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Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fluidleitung und einen Druckprüfstand.
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Es ist seit langem bekannt, zum Verschließen und Abdichten von Öffnungen wie beispielsweise an offenen Enden von Leitungen, Rohren oder Schläuchen, Verschlussvorrichtungen mit einem Stöpsel und einem O-Ring zu verwenden. Der Stöpsel dient im Wesentlichen zur Zentrierung der Verschlussvorrichtung beim Einschieben der Verschlussvorrichtung in das offene Leitungsende. Der O-Ring bildet ein Dichtelement und ist dazu ausgebildet, einen verbleibenden Zwischenraum zwischen dem Stöpsel und einer Innenwand der Leitung abzudichten, sodass die Leitung druckdicht verschlossen ist. Die Abdichtung der Leitung kann gegenüber verschiedenen Medien erfolgen. Durch die Leitung geführte Medien können beispielsweise verschiedene Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase sein.
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Der O-Ring weist einen größeren Außendurchmesser als den Innendurchmesser der Leitung auf. Durch Verwendung eines flexiblen, elastisch verformbaren Materials wird der O-Ring beim Einschieben des Stöpsels in Kontakt mit der Innenwand der Leitung zusammengedrückt, wodurch der Zwischenraum zwischen Stöpsel und der Innenwand der Leitung abgedichtet wird. Mit anderen Worten bildet der O-Ring eine Übermaßpassung zwischen der Verschlussvorrichtung und der Leitung.
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Nachteiliger Weise ist das Einschieben der Verschlussvorrichtung aufgrund der Übermaßpassung mit einem erhöhten Kraftaufwand verbunden. Zudem unterliegt der O-Ring aufgrund der Relativbewegung zur Innenwand der Leitung während des Einschiebens der Verschlussvorrichtung einem erhöhten Verschleiß. Insbesondere bei einem mehrfachen Öffnen und Verschließen der Leitung durch die Verschlussvorrichtung - beispielsweise im Rahmen einer Dichtigkeitsprüfung, bei der sämtliche Öffnungen der Leitung verschlossen werden und anschließend die Leitung einem definierten Unter- oder Überdruck ausgesetzt wird - kann der Verschleiß des O-Rings so weit voranschreiten, dass die Verschlussvorrichtung die Leitung nicht mehr druckdicht verschließen kann, wodurch es zu unerwünschten Druckverlusten und bzw. oder Leckagen kommen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verschlussvorrichtung bereitzustellen, welche im Vergleich zu bekannten Lösungen mit geringerem Kraftaufwand in ein offenes Ende einer Fluidleitung einschiebbar und bzw. oder herausziehbar ist.
Zusätzlich oder alternativ soll der O-Ring mit geringerem Verschleiß, vorzugsweise verschleißfrei in die Fluidleitung einschiebbar und bzw. oder herausziehbar sein. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe der Bereitstellung eines Druckprüfstands zugrunde, an dem eine Fluidleitung mit geringem Fügeaufwand und bzw. oder Zeitaufwand druckdicht verschlossen werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch eine Verschlussvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich außerdem durch eine Fluidleitung gemäß Anspruch 11 und einen Druckprüfstand gemäß Anspruch 14.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind den abhängigen Ansprüchen, der allgemeinen Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Verschlussvorrichtung zum Verschließen und Abdichten einer Fluidleitung, aufweisend einen Stöpsel und einen O-Ring. Die Verschlussvorrichtung weist ein Mittel zum Bewegen des O-Rings auf, mit dem der O-Ring in radialer Richtung zwischen einer ersten radial inneren Position und einer zweiten radial äußeren Position bewegbar ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum druckdichten Verschließen von einer Fluidleitung ein O-Ring als Dichtung vorgesehen sein kann. Zum Abdichten der Fluidleitung liegt der O-Ring in der zweiten radial äußeren Position an einer Innenwand der Fluidleitung an. Der O-Ring weist ein flexibles, typischer Weise elastomeres Material auf, wodurch der O-Ring in Kontakt mit der Innenwand der Fluidleitung zusammengedrückt wird. Hierdurch kann ein verbleibender Zwischenraum zwischen dem Stöpsel und der Innenwand der Fluidleitung abgedichtet werden.
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Bei einem Einschieben der Verschlussvorrichtung in ein offenes Ende der Fluidleitung kann der Stöpsel als Zentrierhilfe dienen. Der Stöpsel kann beispielsweise zylindrisch oder keilförmig ausgebildet sein. Das Außenmaß des Stöpsels ist hierbei stets kleiner als der Innendurchmesser der Fluidleitung ausgebildet. Zwischen dem Stöpsel und der Innenwand der Fluidleitung kann der O-Ring angeordnet sein.
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Durch das Mittel zum Bewegen des O-Rings kann der O-Ring in radialer Richtung zwischen der ersten radial inneren Position und der zweiten radial äußeren Position bewegt werden. Mit anderen Worten stellt das Mittel zum Bewegen des O-Rings einen Mechanismus dar, durch den der O-Ring in die zweite radial äußere Position expandierbar bzw. dehnbar oder, bedingt durch die elastischen Eigenschaften des O-Rings, in die erste radial innere Position kontrahierbar ist. Das Mittel zum Bewegen des O-Rings kann analog zu der Bewegung des O-Rings zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegt werden.
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Der O-Ring kann durch das Mittel zum Bewegen des O-Rings beim Einschieben der Verschlussvorrichtung in das Ende der Fluidleitung in der ersten radial inneren Position angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich auf vorteilhafte Weise, dass das Außenmaß des O-Rings in der ersten radial inneren Position kleiner als der Innendurchmesser der Fluidleitung ist. Mit anderen Worten kann so ein Kontakt bzw. eine Reibung beim Einschieben der Verschlussvorrichtung in die Fluidleitung zwischen der Fluidleitung und dem O-Ring vermieden werden. Während der Positionierung der Verschlussvorrichtung in der Fluidleitung unterliegt der O-Ring auf vorteilhafte Weise keinem Verschleiß. Zusätzlich oder alternativ kann das Einschieben der Verschlussvorrichtung in die Fluidleitung mit geringerem Kraftaufwand erfolgen, da in der ersten radial inneren Position des O-Rings zwischen Verschlussvorrichtung und Fluidleitung eine Spielpassung vorliegt. Zum Abdichten der Fluidleitung kann der O-Ring durch das Mittel zum Bewegen des O-Rings in die zweite radial äußere Position expandiert bzw. gedehnt werden. Der O-Ring liegt in der zweiten radial äußeren Position an einer Innenwand der Fluidleitung an, sodass die Fluidleitung durch die Verschlussvorrichtung in der zweiten radial äußeren Position des O-Rings druckdicht verschlossen ist.
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Zum Herausziehen der Verschlussvorrichtung aus der Fluidleitung kann der zuvor beschrieben Vorgang reversibel durchgeführt werden, indem die Position des Mittels zum Bewegen des O-Rings verändert wird, sodass der O-Ring aus der zweiten radial äußeren Position in die erste radial innere Position zurückbewegt wird. Zwischen der Verschlussvorrichtung und der Fluidleitung liegt eine Spielpassung vor und die Verschlussvorrichtung kann mit geringer Kraft aus dem Ende der Fluidleitung herausbewegt werden, wobei der O-Ring keinem Verschleiß unterliegt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Mittel zum Bewegen des O-Rings in Längsrichtung verschiebbar. Mit anderen Worten ist das Mittel zum Bewegen des O-Rings quer zur radialen Richtung, in die der O-Ring expandierbar oder kontrahierbar ist, verschiebbar. Der O-Ring kann z. B. durch eine sich in Längsrichtung verändernde Geometrie des Mittels zum Bewegen des O-Rings von der ersten radial inneren Position in die zweite radial äußere Position bewegt werden, oder umgekehrt. Ein axial verschiebbarer Mechanismus zum Expandieren oder Kontrahieren des O-Rings in radialer Richtung ist im Vergleich zu einem in axialer und radialer Richtung bewegbaren Mechanismus auf vorteilhafte Weise mit geringem konstruktivem Aufwand und unter Verwendung weniger Bauteile besonders kostengünstig realisierbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Mittel zum Bewegen des O-Rings in einem Längsabschnitt zwischen dem Stöpsel und dem O-Ring angeordnet. Das Mittel zum Bewegen des O-Rings kann auf vorteilhafte Weise besonders kompakt innerhalb einer die Außenkontur des Stöpsels beschreibenden Hüllkurve angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann sich das Mittel zum Bewegen des O-Rings in einem Längsabschnitt in radialer Richtung nach außen erweitern, sodass der O-Ring beim Verschieben des Mittels zum Bewegen des O-Rings in Längsrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist. Auf vorteilhafte Weise kann so mit geringem konstruktivem Aufwand und unter Verwendung weniger beweglicher Bauteile ein Mechanismus bereitgestellt werden, welcher bei axialer Bewegung eine dazu quergerichtete Bewegung des O-Rings in radialer Richtung ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Verschlussvorrichtung einen ersten Endanschlag und einen zweiten Endanschlag auf, wobei der verschiebbare Weg des Mittels zum Bewegen des O-Rings in Längsrichtung durch den Abstand zwischen dem ersten Endanschlag und dem zweiten Endanschlag bestimmbar ist. Mit anderen Worten kann durch den ersten Endanschlag und den zweiten Endanschlag und den dadurch definierten in Längsrichtung verschiebbaren Weg des Mittels zum Bewegen des O-Rings auch die erste radial innere Position und die zweite radial äußere Position des O-Rings vorgegeben werden. Die erste radial innere Position und bzw. oder die zweite radial äußere Position des O-Rings kann auf vorteilhafte Weise durch die Position des ersten Endanschlags und bzw. oder des zweiten Endanschlags angepasst werden. Die Verschlussvorrichtung kann so auf unterschiedliche Leitungsdurchmesser angepasst werden, wodurch sich das Anwendungsspektrum der Verschlussvorrichtung auf verschiedene Leitungsdurchmesser erstrecken kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Mittel zum Bewegen des O-Rings einen Flansch auf, wobei der Flansch in Längsrichtung zwischen dem ersten Endanschlag und dem zweiten Endanschlag verschiebbar ist. Mit anderen Worten kann der Flansch des Mittels zum Bewegen des O-Rings als ein dritter Endanschlag bezeichnet werden, der zwischen dem ersten Endanschlag und dem zweiten Endanschlag verschiebbar ist. Durch einen definierten Anschlag des Mittels zum Bewegen des O-Rings kann der verschiebbare Weg in Längsrichtung begrenz werden. Hierdurch kann die erste radial innere Position und die zweite radial äußere Position des O-Rings vorgegeben werden. Die erste radial innere Position und bzw. oder die zweite radial äußere Position des O-Rings kann auf vorteilhafte Weise durch die Position des ersten Endanschlags und bzw. oder des zweiten Endanschlags angepasst werden. Die Verschlussvorrichtung kann so auf unterschiedliche Leitungsdurchmesser angepasst werden, wodurch sich das Anwendungsspektrum der Verschlussvorrichtung auf verschiedene Leitungsdurchmesser erstrecken kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Verschlussvorrichtung wenigstens einen Führungsstift zur Führung des Mittels zum Bewegen des O-Rings auf. Auf vorteilhafte Weise kann das Mittel zum Bewegen des O-Rings hierdurch in radialer Richtung geführt werden, sodass nur der O-Ring die Position in radialer Richtung verändern kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste Endanschlag und der zweite Endanschlag durch den Führungsstift miteinander verbunden. Der Führungsstift kann auf vorteilhafte Weise gleichzeitig zur radialen Führung des Mittels zum Bewegen des O-Rings dienen und den Abstand des ersten Endanschlags und des zweiten Endanschlags bestimmen. Die Integration mehrerer Funktionen in den Führungsstift verringert die Vielfalt von Bauteilen und vereinfacht die Konstruktion und die Montage. So können die Kosten der Verschlussvorrichtung geringgehalten werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Mittel zum Bewegen des O-Rings eine Hülse auf, wobei die Hülse in einem Längsabschnitt zwischen dem Stöpsel und dem O-Ring angeordnet ist. Mit anderen Worten umschließt die Hülse einen Teilbereich des Stöpsels. Der Stöpsel ist innerhalb der Hülse angeordnet. Auf dem Außendurchmesser der Hülse ist der O-Ring angeordnet. Die Hülse kann auf vorteilhafte Weise besonders kompakt innerhalb einer die Außenkontur des Stöpsels beschreibenden Hüllkurve angeordnet sein. Die Hülse ist in Längsrichtung relativ zu dem Stöpsel und dem O-Ring bewegbar.
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Der Stöpsel und der O-Ring sind in Längsrichtung relativ zueinander ortsfest angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Hülse einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser auf, wobei sich der erste Durchmesser in einem Längsabschnitt auf den zweiten Durchmesser erweitert, sodass der O-Ring beim Verschieben des Mittels zum Bewegen des O-Rings in Längsrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist. Mit anderen Worten kann der O-Ring durch das Verschieben der Hülse relativ zum O-Ring an verschiedenen Positionen der Hülse mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sein. Mit sich veränderndem Durchmesser der Hülse verändert sich die Position des O-Rings in radialer Richtung.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Fluidleitung mit einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung, wobei der Stöpsel und der O-Ring in den Innendurchmesser der Fluidleitung einschiebbar sind, wobei der O-Ring zum Abdichten eines Endes der Fluidleitung ausgebildet ist. Die zuvor genannten Eigenschaften und Vorteile lassen sich auf eine druckdicht zu verschließende Fluidleitung übertragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fluidleitung ein Schlauch. Die zuvor genannten Eigenschaften und Vorteile lassen sich auf einen druckdicht zu verschließenden Schlauch übertragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fluidleitung ein Rohr. Die zuvor genannten Eigenschaften und Vorteile lassen sich auf ein druckdicht zu verschließendes Rohr übertragen.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Druckprüfstand mit einer erfindunsgemäßen Fluidleitung, wobei die Fluidleitung durch den Druckprüfstand mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagbar ist. Druckprüfstände werden beispielsweise für Sicherheitskontrollen und bzw. oder Dichtigkeitsprüfungen von Fluidleitungen und bzw. oder Verbindungen von Fluidleitungen benötigt. Auf vorteilhafte Weise kann ein Druckprüfstand unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung schnell und bzw. oder ohne erheblichen Kraftaufwand zum druckdichten Verschließen der Fluidleitung eingerichtet werden. Die Verschlussvorrichtung bzw. der O-Ring unterliegt aufgrund der zuvor genannten Eigenschaften keinem bzw. nur einem geringen Verschleiß, weshalb die Verschlussvorrichtung ohne einen Wechsel von verschleißbehafteten Bauteilen vielfach zum druckdichten Verschließen von Fluidleitungen an dem Druckprüfstand verwendet werden kann. Hierdurch können die Kosten zum Betrieb des Druckprüfstands geringgehalten werden.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich oder in einer beliebigen technisch sinnvollen Kombination auch untereinander jeweils mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 und bzw. oder den übrigen unabhängigen Ansprüchen 11 und 14 kombinierbar sind.
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Anhand der Zeichnungen werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung aus 1 mit einer Fluidleitung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung aus 2 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels, wobei die Fluidleitung druckdicht verschlossen ist.
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Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in zylindrischen Koordinaten mit einer Längsachse X und einer zur Längsachse X senkrecht ausgerichteten radialen Richtung R.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Die Verschlussvorrichtung 1 weist einen zylindrisch geformten Stöpsel 2, einen O-Ring 3 und ein Mittel zum Bewegen des O-Rings 4 auf. Das Mittel zum Bewegen des O-Rings 4 weist eine Hülse 5 und einen Flansch 8 auf. Die Hülse 5 umschließt den Stöpsel 2 in einem Teilbereich. Die Hülse 5 weist einen ersten Durchmesser D1 und einen zweiten Durchmesser D2 auf, wobei sich der erste Durchmesser D1 in einem Längsabschnitt der Hülse 5 auf den Durchmesser D2 erweitert. Der O-Ring 3 ist in 1 auf dem ersten Durchmesser D1 der Hülse 5 angeordnet. Der O-Ring 3 befindet sich in einer ersten radial inneren Position.
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Die Verschlussvorrichtung 1 weist außerdem einen ersten Endanschlag 6 und einem zweiten Endanschlag 7 auf, zwischen denen das Mittel zum Bewegen des O-Rings 4 ist in Längsrichtung X verschiebbar ist. Das Mittel zum Bewegen des O-Rings 4 ist mit dem Flansch 8 über zwei Führungsstifte 9 in radialer Richtung R geführt. Die Führungsstifte 9 verbinden den ersten Endanschlag 6 und den zweiten Endanschlag 7 miteinander. Die Führungsstifte bestimmen somit den Abstand des ersten Endanschlags 6 und des zweiten Endanschlags 7 zueinander.
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2 zeigt die Verschlussvorrichtung 1 aus 1 mit einer Fluidleitung 10 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Die Verschlussvorrichtung 1 ist mit dem Stöpsel 2 in ein offenes Ende der Fluidleitung 10 eingeschoben. Der erste Endanschlag 6 begrenzt den Weg, mit dem die Verschlussvorrichtung 1 die Fluidleitung 10 eingeschoben werden kann, indem das Ende der Fluidleitung 10 an dem ersten Endanschlag 6 anliegt. Der O-Ring 3 ist auf dem ersten Durchmesser D1 der Hülse 5 angeordnet, sodass der O-Ring 3 in der ersten radial inneren Position angeordnet ist. Das Außenmaß des O-Rings 3 in der ersten radial inneren Position ist kleiner als der Innendurchmesser der Fluidleitung 10. Ein Kontakt bzw. eine Reibung beim Einschieben der Verschlussvorrichtung 1 in die Fluidleitung 10 zwischen der Fluidleitung 10 und dem O-Ring 3 wird so vermieden. Es liegt eine Spielpassung zwischen dem O-Ring 3 und dem Innendurchmesser der Fluidleitung 10 vor.
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3 zeigt die Anordnung der Verschlussvorrichtung 1 und der Fluidleitung 10 aus 2, wobei das Mittel zum Bewegen des O-Rings 4 in Längsrichtung X derart angeordnet ist, dass der O-Ring 3 auf dem zweiten Durchmesser D2 der Hülse 5 angeordnet ist. Der O-Ring 3 ist in der zweiten radial äußeren Position angeordnet. Verglichen zu 2 ist die Hülse 5 in Längsrichtung X verschoben, wobei die Hülse 5 relativ zum O-Ring 3 bewegt worden ist. Durch eine Erweiterung des ersten Durchmessers D1 auf den zweiten Durchmesser D2 in dem Längsabschnitt der Hülse 5, auf dem der O-Ring 3 angeordnet ist, hat sich die Position des O-Rings 3 von der ersten radial inneren Position auf die zweite radial äußere Position verändert, wobei die erste radial innere Position dem ersten Durchmesser D1 und die zweite radial äußere Position dem zweien Durchmesser D2 zugeordnet ist. Der in 2 verbleibende Zwischenraum zwischen dem Stöpsel 2 und dem Innendurchmesser der Fluidleitung 10 wird abgedichtet, indem der O-Ring 3 durch die Hülse 5 mit den zweiten Durchmesser D2 nach außen gedehnt und an die Innenwand der Fluidleitung 10 gedrückt wird. Die Fluidleitung 10 ist durch die Verschlussvorrichtung 1 druckdicht verschlossen.
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Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
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- 1
- Verschlussvorrichtung
- 2
- Stöpsel
- 3
- O-Ring
- 4
- Mittel zum Bewegen des O-Rings
- 5
- Hülse
- 6
- Erster Endanschlag
- 7
- Zweiter Endanschlag
- 8
- Flansch
- 9
- Führungsstift
- 10
- Fluidleitung
- D1
- erster Durchmesser
- D2
- zweiter Durchmesser
- R
- radiale Richtung
- X
- Längsachse