder Substrat angeordnet ist, der/das dafür ausgelegt ist, mit dem Anschlussstück zusammengebaut zu werden.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei der Sensor einen benässten Sensor umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei der Sensor einen nichtbenässten Sensor umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei das Leitungsfassungsglied eine einzelne Ringzwinge oder zwei Ringzwingen umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei der Träger oder das Substrat einen ringförmigen Ring umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei der ringförmige Ring eine Dichtung umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 2, wobei der Träger oder das Substrat einen ringförmigen Ring umfasst und der Sensor an dem Ring angeordnet ist.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei der Sensor Information drahtlos kommuniziert.
Anschlussstück nach Anspruch 12, wobei der Sensor unter den nachfolgenden ausgewählt ist: RFID-Etikett, Dehnungssensor, piezoelektrischer Sensor, Ultraschallsensor, Drucksensor, Temperatursensor, optischer Sensor, kapazitiver Sensor, induktiver Sensor, resistiver Sensor, akustischer Sensor, Strömungssensor, chemischer Stoffsensor.
Mechanisch angebrachte Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Sensor unter den nachfolgenden ausgewählt ist: RFID-Etikett, Dehnungssensor, piezoelektrischer Sensor, Ultraschallsensor, Drucksensor, Temperatursensor, optischer Sensor, kapazitiver Sensor, induktiver Sensor, resistiver Sensor, akustischer Sensor.
Anschlussstück zum Verbinden mit einem Leitungsende, wobei die Leitung eine Längsachse aufweist, umfassend: ein Leitungsfassungsglied, ein Antriebsglied und ein Flächenabdichtungsglied, wobei das Antriebsglied eine axiale Bewegung des Leitungsfassungsgliedes zum Eindringen in eine äußere Oberfläche der Leitung beim Aufziehen des Anschlussstückes bewirkt und das Antriebsglied bewirkt, dass das Flächenabdichtungsglied eine verschiebungsfreie Abdichtung an einer Stelle bildet, die axial von dem Leitungsfassungsglied beabstandet ist.
Anschlussstück nach Anspruch 22, umfassend eine erste Anschlussstückkomponente und eine zweite Anschlussstückkomponente, wobei die ersten und zweiten Anschlussstückkomponenten während des Aufziehens des Anschlussstückes zusammengefügt werden, um die axiale Bewegung und die verschiebungsfreie Abdichtung zu bewirken.
Anschlussstück nach Anspruch 23, wobei die erste Anschlussstückkomponente eine buchsenartige Gewindemutter umfasst und die zweite Anschlussstückkomponente einen steckerartigen Gewindekörper umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 22, umfassend eine Mutter und einen Körper, die während des Aufziehens des Anschlussstückes zusammengefügt werden, wobei die Mutter eine Antriebsoberfläche umfasst, die das Antriebsglied kontaktiert.
Anschlussstück nach Anspruch 25, umfassend eine Dichtung, die zwischen einer ersten Abdichtungsoberfläche des Flächenabdichtungsgliedes und einer ersten Abdichtungsoberfläche des Körpers angeordnet ist, wobei die Abdichtungsoberflächen zueinander weisen und eine verschiebungsfreie Abdichtung mit jeweiligen entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seiten der Dichtung bilden.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei das Fassungsglied einen ringförmigen Ring umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei das Fassungsglied eine Ringzwinge umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei das Antriebsglied, das Leitungsfassungsglied und das Flächenabdichtungsglied dafür ausgelegt sind, eine gefügte Unteranordnung vor dem Installieren der Anordnung an einer Leitung zu sein.
Anschlussstück nach Anspruch 29, wobei das Flächenabdichtungsglied eine zylindrische Erweiterung umfasst, die sich mit einer Oberfläche an dem Antriebsglied fügt, um das Flächenabdichtungsglied und das Antriebsglied als eine Anordnung mit dem dazwischen befindlichen Leitungsfassungsglied zu halten.
Anschlussstück nach Anspruch 22 oder 26, wobei das Leitungsfassungsglied und die Dichtung wenigstens Abschnitte hiervon umfassen, die oberflächengehärtet sind.
Anschlussstück nach Anspruch 31, wobei die oberflächengehärteten Teile aufgekohlte rostfreie Stahloberflächen umfassen, die im Wesentlichen frei von Karbiden sind.
Anschlussstück für Leitungen, umfassend: einen Leitungsendabschnitt, eine erste Kopplungskomponente und eine zweite Kopplungskomponente, die zusammenfügbar sind, ein Antriebsglied, ein Leitungsfassungsglied und ein Flächenabdichtungsglied mit einer Anordnung zwischen den ersten und zweiten Kopplungsgliedern, wobei das Leitungsfassungsglied in eine Oberfläche der Leitung eindringt, um die Leitung und das Flächenabdichtungsglied zur Bildung einer verschiebungsfreien Abdichtung beim Aufsetzen des Anschlussstückes zu fassen.
Anschlussstück nach Anspruch 33, umfassend eine Dichtung, die zwischen dem Flächenabdichtungsglied und der zweiten Kopplungskomponente angeordnet ist, wobei die Dichtung eine verschiebungsfreie Flächenabdichtung mit jedem von dem Flächenabdichtungsglied und der zweiten Kopplungskomponente beim Aufsetzen des Anschlussstückes bildet.
Verfahren zum Fassen und Abdichten eines Leitungsendes, umfassend: Fassen der Leitung durch Eindringen eines Gliedes in eine äußere Oberfläche hiervon und Bilden einer verschiebungsfreien Flächenabdichtung, die axial von der Eindringung beabstandet ist.
Anschlussstück nach Anspruch 22, umfassend eine Abdichtung, die zwischen einer ersten Abdichtungsoberfläche des Flächenabdichtungsgliedes und einer zweiten Abdichtungsoberfläche angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten Abdichtungsoberflächen zueinander weisen und die verschiebungsfreie Abdichtung mit jeweiligen entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seiten der Abdichtung bilden.
Anschlussstück nach Anspruch 36, wobei die Abdichtung eine Dichtung umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 37, wobei die Dichtung eine flache metallische passscheibenartige Vorrichtung umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei das Leitungsfassungsglied eine Belleville'sche Feder mit einer radialen Erweiterung an einem äußeren Umfang hiervon umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei die Leitung, das Leitungsfassungsglied, das Antriebsglied und das Abdichtungsglied eine rostfreie Stahllegierung umfassen.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei das Leitungsfassungsglied eine Belleville'sche Federkonfiguration umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 22, wobei das Leitungsfassungsglied erste und zweite kegelstumpfförmige Wände umfasst, die sich radial nach außen und in einer ersten axialen Richtung von einem radial inneren Abschnitt zu einem radial äußeren Abschnitt erstrecken, wobei der radial innere Abschnitt eine ringförmige Leitungseindringkante aufweist, die dafür konfiguriert ist, die Leitung entlang eines Umfangseingriffsringes beim Aufziehen des Anschlussstückes plastisch zu verformen, um eine Abdichtung zwischen dem Leitungsfassungsglied und der Leitung bereitzustellen.
Anschlussstück für eine mechanisch angebrachte Verbindung einer Fluidleitung, umfassend ein Leitungsfassungsglied, ein verschiebungsfreies Abdichtungselement und einen Sensor, der mit dem Abdichtungselement wirkverbunden ist, um einen Zustand oder eine Eigenschaft einer Anschlussstückkomponente oder eines durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides zu erfassen.
Anschlussstück nach Anspruch 43, wobei der Sensor ein benässter Sensor ist.
Anschlussstück nach Anspruch 43, wobei der Sensor ein nichtbenässter Sensor ist.
Anschlussstück nach Ansprüchen 43, 44 oder 45, wobei der Sensor mit dem Abdichtungselement integriert ist.
Anschlussstück nach Anspruch 46, wobei das Abdichtungselement eine ringförmige Flächenabdichtungsdichtung umfasst.
Anschlussstück für eine Fluidleitung zur Bildung einer mechanisch angebrachten Verbindung mit dieser, umfassend wenigstens ein Leitungsfassungsglied, ein erstes Kopplungsglied und ein zweites Kopplungsglied, die zusammengefügt werden, um das Anschlussstück aufzuziehen, wobei das Anschlussstück eine Leitungsfassung und Abdichtung nach dem Aufziehen des Anschlussstückes bereitstellt, und einen Sensor, der mit einem oder mehreren von den Gliedern wirkverbunden ist, um einen Zustand oder eine Eigenschaft des Anschlussstückes, eines oder mehrerer von den Gliedern oder des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder einer Kombination hieraus zu erfassen, wobei eines von den Kopplungsgliedern einen Körper umfasst, der zwei separate Komponenten aufweist, wobei die separaten Komponenten einen Hauptkörper und einen Einsatz umfassen, wobei der Einsatz eine Anlaufoberfläche für das wenigstens eine Leitungsfassungsglied umfasst.
Anschlussstück nach Anspruch 48, wobei der Sensor mit dem Einsatz wirkverbunden ist.
Anschlussstück nach Anspruch 48, wobei der Einsatz eine Flächenabdichtung mit dem anderen Kopplungsglied bildet.
Anschlussstück für eine Fluidleitung zur Bildung einer mechanisch angebrachten Verbindung mit dieser, umfassend wenigstens ein Leitungsfassungsglied, ein erstes Kopplungsglied und ein zweites Kopplungsglied, die zusammengefügt werden, um das Anschlussstück aufzuziehen, wobei das Anschlussstück eine Leitungsfassung und Abdichtung nach dem Aufziehen des Anschlussstückes bereitstellt, wobei eines von den Kopplungsgliedern einen Körper umfasst, der zwei separate Komponenten aufweist, wobei die separaten Komponenten einen Hauptkörper und einen Einsatz umfassen, wobei der Einsatz eine Anlaufoberfläche für das wenigstens eine Leitungsfassungsglied umfasst.
Anschlussstück für eine aufgeweitete Fluidleitung zur Bildung einer mechanisch angebrachten Verbindung mit dieser, umfassend ein erstes Kopplungsglied und ein zweites Kopplungsglied, die zusammengefügt werden, um das Anschlussstück aufzuziehen, wobei das Anschlussstück eine Leitungsfassung und Abdichtung nach dem Aufziehen des Anschlussstückes bereitstellt, wobei eines von den Kopplungsgliedern einen Körper umfasst, der ein verjüngtes Ende aufweist, das in ein aufgeweitetes Leitungsende während des Aufziehens eingesetzt wird, und wenigstens einen Sensor, der mit einem oder mehreren von den ersten und zweiten Kopplungsgliedern wirkverbunden ist, um einen Zustand oder eine Eigenschaft des Anschlussstückes, eines oder mehrerer Anschlussstückglieder oder des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder einer Kombination hieraus zu erfassen.
Anschlussstück nach Anspruch 52, umfassend eine Stopfbüchse, die zwischen einem von den Kopplungsgliedern und dem Leitungsende angeordnet ist, wobei die Stopfbüchse einen Sensor umfasst.
Kombination aus einem verjüngten Gewindeanschlussstück und einem oder mehreren Sensoren zum Erfassen einer Eigenschaft des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder des Anschlussstückes.
Kombination aus einem Sanitäranschlussstück, umfassend eine Dichtung und zwei Stopfbüchsen, und einem oder mehreren Sensoren zum Erfassen einer Eigenschaft des durch das Anschlussstück aufgenommenen Fluides oder eines Anschlussstückgliedes.
Kombination aus einem Sensor und einem Sensorträger zur Positionierung des Sensors in einem Anschlussstück für eine mechanisch angebrachte Verbindung mit einer Leitung.
Kombination nach Anspruch 56, wobei der Sensorträger eine Dichtung oder ein passscheibenartiges Glied umfasst.
Kombination nach Anspruch 55, wobei die Stopfbüchsen verjüngte Oberflächen umfassen, die eine Klemmvorrichtung während des Festziehens des Anschlussstückes kontaktieren, um die Stopfbüchsen zum axialen Komprimieren der Dichtung zusammenzuziehen.
Anschlussstückkomponente, umfassend: eine Vorrichtung, die Information über die Vorrichtung, die Verwendung der Komponente oder die Komponentenumgebung bereitstellt oder aufnimmt bzw. enthält, in einem Anschlussstück oder Fluidsystem.
Komponente nach Anspruch 59, wobei die Komponente eine oder mehrere von den nachfolgenden ist: eine Ringzwinge, ein Leitungsende, eine Mutter, ein Körper.
Verfahren zur Fluidaufnahme, umfassend: Aufziehen eines Anschlussstückes auf ein Leitungsende zum Fassen und Abdichten des Leitungsendes, wenigstens teilweise erfolgendes Auseinanderbauen des vorher zusammengebauten Anschlussstückes, Installieren eines Sensors in dem wenigstens teilweise auseinandergebauten Anschlussstück, Wiederzusammenbauen des Anschlussstückes durch Aufziehen des Anschlussstückes mit dem darin installierten Sensor auf ein Leitungsende zum Fassen und Abdichten des Leitungsendes.