Die Erfindung betrifft einen Bauteilverbinder zum Verbinden von zylindrischen Bauteilen, insbesondere von Rohren.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Bauteil- bzw. Rohrverbinder bereits bekannt. Sie dienen dazu zwei Rohre, in denen z.B. ein Gas oder eine Flüs- sigkeit geführt werden kann, fest zu verbinden, so dass das Gas oder die Flüssigkeit durch die verbundenen Rohre strömen kann.

Dazu ist im Gebrauchsmuster DE 299 08 172 U1 eine Anordnung zum Herstellen langdimensionierter Kanäle vorgesehen, wobei zwei zu verbin- dende Bauelemente mit ihren Stirnseiten zusammenstoßen und in einer zentrischen Lage fixiert werden. Dabei werden zunächst die Stirnseiten mit einem Haftmittel spaltabdichtend verbunden. Als Haftmittel wird ein Kleber verwendet, der durch eine thermische Beeinflussung aushärtet. Nach dem Aushärten wird die Verbindungsstelle mit einer Fixierummantelung gleich- mäßig nach beiden Seiten überdeckt, wodurch die Bauelemente axial und radial genau zueinander fixiert werden.

Weiterhin wird in der Offenlegungsschrift 2 145 831 eine Rohrverbindung für zwei Rohre aus thermoplastischem Kunststoff offenbart, die mit ih- ren Stirnflächen gegeneinander gesetzt sind. Vorgesehen ist dafür eine Manschette aus thermoplastischem oder thermoelastischem Kunststoffband, die im Bereich einer Stoßnaht auf die Rohrenden aufgewickelt wird und durch Schrumpfkräfte auf die Rohre gespannt wird. Zur Abdichtung ist weiterhin ein Dichtring vorgesehen, der ebenfalls durch die Manschette festgehalten und aufgespannt wird. Nachteilig bei diesen Lösungen ist es, dass die Verbindungen nur sehr schwer wieder zu öffnen sind. Zum einen sind aufgespannte Ummantelungen z.B. aus thermoplastischem oder thermoelastischem Kunststoff nur aufwen- dig entfernbar und zum anderen ist ein ausgehärteter Kleber auf den Stirnflächen nicht einfach zu lösen, ohne dass auch die verbundenen Bauteile beschädigt werden.

Außerdem ist die Ummantelung leicht von außen zugänglich und kann somit im aufgespannten Zustand, aber auch beim Befestigen beschädigt werden. Eine Beschädigung der Ummantelungen wirkt sich dabei vor allem auf die Dichtheit und die Zuverlässigkeit der Verbindung aus. Dadurch sind ein Auslaufen einer Flüssigkeit oder ein Austreten eines Gases und ein Verrutschen der Rohre nicht zuverlässig verhinderbar. Ein schnelles Öffnen und Schließen der Bauteilverbindung sowie eine häufige Anwendung des gleichen Bauteilverbinders oder Bauteils können daher nicht gewährleistet werden.

In der US 4,632,437 ist ein Rohrverbinder offenbart, wobei eine Fixier- hülse vorgesehen ist, auf der Vorsprünge angeordnet sind. Die Vorsprünge sind dabei integraler Bestandteil der Fixierhülse und auf den Vorsprüngen ist eine Oberflächenprofilierung in Form von Rastelementen angeordnet. Weiterhin ist ein zylindrischer Spannring vorgesehen, der die Fixierhülse mit den Vorsprüngen umgibt und dessen Innenwandung ebenfalls eine Oberflächen- profilierung aufweist, so dass der Spannring konzentrisch auf die Vorsprünge der Fixierhülse passgenau aufschiebbar ist. Durch eine Verdrehung des Spannrings wird die Fixierhülse zusammengedrückt und daran angeordnete Zähne werden dadurch in ein an der Fixierhülse angeordnetes Bauteil gedrückt, das dadurch fixiert wird. Eine Abdichtung der Bauteile wird durch zu- sätzliche O-Ringe erreicht, die zwischen Bauteil und dem Rohrverbinder vorgesehen sind. Am Rohrverbinder sind an beiden Seiten jeweils eine solche Fixierhülse und ein solcher Spannring angeordnet, so dass zwei Bauteile miteinander verbunden werden können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Bauteilverbinder, insbesondere zur Verbindung von Rohren zu schaffen, der mit wenigen Bauteilen ein schnelles und sicheres Verbinden und eine abdichtende Wirkung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Mit dem erfindungsgemäßen Bauteilverbinder wird eine Bauteilverbindung dadurch erreicht, dass Stirnflächen der zu verbindenden zylindrischen Bauteile, vorzugsweise zylindrische Bauteile mit gleichem Durchmesser, an- einander gesetzt und durch einen Kraftschluss zwischen Bauteilverbinder und Bauteil in dieser Position gehalten werden. Die zylindrischen Bauteile sind dabei fluchtend zueinander angeordnet. Der Bauteilverbinder kann aber auch so ausgeführt sein, dass Bauteile mit unterschiedlichem Durchmesser und in einem Winkel zueinander verbunden werden können.

Erfindungsgemäß weist der Bauteilverbinder eine elastische Hülse auf, die in einem Bereich einer Stoßnaht die Bauteile umschließt. Als Stoßnaht wird dabei eine Verbindungsstelle der aneinander gesetzten Stirnflächen der zylindrischen Bauteile verstanden. Die elastische Hülse überdeckt einen so großen Bereich der Bauteile, dass eine sichere Fixierung und Abdichtung der Stoßnaht gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Fixierhülse vorgesehen, die die elastische Hülse umhüllt. Die Fixierhülse ist, insbesondere in radialer Rich- tung, d.h. in eine Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse, verformbar. Durch eine radiale Verformung der Fixierhülse wird die darunterliegende elastische Hülse ebenfalls verspannt, da eine Innenwandung der Fixierhülse auf eine Außenwandung der elastischen Hülse drückt.

Diese Verspannung der elastischen Hülse bewirkt einen Kraftschluss zwischen den Bauteilen und der darauf aufliegenden elastischen Hülse. Dadurch werden die Bauteile zum einen fixiert und zum anderen abgedichtet, da ab einer bestimmten Verspannung die elastische Hülse so stark an die Bauteile gedrückt wird, dass ein in den Bauteilen geführtes Fluid, nicht durch die Stoßnaht und anschließend zwischen den Bauteilen und der elastischen Hülse in die Umgebung entweichen kann.

Zum Verspannen der Fixierhülse in radialer Richtung ist mindestens ein Spannring vorgesehen. Dieser Spannring ist ebenfalls zylindrisch ausgeführt und ist in Längsachsrichtung auf die Fixierhülse aufschiebbar.

Erfindungsgemäß weist der Spannring auf seiner Innenwandung und die Fixierhülse auf ihrer Außenwandung eine Oberflächenprofilierung auf. Die Oberflächenprofilierung der Fixierhülse gleicht dabei der des Spannrings derartig, dass in einer bestimmten Relativverdrehung zueinander die profilier- te Innenwandung des Spannrings die profilierte Außenwandung der Fixierhülse vorzugsweise auf dem gesamten Umfang berührt; der Spannring kann also passgenau auf die Fixierhülse aufgeschoben werden.

Erfindungsgemäß ist die Oberflächenprofilierung weiterhin so ausgebil- det, dass eine Verdrehung des aufgeschobenen Spannrings relativ zur Fixierhülse folgendes bewirkt:

Bei Verdrehung des Spannrings in eine Schließrichtung drückt die profilierte Innenwandung des Spannrings die profilierte Außenwandung der Fixierhülse radial nach innen. Dies wird vorzugsweise durch einen ansteigenden oder abfallenden Radius, sprich durch jeweils mindestens eine Keilfläche auf der Innenwandung des Spannrings und der Außenwandung der Fixierhülse erreicht.

Eine Verdrehung des Spannrings entgegen der Schließrichtung wird durch die Oberflächenprofilierung verhindert; der Spannring wird in dieser Drehrichtung blockiert. Vorzugsweise ist das durch ein Raststufenprofil auf den Keilflächen der Innen- und Außenwandung erreichbar, wobei die Raststufen so verlaufen, dass sich lediglich bei Verdrehung entgegen der Schließrichtung Stirnseiten der Raststufen gegenseitig blockieren.

Die Bauteile sind also durch eine Verdrehung des Spannrings in die Schließrichtung fixierbar, da die Fixierhülse dabei verformt und die elastische Hülse somit gegen die Bauteile gedrückt wird. Durch die Raststufen wird der Spannring bei einer erreichten Schließstellung arretiert und die Bauteile wer- den somit fixiert. Zum Lösen der Fixierung wird der Spannring so lange in die Schließrichtung„überdreht", bis die anfängliche Relativverdrehung wieder erreicht ist und die beiden profilierten Wandungen auf dem gesamten Umfang passgenau aufeinander liegen. Die Fixierung ist aber auch dadurch lösbar, dass der Spannring im verspannten Zustand der Fixierhülse in Achsrich- tung von der Fixierhülse abgezogen wird und die Fixierhülse dadurch in ihren unverformten Zustand zurückgeht.

Daraus ergeben sich mehrere Vorteile: Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bauteilverbinders ist eine schnelle Montage möglich, da die Bauteile leicht in den geöffneten Bauteilverbinder gesteckt werden können. Insbesondere können auch unterschiedliche Bauteilformen mit zylindrischen Endstücken verbunden werden, wodurch der Verbinder sehr variabel einsetzbar ist. Eine Verdrehung des Spannrings ermöglicht weiterhin eine sehr schnelle und einfache Fixierung der Bauteile, die gleichzeitig beim Verschließen durch die elastische Hülse ausgerichtet werden. Klebstoffe oder eine Wärmebehandlung zum Abdichten sind nicht nötig. Die Verbindung ist auch sehr einfach wieder lösbar und der Bauteilverbinder sowie die Bauteile werden dabei nicht beschädigt, wodurch der Aufwand und die Kosten gering gehalten werden, da beide Komponenten wiederverwendbar sind.

Weiterhin ist die elastische Hülse und somit der abdichtende Teil des Verbinders durch die Fixierhülse und den Spannring vor Beschädigungen von außen geschützt. Von außen wirkende Kräfte beschädigen immer erst die robusten Komponenten, wodurch eine zuverlässige Fixierung und Abdichtung gewährleistet wird. Bei Beschädigung eines einzelnen Teils muss außerdem nicht der gesamte Bauteilverbinder ausgetauscht werden, viel- mehr muss z.B. bei Beschädigung der elastischen Hülse lediglich diese ersetzt werden. Dadurch werden Materialkosten gespart.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 zwei Rohre, die durch einen erfindungsgemäßen Bauteilverbinder verbunden sind

Fig. 2 perspektivische Ansicht einer elastischen Hülse des

Bauteilverbinders

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Fixierhülse des Bauteilverbinders

Fig. 4 eine Stirnansicht der Fixierhülse in Blickrichtung der Pfeile A und B gemäß Fig. 3, Fig. 4a eine Einzelheit C gemäß Fig. 4 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Fixerhülse des Bauteilverbinders,

Fig. 6 eine Stirnansicht eines Spannringes des Bauteilverbinders,

Fig. 6a eine Einzelheit D gemäß Fig. 6 in vergrößerter Darstellung, Fig. 7 eine Seitenansicht des Spannringes des Bauteilverbinders,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Bauteilverbinders im zusammengebauten Zustand, Fig. 9 eine Stirnansicht des erfindungsgemäßen Bauteilverbinders im zusammengebauten Zustand und

Fig. 9a eine Einzelheit E gemäß Fig. 9 in vergrößerter Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bauteilverbinders 1 , der zwei Rohre 2 und 3 verbindet. Einzelne Komponenten des Bauteilverbin ders 1 werden im Folgenden anhand der Figuren 2 bis 7 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt eine elastische Hülse 5, die ein Innenteil des Bauteilverbinders 1 bildet. Die elastische Hülse 5 weist eine Hohlzylinderform auf, wobei eine Innenwandung 6 der Hülse 5 im montierten Zustand auf den zu verbindenden Rohren 2,3 aufliegt. Vorzugsweise besteht die elastische Hülse 5 aus einem Kunststoff oder einem Elastomer, wodurch die elastische Hülse 5 verformbar ist. Auf der Innenwandung 6 der elastischen Hülse 5 ist ein umlaufender Steg 7 vorgesehen, der in etwa mittig angeordnet ist. Die Höhe des Stegs 7 entspricht in etwa der Dicke einer Wandung der zu verbindenden Rohre 2,3, damit ein in den Rohren 2,3 geführtes Fluid durch den Steg 7 in seiner Strö- mung nicht behindert wird. Der Steg 7 kann ein Teil der elastischen Hülse 5, aber auch auf die Innenwandung 6 der elastischen Hülse 5 aufgeklebt sein. Der umlaufende Steg 7 soll insbesondere beim Verbinden von Glasrohren verhindern, dass deren Stirnflächen aneinander liegen, da es dadurch zu ungewollten Beschädigungen der Stirnflächen kommen kann, wenn sich die Glasrohre gegeneinander bewegen. Weiterhin werden durch den Steg 7 auch die Stirnflächen der Rohre 2,3 abgedichtet, was die Abdichtung insgesamt verbessert.

Fig. 3 bis 5 zeigen eine Fixierhülse 9 des Bauteilverbinders 1. Wie auch die elastische Hülse 5 ist die Fixierhülse 9 als ein Hohlzylinder ausgeführt, dessen glatte Innenwandung 10 passgenau auf eine Außenwandung 8 der elastischen Hülse 5 aufgeschoben werden kann, wobei beide Hülsen 5,9 in Richtung ihrer Längsachse 15 gleich lang sind. Dabei kann auch vorgesehen sein, die Fixierhülse 9 und die elastische Hülse 5, z.B. in einem Spritzguss- verfahren, als ein Teil zu fertigen.

Auf einer Außenwandung 11 der Fixierhülse 9 ist ein umlaufender Steg 12 angeordnet, der die Außenwandung 11 in zwei gleichgroße Flächenbereiche 11a,1 b unterteilt. Weiterhin sind in dieser Ausführungsform in einer Wandung 13 der Fixierhülse 9 axiale Schlitze 14 vorgesehen, die abwechselnd von beiden Stirnflächen der Fixierhülse 9 ausgehend parallel zur Längsachse 15 der Fixierhülse 9 verlaufen. Durch diese Schlitze 14 ist die Wandung 13 der Fixierhülse 9 senkrecht zur Längsachsrichtung 15, d.h. radial nach innen verformbar. Die Schlitze 14 verlaufen dabei von den Stirnflä- chen ausgehend bis über den Steg 12 hinweg, so dass dieser im Bereich der Schlitze 14 ausgespart ist, wodurch die Fixierhülse 9 auch im Bereich des Stegs 12 radial verformbar wird. Insbesondere wird dadurch eine gleichmäßige radiale Verformbarkeit der Fixierhülse 9 gewährleistet.

Erfindungsgemäß weisen die Flächenbereiche 11a,11b der Außenwan- dung 11 der Fixierhülse 9 gemäß Fig. 3 bis 5 eine Oberflächenprofilierung 4a auf, was insbesondere in der Stirnansicht gemäß Fig. 4 und 4a deutlich zu sehen ist.

Die Oberflächenprofilierung 4a ist dabei in vier deckungsgleiche Seg- mente 20-i mit i=1 ,2,3,4 aufgeteilt, die jeweils einen Winkelbereich von a=90° einschließen. Ein Segment 20-i beginnt in einem Punkt A1-i, bei einem Ausgangsradius r1 der Außenwandung 11. Anschließend steigt der Radius der Außenwandung 11 in einem Winkelbereich von 90° gleichmäßig auf einen Endradius r2 in einem Punkt B1-i an, wodurch eine Keilfläche 25a gebildet wird. Zusätzlich sind auf der Außenwandung 1 zwischen den Punkten A1-i und B1-i in gleichmäßigen Abständen Raststufen 26a angeordnet, wobei die Raststufen 26a eine steile Flanke 27a und ein flache Flanke 28a aufweisen. Am Punkt B1-i fällt die Außenwandung 11 in einer größeren Stufe 23-i wieder auf den Ausgangsradius r1 ab und das nächste Segment i+1 beginnt. Alter- nativ können auch weniger oder mehr als vier Segmente vorgesehen sein, wodurch sich der Winkelbereich der Segmente auf 360° geteilt durch die Anzahl i der Segmente ändert.

Wie weiterhin in Fig. 3 und 5 zu sehen ist, sind die Flächenbereiche 11 a, 11 b gegenläufig profiliert. Während die Keilflächen 25a mit den Raststufen 26a im ersten Flächenbereich 11a in einer Umlaufrichtung ansteigen, fallen sie in der gleichen Umlaufrichtung im zweiten Flächenbereich 1 b ab.

Ein weiteres Teil des Bauteilverbinders 1 ist in den Figuren 6 und 7 ge- zeigt. Die Figuren stellen einen Spannring 16 in einer Stirnansicht und in einer Seitenansicht dar. Der Spannring 16 ist, wie auch alle anderen Teile 5,9 des Bauteilverbinders 1 , hohlzylindrisch ausgeführt. Für den Bauteilverbinder 1 sind zwei dieser Spannringe 16 vorgesehen.

In den Figuren 6 und 6a ist zu sehen, dass eine Innenwandung 17 des Spannrings 16 eine Profilierung 4b aufweist:

In vier Segmenten 21 -i mit i=1 ,2,3,4 sind auf der Innenwandung 17 in gleichmäßigen Abständen Raststufen 26b mit einer steilen Flanke 27b und einer flachen Flanke 28b angeordnet. Gleichzeitig fällt der Radius r3 der Innenwandung 17 gemäß Figur 6 und 6a innerhalb der Segmente zwischen Punkt A2-i und Punkt B2-i ab, wodurch eine Keilfläche 25b gebildet wird. Der Betrag der Steigung der Keilfläche 25b des Spannrings 16 ist dabei gleich dem Betrag der Steigung der Keilfläche 25a der Fixierhülse 9. Anschließend steigt der Radius in einer Stufe 24-i wieder auf seine Ausgangshöhe an und das nächste Segment beginnt.

Weiterhin sind in dieser Ausführungsform auf dem Spannring 16 gemäß Fig. 6 und 7 mehrere Greifmittel 19 auf seiner Außenwandung 18 angeordnet. Diese ermöglichen ein zuverlässiges Greifen und Verdrehen auch unter besonderen Bedingungen, wie bei Betätigung mit Handschuhen oder wenn die Hände oder der Spannring 16 feucht sind. Außerdem wird eine Verdrehung des Spannringes 16 erleichtert, und es kann eine größere Kraft zum Verdrehen auf den Spannring 16 übertragen werden. Ein Pfeil 22 auf der Außenwandung 18 des Spannrings 16 gibt seine Schließrichtung an. Die Figuren 8 und 9 zeigen den aus der elastischen Hülse 5, der Fixierhülse 9 und den zwei Spannringen 16 bestehenden Bauteilverbinder 1 in einer perspektivischen Ansicht und einer Stirnansicht im zusammengesetzten Zustand. Die beiden Spannringe 16 werden von beiden Seiten auf die Fixierhülse 9, die mit der elastischen Hülse 5 zu einem Bauteil verbunden ist, auf- geschoben. Die Schließrichtung der Spannringe 16 ist dabei gegenläufig. Beim Aufsetzen der beiden Spannringe 16 ist deshalb darauf zu achten, dass die profilierte Innenwandung 17 des jeweiligen Spannringes 16 passgenau auf den jeweilig gegenläufig profilierten Flächenbereich 11a,11 b der Fixierhülse 9 aufgesetzt wird. Dies ist dann der Fall, wenn der jeweilige Spann- ring 16 relativ zum Flächenbereich 11a,11b der Fixierhülse 9 so verdreht ist, dass sich die Stirnflächen der Stufen 23-i und 24-i berühren und weiterhin die Spannringe 16 so auf der Fixierhülse 9 aufliegen, dass die Keilflächen 25a der Fixierhülse 9 sowie die Keilflächen 25b der Spannringe 16 in derselben Drehrichtung ansteigen. Wie in Figur 9a gezeigt ist, fallen in diesem Zustand die Punkte A2-i mit den Punkten B1-i und gleichzeitig die Punkte A1-i mit den Punkten B2-i zusammen und die flachen Flanken 28a, 28b liegen auf dem gesamten Umfang aufeinander.

Zur Benutzung des Bauteilverbinders 1 werden, wie in Fig. 1 gezeigt, die beiden Rohre 2 und 3 von beiden Seiten in den zusammengesetzten Bauteilverbinder 1 gesteckt, bis die Stirnseiten der Rohre 2,3 den Steg 7 in der elastischen Hülse 5 berühren. Anschließend werden die Spannringe 16 in ihre jeweilige Schließrichtung verdreht. Durch die gegenläufige Profilierung 4a der Flächenbereiche 11a, 11b ist die Schließrichtung der Spannringe 16 ebenfalls gegenläufig. Daher müssen die beiden Spannringe 16 zum Schließen des Bauteilverbinders 1 in entgegengesetzte Richtungen verdreht werden, wie es in Figur 8 durch die Pfeile 22 angedeutet ist.

Als Schließrichtung wird dabei die Drehrichtung bezeichnet, in der durch die Verdrehung des jeweiligen Spannringes 16 die Fixierhülse 9 radial nach innen, d.h. senkrecht zur Richtung der Längsachse 15, verformt wird und dadurch die elastische Hülse 5 verspannt und gegen die Rohre 2,3 gedrückt wird. Zu einer Verformung der Fixierhülse 9 kommt es, wenn die Spannringe 16 so auf der Fixierhülse 9 verdreht werden, dass die profilierte Innenwan- dung 17 der Spannringe 16 gegen die profilierte Außenwandung 11 der Fixierhülse 9 drückt. Dadurch, dass die profilierten Wandungen 11 ,17 gegenei- nander verdreht werden, berühren die Keilflächen 25b auf der Innenwandung 17 der Spannringe 16 mit immer kleiner werdenden Radien Keilflächen 25a der Außenwandung 11 der Fixierhülse 9, deren Radius gleichzeitig immer größer wird. Da die Spannringe 16 nicht radial nach außen deformierbar sind, folgt daraus eine radial nach innen gerichtete Verformung der Fixierhülse 9.

Aufgrund der Raststufen 26a,26b in der Oberflächenprofilierung 4a,4b wird eine Verdrehung entgegen der Schließrichtung blockiert, da die steilen Flanken 27a der Raststufen 26a auf der Außenwandung 11 der Fixierhülse 9 gegen die steilen Flanken 27b der Raststufen 26b auf der Innenwandung 17 des Spannrings 16 drücken, so dass eine Verdrehung nur mit einer sehr hohen Gegenkraft möglich ist, die die Oberflächenprofilierung 4a,4b gleichzeitig beschädigen würde. Dadurch wird gleichzeitig ein ungewolltes selbständiges Lösen im fixierten und abdichtenden Zustand verhindert. Ein gewolltes Lösen des Bauteilverbinders 1 wird durch ein„Überdrehen" der Spannringe 16 erreicht. Dabei wird der Spannring 16 so weit in die Schließrichtung weitergedreht, bis der Ausgangszustand wieder erreicht ist und die elastische Hülse somit nicht mehr an die Rohre 2,3 gedrückt wird; die Rohre 2,3 sind somit nicht mehr fixiert und abgedichtet und können aus dem Bauteilverbinder 1 entfernt werden. Weiterhin kann die Fixierung auch gelöst werden, indem die Spannringe 16 im verspannten Zustand der Fixierhülse 9 in Richtung der Längsachse 15 der Fixierhülse 9 abgezogen werden. Dadurch wird die Verformung der Fixierhülse 9 aufgehoben und die elastische Hülse 5 drückt nicht mehr gegen die Rohre 2,3.