B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft eine Anschlußverschraubung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Herstellung und eine entsprechende Vorrich¬ tung.

Bei derartigen Hochdruckverschraubungen, die in vielfacher Ausführung in Verbindung mit Leitungen für verschiedene Druckmedien bekannt sind, besteht das Problem, daß nor¬ malerweise, wenn der Dichtring aus Metall besteht und gegebenenfalls als Schneidring ausgebildet ist, die Verschraubung zum Anziehen relativ große Kräfte erfordert. Wird statt dessen ein Dichtring aus Kunststoff verwendet, so ist dieser nur einmal verwendbar. In jedem Fall wird der Dichtbereich durch die auftretenden relativ großen Kräfte verquetscht, so daß zum erneuten Verschrauben das Erneuern von Teilen erforderlich ist. Vielfach muß auch die Förderleitung verkürzt werden, was ersichtlicherweise nicht unbegrenzt häufig erfolgen kann. Die Druckfestig¬ keit dieser bekannten Verschraubungen ist im übrigen für die meisten Hochdruckanwendungen nicht ausreichend.

Der im Anspruch 1 (bzw. den Ansprüchen 14 oder 17 für das zugehörige Arbeitsverfahren bzw. die entsprechende Vor¬ richtung) angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrun- de, bei einer Anschlußverschraubung der eingangs angege¬ benen Art die Möglichkeit zu schaffen, daß - bei insgesamt erhöhter Druckfestigkeit - diese Verschraubung mittels kleiner Kräfte von Hand anziehbar ist und alle Teile mehr¬ fach verwendbar sind, so daß ein Lösen und Festziehen - insbesondere unter Laborbedingungen und zum Austausch von Teilen - mehrfach und unproblematisch erfolgen kann.

Die Erfindung ist insbesondere bei Laborgeräten von Nutzen und findet Anwendung bei relativ kleinen Leitungsdurchmes- sern im Bereich weniger Millimeter.

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Sie beruht auf der Erkenntnis, daß sich dann eine beson¬ ders innige Verbindung mit hoher Dichtwirkung ergibt, wenn in den Außendurchmesser der Leitung, die aus weichem Edel¬ stahl als einem üblichen Werkstoff für derartige Hoch- druckleitungen besteht, mittels eines genügend harten scharfkantigen Werkzeugs mindestens eine quer zur Druck¬ richtung verlaufende Rille eingeprägt oder eingedrückt wird, wobei der Bereich dieser Rille(n) im Einwirkungs- bereich eines elastischen unter Wirkung der Verschraubung komprimierten Dichtrings steht. Dieser Dichtring bildet eine derart wirksame Dichtung, daß keine weiteren Dicht¬ flächen erforderlich sind. Durch Beschränkung auf dieses einzige flexible Dichtelement ergibt sich eine einfache Bauweise der Verschraubung.

Der Dichtring ist an seiner Außenseite konisch ausgebildet und besteht bevorzugt aus Kunststoff. Die durch das Ein¬ drücken der Rillen in die Leitungsaußenfläche aufgeworfe¬ nen "Wälle" unterstützen die Dichtwirkung in derart über- raschender Weise, daß zum Verschrauben selbst lediglich kleine Kräfte erforderlich sind. Unterstützt wird diese überraschende Dichtwirkung auch durch ungerillte Bereiche, welche in Druckrichtung vor und/oder hinter der derart verformten ringförmigen Zone angeordnet sind.

Diese Rillen sind in einem einfachen Verfahren und bei den gängigen Leitungsmaterialien auch mit einer einfachen Vorrichtung von Hand aufzubringen, so daß die Verschrau¬ bung - auch nachträglich - universell anwendbar ist. Her- kömmliche Verschraubungen lassen sich ersetzen, so daß die Erfindung in ihrer Anwendung kaum Einschränkungen unter-

liegt. Wenn die Erfindung auch bevorzugt zur Anwendung für Kapillarrohre kleinen Durchmessers gedacht ist, so läßt sich sich in günstiger Weise auch für unter Hochdruck stehende Dichtungen anderer' Art verwenden, wie sie bei- spielsweise im HPLC-Bereich auftreten.

Die Rillen oder Vertiefungen können - gemäß den Arbeits¬ verfahren nach der Erfindung - durch Rollen oder spitze Schneiden unter radial nach innen gerichteter Druckein- Wirkung mit einer kontinuierlich drehenden Relativbewegung von Leitung und Werkzeug aufgebracht werden - oder aber in den Leitungsumfang stückweise eingepreßt werden. Letzteres erfolgt bevorzugt mit Backen, in denen Gewindesegmente angebracht sind. Eine Form der Rillen, wie sie mit einem derartigen Werkzeug erzeugt wird, läßt sich bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens auch durch Gießen der Leitungen hervorrufen. Die charakteristische Rillen¬ form wird in diesem Fall mittels Abguß erzeugt. In günsti¬ ger Weise werden die Rillen bei der Vorfabrikation von Leitungen als Halbzeuge bereits über die gesamte Leitungs¬ länge durchgehend erzeugt, um auch bei einem späteren Kürzen auf eine vorgegebene Länge keine erneute manuelle Bearbeitung durchführen zu müssen.

Beim rollenden Einprägen wird das Rohrleitungsende auf seinem Umfang von einer (oder mehreren parallelen) Rollen unter (möglichst konstanter) Druckeinwirkung umlaufen, welche bevorzugt nach Art und Werkstoff der Schneidrolle eines Glasschneiders entsprechen. Die Rolle(n) sind gün- stigerweise in den Backen einer Zange unter Federkraft - in Richtung auf die Mittelachse der Leitung vorgespannt

- angeordnet. Damit entstehen geschlossene umlaufende Zo¬ nen von Vertiefungen und benachbart aufgeworfenen Wällen. Eine derartige Backen aufweisende Zange hat bevorzugt einen Anschlag für das Leitungsende in der Weise, daß die Vertiefungen in definiertem Abstand vom Leitungsende ent¬ stehen und sowohl verformte als auch unverformte, in Druckrichtung einander benachbarte Bereiche von der unter Druckeinwirkung komprimierten ringförmigen Dichtung um¬ schlossen werden. Während die Backen der Zange die Leitung festhalten, lassen sich bevorzugt - durch eine entspre¬ chende Lagerung - das Einrillwerkzeug und das Ende der Förderleitung relativ zueinander verdrehen, so daß eine oder mehrere umlaufende Rillen auf der Außenoberfläche der Förderleitung erzeugbar sind. Bei einer bevorzugten Aus- führung der entsprechenden Vorrichtung läßt sich das Ein¬ rillwerkzeug zum Einführen des Rohrleitungsendes mittels einer entsprechenden Hebelübersetzung aus dem Bereich des Querschnitts der Rohrleitung ausschwenken. Beim Loslassen des Hebels wird eine Feder freigegeben, welche eine defi- nierte Kraft in Richtung auf die Mittelachse der Röhrchen¬ aufnahme auf das Einrillelement erzeugt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführung einer derartigen Vorrichtung werden Schneiden, welche auf den Innenbacken einer Zange angeordnet sind und dem Verlauf von Teilen von Umfangslinien der zu bearbeitenden Leitungen haben, mehr¬ fach unter drehendem Versetzen des Leitung in dem Zangen¬ werkzeug eingeprägt. Wenn mehrere dieser Schneiden paral¬ lel angeordnet sind und gegebenenfalls eine Gewindestei- gung aufweisen, läßt sich auf dem Leitungsumfang ebenfalls ein umlaufender ringförmiger Bereich von rillenförmigen

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Vertiefungen schaffen, welche im wesentlichen quer zur Druckrichtung verlaufen. Obgleich die somit erzeugten rillenförmigen Vertiefungen nicht jeweils in sich ge¬ schlossen sind, ist die Dichtwirkung ebenfalls ausgezeich- net. Welche der vorgenannten Anordnungen letztlich gewählt wird, hängt von der Gestaltung des Werkzeugs ab. Entspre¬ chend sind auch stichelartige Werkzeuge geeignet, welche unter Aufwerfung von begrenzenden Wällen in Querrichtung verlaufende Vertiefungen in die Leitung eingravieren. Von besonderer Bedeutung ist aber, daß es sich dabei stets um den Einsatz von Kräften handelt, die - mittels geeigneter Hebelübersetzung - von Hand aufbringbar sind. Größeren Furchungen würde die Kunststoffdichtung nicht folgen bzw. die Wiederverwendbarkeit der Dichtung wäre wegen der re- sultierenden zu starken Verformung nicht gewährleistet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un¬ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden bei der nachste¬ henden Darstellung zusammen mit einer bevorzugten Ausfüh- rung der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Hochdruckverschraubung im Schnitt in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung eines mit der erfin¬ dungsgemäßen Einrillung versehenen Teils,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erzeugen von umlaufenden Nuten für eine Anschlußverschrau- bung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung sowie

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Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Details der Vorrich¬ tung gemäß Fig. 3.

Bei der in Figur 1 wiedergegebenen Anordnung ist eine Leitung 1 mit einem feststehenden Teil 2 verbunden, das eine Bohrung mit einem Innengewinde mit einem anschlies- senden Innenkonus aufweist. In den Innenkonus ist eine kegelförmige Dichtung 3 aus Kunststoff eingesetzt, deren Innenseite zylinderförmig hohl ausgestaltet ist und an der durch ein Kapillarrohr gebildeten Leitung 1 anliegt. Der die Dichtung bildende Kunststoff ist zur Stabilitäts¬ erhöhung bevorzugt mit Glasfasern gefüllt. Die Dichtung 3 steht unter der Kompressionswirkung einer Rändelschraube 4 mit einer Innenbohrung für die Leitung 1. Die Rändel- schraube weist einen Kunststoff and auf, der der erleich¬ terten Handhabung dient. Eine vollständig aus Kunststoff oder vollständig aus Metall bestehende Ausführung ist ebenfalls in günstiger Weise möglich.

Die Anschlußverschraubung ist somit derart ausgebildet, daß der eine Teil ein Außengewinde und eine beim Ein¬ schrauben vorangeführte Kante aufweist, welche an die Stirnfläche des Dichtrings mit dem größeren Querschnitt angepaßt ist, während der andere Teil ein entsprechendes Innengewinde aufweist, an das in Einschraubrichtung ein an den Dichtring angepaßter Außenkonus anschließt. Dabei ist in dem feststehenden Teil zur Aufnahme der Förderleitung eine Ausnehmung vorgesehen, welche, in Einsteckrichtung der Förderleitung gesehen, an den dem konischen Dichtring angepaßten Innenkonus anschließt. Die Förderleitung weist einen Durchmesser im Bereich von 1/8 bis 1/16 Zoll auf.

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Bei anderen Anwendungen der Erfindung sind Verschraubungen mit einem Durchmesser von bis zu ca. 10 mm auch bei hohen Drücken sicher beherrschbar.

In Figur 2 ist der Grenzbereich von Leitung 1 und Dichtung 3 im Schnitt vergrößert wiedergegeben. Es sind Vertiefun¬ gen 5 und Erhebungen 6 erkennbar, welche in der Leitung 1 durch die Einrillung erzeugt wurden und mit der kompri¬ mierten Dichtung in Wechselwirkung treten.

Es ist aus Figur 2 insbesondere ersichtlich, wie der Dichtring im Zusammenwirken mit den erfindungsgemäßen Nuten eine ausgezeichnete Dichtung im Hinblick auf ein Medium ausübt, welches sich (in der Zeichnung in Quer— richtung) an der Grenzschicht zwischen Förderleitung 1 und Dichtring 3 auszubreiten sucht. Die seitlich der Einril¬ lung aufragenden Wälle 6 tragen in besonderem Maße zur Abdichtung bei, weil sie von dem Kunststoff des Dicht¬ rings 3 durch dessen Fließen besonders fest umschlossen werden. Das vollständige Ausfüllen der Vertiefung 5 (Rillengrund) ist dabei vielfach nicht einmal erforder¬ lich.

Beim Ausführungsbeispiel wird nicht auf eine bestimmte Anordnung der Nuten- abgestellt, diese können die Förder¬ leitung sowohl in tangentialer Richtung umlaufen als auch eine Gewindesteigung aufweisen. Dabei sind sowohl Aus¬ führungen möglich, bei denen die Nuten in sich geschlossen sind als auch solche, welche (den Umfang ganz oder teil- weise umlaufend) miteinander kammartig verzahnt sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der oben beschriebenen Anschlußverschraubung werden die Rillen mit einem scharfkantigen Werkzeug in den Umfang der För¬ derleitung eingeprägt oder eingepreßt.

Gemäß dem nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsbei¬ spiel erfolgt das Einprägen bzw. Einpressen mittels einer umlaufenden Rolle (die mindestens einen hervortretenden scharfkantigen Ring aufweist) unter der Einwirkung einer zur Mittelachse der Förderleitung gerichteten Kraft mit einer relativen Rotationsbewegung zwischen Rillwerkzeug und Förderleitungsende.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung zum Herstellen einer Anschlußver¬ schraubung in Form einer Zange 10 im einzelnen darge¬ stellt, welche in Figur 3 in der Gesamtansicht perspek¬ tivisch wiedergegeben ist. Die Zange 10 ist derart aus¬ gebildet, daß sich ihre Backen lediglich um einen geringen Weg öffnen lassen. Beim Zusammendrücken der Griffteile 11 und 12 wird ein zylindrisches mit in Längsrichtung ver¬ laufenden und nur teilweise durchgehenden Schlitzen ver¬ sehenes Spannelement 13 zusammengepreßt, das in seiner entspannten Stellung einen geringfügig größeren Innen- durchmesser aufweist als die festzuhaltenden Kapillar¬ rohre. Ein derartiges Spannelement wird vielfach auch als "Spannzange" bezeichnet. Die Wirkung der Federkraft des Spannelements wird noch dadurch unterstützt, daß zwischen den Griffen 11 und 12 der Zange noch ein Paar (in der Zeichnung nicht sichtbarer) Blattfedern untergebracht ist.

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Durch seine innere Federkraft hält es in seinem entspann¬ ten Zustand die Backen der Zange geringfügig geöffnet. Mit den Backen der Zange drehbar verbunden ist eine Schneid¬ anordnung 14, deren Innenöffnung mit derjenigen des Spann- elementes 13 axial fluchtet. Ein Kniehebel 15, der um eine Achse 16 drehbar gelagert ist, dient, in der Schneidan¬ ordnung 14 dazu, bei seiner Betätigung durch Niederdrücken das eigentliche Schneidelement so weit aus dem Einfüh¬ rungsbereich für das Kapillarrohr zu entfernen, daß dieses unbehindert eindringen kann. Die Einzelheiten des Backen¬ bereiches der Zange 10 sind in der Schnittdarstellung gemäß Figur 4 im einzelnen wiedergegeben. Die Funktion soll anhand dieser Darstellung im folgenden im einzelnen beschrieben werden.

Das mit Rillen zu versehende Kapillarrohr 1 wird in die entsprechende Öffnung des Spannelementes 13 der Spannzan¬ ge 10 (in der Zeichnung von unter her) gesteckt, wobei der Kniehebel 15 in Richtung des Pfeils 17 betätigt wird. Mit- tels des freien Endes 18 des Kniehebels, der unter den scheibenarigen Kopf einer Ansatzschraube 19 greift, welche ihrerseits in einer Schraube 20 axial geführt ist, wird die Schraube 19 um einen geringfügigen Hub aus dem das Gehäuse des Schneidteiles 14 bildenden Klotz 21 heraus- bewegt. Diese Bewegung erfolgt gegen die Kraft einer Druckfeder 22, welche sich über eine Scheibe 23 an einem mit der Ansatzschraube 19 verbundenen Schneidrollenhal¬ ter 24 abstützt. Das andere Ende der Druckfeder 22 liegt am Ende der Schraube 20 an, in der die Ansatzschraube 19 geführt ist. Mit dem Schneidrollenhalter 24 entfernt sich somit auch die Schneidrolle 25 aus dem zur Aufnahme des

Kapillarrohres ausgesparten Bereich der Kapillarrohrfüh¬ rung. Damit kann das Kapillarrohr 1 bis zu einer durch eine weiteren Schraube 26 gebildeten Anschlag eingeschoben werden, wobei die Schraube 26 durch eine Sechskant-Mut- ter 27 gekontert ist, so daß die Anschlagtiefe verstellt werden kann. Mittels der Anschlagschraube 26 läßt sich der Abstand des Ortes der Erzeugung der Nuten in Bezug auf das Ende des Kapillarrohrs 1 einstellen. Der Kniehebel 15 ist frei über die Schraube 26 bewegbar, da er in deren Be- reich mit einer Aussparung 28 versehen ist.

Die Schneidrolle 25 wird nunmehr unter der Wirkung der Druckfeder 22 gegen das Kapillarrohr gepreßt, wobei der Kopf der Ansatzschraube gegenüber dem Kopf der Schraube 20 einen geringen Abstand aufweist, so daß die Schneidrolle beim tieferen Eindringen der drei parallel auf ihrem Um¬ fang umlaufenden Schneidkanten des Schneidelements in das Kapillarrohr 1 dieser Bewegung folgen kann.

Gleichzeitig mit dem. oslassen des Hebels 15 werden die Griffenden 11 und 12 der Zange 10 zusammengepreßt, so daß das Kapillarrohr mit dem Spannelement 13 festgehalten wird. Nunmehr wird der gesamte drehbar gelagerte Schneid¬ teil 14 ca. fünf- bis zehnmal um seine Achse gedreht, wo- durch ein Einschneiden der Rillen - wie oben dargestellt - in das Kapillarrohrende erfolgt. Durch eine geeignete Gestaltung der Schneidrolle (durch Wahl von Winkel und Höhe der Schneidkanten) wird einerseits dafür gesorgt, daß Rillen mit zum Erreichen der Dichtwirkung geeigneter Tiefe und entsprechenden Randaufwerfungen erzeugt werden und andererseits verhindert, daß das Kapillarröhrchen in sei-

ner Struktur entscheidend geschwächt oder gar durchtrennt wird.

Zum Herausführen des fertig bearbeiteten Kapillarrohrendes aus dem Zangenmaul wird die Zange geöffnet und der Hebel 15 erneut niedergedrückt, woraufhin das Kapillarrohr frei ist.

Es ist ersichtlich, daß die dargestellte Vorrichtung es ermöglicht, mit wenigen Handgriffen die gemäß der Erfin¬ dung vorgesehenen Rillen zu erzeugen, so daß diese Dicht¬ mittel auch unter Laborbedingungen ortsunabhängig jeder¬ zeit erzeugbar sind, zumal die Vorrichtung leicht überall hin mitgeführt werden kann.

Bei einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung ist das Element zum Erzeugen der Rillen mit den Backen der Zange direkt verbunden, d.h. es ist feststehend und nicht um das eingespannte Kapillarrohr umlaufend ausgebildet. Hierbei ist es jedoch erforderlich, die Zange mehrmals zusammenzupressen, wobei zwischen den einzelnen Preßvorgängen jeweils eine Drehung des Kapillar¬ rohrs durchgeführt wird, dessen Ende sich an einem in dieser Zange vohandenen Anschlag abstützt.

Es ist somit ersichtlich, daß eine Vorrichtung zum Er¬ zeugen der Nuten für die erfindungsgemäße Anschlußver¬ schraubung - je nach den Anforderungen an die Bedienbar- keit und die Qualität der zu erzeugenden Dichtung - auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann.

So besteht eine Variante dieser Vorrichtung beispielsweise darin, daß das Festklemmen des Kapillarrohrs und das An¬ nähern der Schneidrolle an das festgehaltene Kapillarrohr bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung aus ein- er einzigen Bewegung, nämlich dem Zusammendrücken der Zangengriffe, hergeleitet wird. Die Ableitung der An¬ triebsbewegung für die Schneidrolle, welche beim zuvor be¬ schriebenen Ausführungsbeispiel durch den Kniehebel sepa¬ rat erzeugt wird, wird in diesem Fall zum Beispiel mittels einer Steuerkurve aus der Relativbewegung der beiden Zangenbacken vorgenommen, wobei von der Steuerkurve die Übertragung durch ein geeignetes federbelastetes Schub¬ element koaxial zum eingespannten Kapillarrohr unabhängig von der Winkelposition des Schneidteils auf den Schneid- rollenhalter (ebenfalls mittels einer Steuerkurve) er¬ folgen kann.