DE3612689A1

DE3612689A1 - Schnellverbindungsarmatur

Info

Publication number: DE3612689A1
Application number: DE19863612689
Authority: DE
Inventors: David A. Angola Ind. Haluch
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1986-10-30
Also published as: JPS61252992A; BR8601917A; GB8609868D0; GB2174468A; AU5635786A

Description

Patentanwälte Dr. rer. U3t 'Oionias F.^r.adt

Dr.-ing Hans Lcyh 3 6 1 2 6 8 G

».-ir'£. Hsitmut Hering Innere Wiener Str. 20 · SOOO München

Unser Zeichen: A 15 Lh/Si

Dana Corporation
4500 Dorr Street
Toledo, Ohio, U.S.A.

S chne11verbindungsarmatur

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Schnellverbindungsarmaturen für rohrförmige Teile aus Kunststoff oder anderen synthetischen Harzen oder Materialien. Die Erfindung betrifft insbesondere Verbesserungen bei Armaturen, die ineinander schiebbar sind wie für elastische rohrförmige Teile, die axialen Belastungen ausgesetzt sind.

Bekannte Armaturen oder Fittings dieser Art verwenden Klemmhülsen zum Erfassen und Halten der rohrförmigen Teile, die in die Armaturen eingesetzt werden. Solche Armaturen haben ferner Dichtungsmittel zur Verhinderung einer Leckage von Gasen und Flüssigkeiten/ die durch die Rohre oder Schläuche strömen. Die bekannten Armaturen haben aber keine geeigneten Sicherungen gegen eine Leckage der Dichtungsmittel, wenn axiale Lasten auf die elastischen Rohre oder die Armaturen ausgeübt werden. Wenn diese Rohre axialen Belastungen ausgesetzt sind, neigen sie dazu, ihre Wanddicken elastisch zu verringern/ was unter der Bezeichnung "einschnüren" oder Querschnittsverminderung bekannt ist. Sofern kein Kompensationsfaktor für eine derartige Reduzierung der Wanddicke vorhanden ist, kann eine Leckage an den Dichtmitteln auftreten, was sehr kostenaufwendig sein kann.

Die Erfindung betrifft Mittel zum Kompensieren dieser Querschnittsverringerung oder Verringerung der Wanddicke, die auftritt, wenn elastische oder flexible Rohre axialen Zugkräften ausgesetzt sind.

Die Erfindung schlägt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen ringförmigen Kolben vor, der zwischen einer Spannhülse und einem elastomeren Dichtungselement angeordnet ist und der eine radiale Oberfläche hat, die in Kontakt mit der

Dichtung und gegen diese anpreßbar ist. Der Kolben hat ferner eine Nockenfläche, die mit einer entsprechenden passenden Fläche an der Hülse in Eingriff treten kann, wodurch, wenn das Rohr einer axialen Zugkraft ausgesetzt wird, die Hülse gegen den Kolben anliegt oder angedrückt wird, der seinerseits gegen die Dichtung preßt, um diese aufzublähen oder auszudehnen in den rohrförmigen Körper hinein. Vorzugsweise sind der Kolben und die Dichtung beide in einer aus einer Mehrzahl von abgestuften Bohrungen innerhalb der Armatur gehalten oder geführt und damit ist die Dichtung ständig am Umfang innerhalb derselben Bohrung wie der Kolben gehalten.

Die Spannhülse oder Klemmhülse umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl von integralen Zähnen, die an der Innenfläche der Hülse in Abständen am Umfang ausgebildet sind. Jeder Zahn bildet einen axial gerichteten parabolischen Körper, der einwärts ragt und in einer halbkreisförmigen planaren Fläche endet. Jede der letztgenannten Zahnflächen ist in der Einsetzrichtung des Rohres abgeflacht, um Kräften entgegenzuwirken, die das Rohr aus der Armatur herauszuziehen suchen. Vorzugsweise sind die planaren Flächen in wenigstens zwei Ebenen ausgebildet.

Beispielsweise Aus führ ungs formen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Figur 1 im Schnitt eine Schnellverbindungsarmatur nach der Erfindung zeigt.

Figur 2 zeigt eine Ansicht einer ringförmigen Klemmhülse, die in der Ausführungsform nach Figur 1 verwendet wird.

Figur 3 zeigt die Klemmhülse in einem Schnitt längs der Linien 3-3 in Figur 2.

Figur 4 zeigt im Schnitt eine alternative Ausführungsform der Schnellverbindungsarmatur nach der Erfindung.

Eine Schnellverbindungsarmatur 10 des Einschiebetyps ist in Figur 1 dargestellt und sie hat einen ersten ringförmigen Körper 12 und einen zweiten ringförmigen Körper 14, der dem ersten angepaßt ist. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bildet der zweite ringförmige Körper eine Mutter, die auf den ersten ringförmigen Körper 12 aufschraubbar ist. Der Körper 12 und die Mutter 14 haben eine gemeinsame Mittellinie a-a, wobei die Armatur 10 im oberen Teil dargestellt ist vor dem Einsatzen eines Rohres 16, während im unteren Teil der Figur 1 dieses Rohr in die Armatur eingesetzt ist. Das Rohr 16 besteht aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff oder Kunstharzmaterial. Die Schnellverbindungsarmatur 10 hat eine übliche Büchse 18 mit einem Ring 19, der das innere Einsetzende markiert. Die Armatur 10 hat ferner eine Klemm- oder Spannhülse 20, die vordere und hintere axial gerichtete Zähne 22 und 24 hat, die integral mit der Hülse ausgebildet sind. Der ringförmige Körper 12 hat eine mehrfach abgestufte Bohrung, die aus vier einzelnen Bohrungen 30, 32, 34 und 36 gebildet ist, die sukzessive kleinere Durchmesser haben, gerechnet von der äußersten Bohrung 30 zur innersten Bohrung 36. Die äußerste Bohrung 30 enthält eine elastomere O-Ringdichtung 26 und einen ringförmigen Kolben 28, der zwischen der Klemmhülse 20 und der Dichtung 26 angeordnet ist.

Die Grenzfläche zwischen den Bohrungen 30 und 32 bildet eine erste Schulter, gegen welche der Kolben 28 anschlagen kann. Die Bohrungen 32 und 34 bilden eine zweite Schulter 40 an ihrer Grenzfläche, die eine Stirnwand bildet, an der die Klemmhülse 20 anliegt. Beim Einsetzen des Rohres 16 in Richtung A gleitet das Rohr durch die Mutter 14 und über die Büchse 18 an der Dichtung 26 vorbei, sowie über den Kolben hinaus und über die nach außen gerichteten Abschnitte der Zähne 22 und 24. Wenn jedoch eine axiale Kraft auf das Rohr

in entgegengesetzter Richtung A ausgeübt wird/ dringen oder greifen die halbkreisförmigen planaren Oberflächen 56 (Figur 2) der Zähne 22 und 24 in die äußere Oberfläche des Rohres 16 ein, um der axialen auf das Rohr 16 ausgeübten Kraft entgegenzuwirken.

Diese Kraft sucht die Klemmhülse 20 nach außen, d.h. entgegengesetzt zur Richtung A, zu ziehen, worauf eine Nockenfläche 52 (z.B. eine Kegelfläche), die den Innenumfang des ringförmigen Kolbens 28 bildet, in Eingriff mit einer Nockenfläche 54 am Außenumfang der Klemmhülse kommt, wodurch die Klemmhülse gegen den Kolben angelegt bzw. angedrückt wird, wodurch eine radiale Fläche 50 am Kolben in Kontakt mit der Dichtung 26 tritt und gegen diese angedrückt wird, wodurch die letztere gegen eine innere einwärts gerichtete Wand 48 der Mutter 14 gepreßt wird.

In der unteren Hälfte von Figur 1 ist dargestellt, wie das Rohr 16 in die Armatur 10 eingesetzt ist. Insoweit als nach dem Einsetzen des Rohres 16 kein Expansionsvolumen für eine Ausdehnung des O-Ringes mehr verfügbar ist, wird der letztere bei axialer Belastung radial gegen die Außenwand des Rohres 16 angepreßt. Die Folge davon ist, daß bei einer gegebenen axialen Kraft, die das Rohr 16 aus der Armatur 10 zu ziehen sucht, die Klemmhülse und der Kolben zusammenarbeiten und eine direkt proportionale Aufschwellung oder Ausdehnung der Dichtung 26 bewirken, wodurch das Rohr während der oben genannten Querschnittsverminderung effektiver abgedichtet wird. Dies schafft einen bedeutenden Vorteil gegenüber bisherigen Armaturen und Rohren dieser Art, bei denen beim Anwenden periodischer axialer Zugkräfte häufig eine Leckage auftritt.

Die untere Hälfte von Figur 1 zeigt ferner als bevorzugte Ausführung eine Scheibe oder einen Haltering 42, der aus

Atf

rostfreiem Stahl oder einem anderen inerten Material bestehen kann. Die Scheibe 42 ist zwischen der Stirnwand 40 und der Klemmhülse 20 angeordnet und sie bietet eine zusätzliche Halterung über diejenige hinaus, die durch die Zähne 22 und 24 der Klemmhülse 20 bewirkt wird, weshalb sie sich besonders für Fälle höherer Belastungen eignet. Zweckmäßigerweise hat die Scheibe 42 radial einwärts erstreckende Finger 43, die im Winkel in Richtung A abgebogen oder angeordnet sind.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Klemmhülse 20 im Detail. Die Klemmhülse 20 hat einen ringförmigen Körper mit einer inneren ümfangsflache 60, von der aus die hinteren und vorderen Zähne 22 und 24 ausgehen. Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, bilden die Zähne 22 und 24 einen integralen' Teil des Körpers der Klemmhülse, die aus einem zähen Kunstharzmaterial besteht. Besonders Figur 3 zeigt, daß jeder Zahn in Umfangsrichtung zum benachbarten Zahn beabstandet ist und einen axial gerichteten parabolischen Körper bildet, der radial einwärts vorragt (Figur 2) und in einer halbkreisförmigen planaren Fläche 56 endet. Wie oben bereits erwähnt, sind die einwärts gerichteten planaren Flächen 56 an den Zähnen in zwei verschiedenen Ebenen 62 und 64 (Figur 3) ausgebildet, wobei die Zähne 24 gleich ausgedehnt mit der ersteren und die Zähne 22 gleich ausgedehnt mit der letzteren sind. Die halbkreisförmigen planaren Flächen sind einwärts in Richtung A gerichtet, damit sie wirksam in die Außenfläche des Rohres 16 eingreifen oder eindringen können, um den axialen Kräften entgegenzuwirken, die das Rohr 16 aus der Armatur 10 herauszuziehen suchen.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform hat die klemmhülse (Figur 2) einen Spalt oder eine Lücke 58, so daß sie mit engem Sitz in die Bohrung 32 eingesetzt werden kann oder unter radialem Druck an der Bohrungsinnenwand anliegt. Der Kolben 28 kann ebenfalls geteilt ausgebildet sein, was jedoch nicht dargestellt ist.

Die Grenzfläche zwischen der innersten Bohrung 36 und der nächsten Bohrung 34 bildet eine dritte Schulter 44, welche die Einschubgrenze für das Ende 21 der öse oder Büchse 18 bildet durch Ausbildung einer Führungsfläche für deren Ende oder Endring 19. Die Armatur 10 hat ferner einen Nippel 46 an ihrem linken Ende mit einem Außengewinde zur Verbindung mit irgendeinem Gerät, z.B. einem Steuerventil für eine Luftdruckbremse.

Figur 4 zeigt schließlich eine alternative bevorzugte Ausführungsform einer Schnellverbindungsarmatur 1Q', welche einen zweiten ringförmigen Körper 14' hat, der dem ersten ringförmigen Körper 12" angepaßt ist. In dieser Ausführungsform ist der zweite ringförmige Körper 14¹ nicht aufgeschraubt wie die Mutter 14 bei der Armatur 10- nach Figur 1 , sondern aufgeklemmt und verrastet. Die Hülse 14' hat mehrere Widerhaken oder Zacken 70, die längs ihres ümfangs ausgebildet sind und in entsprechende Ausnehmungen 32 im Körper 12' einrasten. Die Hülse 14' besteht zweckmäßigerweise aus gepreßtem Messing oder Stahl und sie hat eine Innenwand 48', die der Innenwand 48 der Ausführungsform nach Figur 1 entspricht.

Die Armatur 10' hat einen ringförmigen Kolben 28', ebenfalls aus gepreßtem oder gezogenem Messing oder Stahl entsprechend dem spanabhebend hergestellten oder gegossenen Kolben 28 nach Figur 1. Der ringförmige Kolben 28' hat ebenfalls eine Nockenfläche 52', z.B. eine Kegelfläche, gegen welche die Klemmhülse 20' anliegen kann und andrückbar ist, um den Kolben gegen den O-Ring 26' anzupressen. Im übrigen ist die Ausführung der Armatur 10' nach Figur 4 gleich der Armatur 10 nach Figur

Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Schnellverbindungsarmatur zum Einsetzen und Halten eines Endes eines elastischen Rohres, wobei die Armatur einen ringförmigen Körper mit einer in diesem angeordneten Öse hat/ eine auf den Körper aufgeschraubten Mutter mit einer radial einwärts gerichteten Innenwand, einer Klemmhülse mit Einrichtungen zum Halten des Rohres in der Armatur, sowie einer ringförmigen elastomeren Dichtung, die an der Innenwand abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiger Kolben zwischen der Klemmhülse und der Dichtung angeordnet ist, welcher eine radiale Fläche hat, die gegen die Dichtung anpreßbar ist, daß der Kolben ferner eine Nockenfläche hat, die in Eingriff mit einer entsprechenden Nockenfläche an der Klemmhülse treten kann, wodurch, wenn das Rohr einer axialen Kraft ausgesetzt wird, die es aus der Armatur herauszuziehen sucht, die Klemmhülse gegen den Kolben andrückbar und dessen radiale Fläche gegen die Dichtung anpreßbar ist, um die Dichtung zwischen dem Kolben und der Innenwand zusammenzupressen und dadurch die Dichtung radial einwärts gegen das Rohr anzudrücken mit einer radialen Kraft, die der Stärke dieser Axialkraft direkt proportional ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß der ringförmige Körper mehrere abgestufte Bohrungen aufweist und der Kolben und die Dichtung in einer dieser Bohrungen gehalten und geführt sind.

3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in Einschiebrichtung des Rohres kleiner werden, und daß die Bohrung, in der der Kolben und die Dichtung sitzen, die größte und äußerste dieser Bohrungen darstellt, daß zwischen dieser und der nächsten Bohrung eine Schulter an der Grenzfläche zwischen den bei-

GWGHNAL INSPECTED

den Bohrungen ausgebildet ist, welche Schulter einen inneren axialen Anschlag für den Kolben bildet.

4. Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Halten des Rohres eine Mehrzahl von Zähnen umfassen, die am Innenumfang der Klemmhülse in Abständen ausgebildet sind^ daß jeder dieser Zähne einen individuellen axial verlaufenden parabolischen Vorsprung bildet, und jeder Vorsprung radial einwärts verläuft und in einer halbkreisförmigen planaren Fläche endigt, die in der Einschubrichtung verläuft„

5. Armatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem Kunstharzmaterial besteht.

6. Armatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die parabolischen Vorsprünge in wenigstens zwei Flächen innerhalb der Klemmhülse ausgebildet sind.

7. Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e ichnet, daß die Klemmhülse in einem Teil ihres ringförmigen Körpers einen Spalt hat.

8. Sehneliverbindungsarmatur zum Einsetzen und Halten eines Endes eines elastischen Rohres, gekennzeichnet durch einen ersten ringförmigen Körper mit einer Mehrzahl von abgestuften Bohrungen, einer in einer ersten Bohrung dieses ersten ringförmigen Körpers geführten öse, einer Klemmhülse mit Einrichtungen zum Halten des Rohres, die in der zweiten Bohrung des ersten ringförmigen Körpers angeordnet ist, einem zweiten ringförmigen Körper, der fest auf dem ersten ringförmigen Körper befestigt ist und der eine radiale Innenwand hat, einer ringförmigen elastomeren Dichtung, die an dieser Innenwand abgestützt ist, einem ringförmigen Kolben, der zwischen der Klemmhülse und der Dichtung angeordnet ist, daß die Dichtung und der Kolben

in einer dritten Bohrung des ersten ringförmigen Körpers sitzen/ daß der Kolben eine radiale Fläche hat zum Andrücken gegen die Dichtung, daß der Kolben ferner eine Nockenfläche hat, die in Eingriff mit einer entsprechenden Nockenfläche an der Klemmhülse treten kann, und daß zwischen der Bohrung, in der die Klemmhülse sitzt, und der Bohrung, in welcher der Kolben sitzt, eine Schulter ausgebildet ist, welche die axiale Bewegung des Kolbens in Einschubrichtung des Rohres begrenzt.

9. Armatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung, in welcher die Klemmhülse sitzt, eine Stirnwand hat, daß ferner ein Haltering zwischen der Klemmhülse und dieser Stirnwand angeordnet ist, welcher radial einwärts gerichtete Finger hat, die in Winkel in Einschubrichtung des Rohres abgebogen sind.

10. Armatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem elastischen synthetischen Kunstharzmaterial besteht.

11. Armatur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse mit einem radialen Spalt versehen ist.

12. Armatur nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse eine Mehrzahl von axial verlaufenden parabolischen VorSprüngen hat, die am Innenumfang der Klemmhülse ausgebildet sind, und daß jeder Vorsprung sich radial einwärts erstreckt und in einer halbkreisförmigen planaren Fläche endigt, die in Einschubrichtung des Rohres sich erstreckt.

13. Schnellverbindungsarmatur zum Einsetzen und Halten von einem Ende eines elastischen Rohres, mit einem ringförmigen Körper, einer in diesem angeordneten Öse, einer auf den Körper geschraubten Mutter, welche eine radial verlau-

fende Innenwand hat, sowie einer ringförmigen elastomeren Dichtung, die an dieser Innenwand anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen um den Umfang der öse angeordnet sindj, um das Rohr in der Armatur zu halten, ferner Einrichtungen, die zusammen mit diesen Halteeinrichtungen wirken, um die Dichtung gegen diese Innenwand anzudrücken? um dadurch die Dichtung radial gegen das Rohr mit einer Kraft anzupressen, die einer Axialkraft direkt proportional ist, welche das Rohr aus der Armatur herauszuziehen sucht»

14. Schnellverbindungsarmatur zum Einsetzen und Festhalten eines Endes eines elastischen Rohres, gekennzeichnet durch einen ersten ringförmigen Körper, einen zweiten ringförmigen Körper in Eingriff mit dem ersten ringförmigen Körper, ferner, daß der erste ringförmige Körper eine Klemmhülse hat mit einer Mehrzahl von integralen Zähnen, die in Abständen an ihrem Innenumfang ausgebildet sind, wobei jeder Zahn einen axial gerichteten parabolischen Körper bildet, der einwärts vorsteht und in einer halbkreisförmigen.planaren Fläche endigt.

15. Armatur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne in wenigstens zwei Ebenen innerhalb der Klemmhülse angeordnet sind.

16. Armatur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse aus einem synthetischen Harzmaterial besteht.

17. Armatur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse mit einem radial verlaufenden Spalt versehen ist.