DE2913302A1

DE2913302A1 - Schlauch-steckkupplung

Info

Publication number: DE2913302A1
Application number: DE19792913302
Authority: DE
Inventors: Walter L Carpenter
Original assignee: Baxter Travenol Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1979-11-22
Also published as: FR2426203B1; JPS54152221A; GB2021223B; CA1103721A; US4198080B1; GB2021223A; DE7909593U1; JPS6110713B2; DE2913302C2; FR2426203A1; US4198080A

Description

Baxter Travenol Laboratories, Inc.

Deerfield, 111., V. St-. A. ³· April 1979

Schlauch-Steckkupplung

Die Erfindung betrifft eine Schlauch-Steckkupplung, bestehend aus einem äußeren Muffenelement und einem inneren Steckelement, von denen letzteres mit einer umlaufenden Außennut versehen und unter Herstellung einer Abdichtung teleskopartig in eine Bohrung des äußeren Muffenelements einsteckbar ist, das seinerseits Arretiermittel aufweist, die zurückziehbar in die umlaufende Außennut einzutreten und die beiden Kupplungselemente in ihrem teleskopartig zusammengesetzten Abdichtzustand festzuhalten vermögen.

Steckkupplungen für Flüssigkeitsleitungen und dgl. sind an sich bekannt; ein bekanntes Beispiel für solche Kupplungen ist der sog. "Hansen-Connector". Beispiele für derartige Kupplungen finden sich auch in den US-PSen 2 518 542, 2 761 469, 3 245 423 und 3 351 362.

Eine typische Ausführungsform einer solchen Steckkupplung umfaßt ein inneres Steckelement und ein äußeres Muffenelement, von denen ersteres zur Herstellung der gewünschten Leitungsverbindung unter Abdichtung teleskopartig in eine Bohrung des äußeren Muffenelements einsteckbar ist. Die Verbindung wird dabei durch eine Anzahl von auf Abstände verteilten Metallkugeln aufrecht-

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erhalten, welche durch die Wand der Bohrung des Muffenelements hindurchragen und in eine außenseitige, umlaufende Nut des inneren Steckelements einrasten. Die Kugeln werden dabei in ihrer nach innen vorstehenden Stellung durch eine äußere Hülse oder Manschette festgehalten, die am Muffenelement angeordnet ist und die Kugeln nach innen drängt. Zum Verbinden und Trennen der Kupplung wird die Außenhülse axial verschoben, so daß sie die Kugeln freigibt und diese sich in Auswärtsrichtung zurückziehen können; in dieser Stellung der Kugeln kann dann das Innenelement in das Außenelement eingeschoben oder aus ihm herausgezogen werden.

Steckkupplungen dieser Art eignen sich für viele Anwendungsgebiete, einschließlich medizinischer, einmal benutzbarer Vorrichtungen, wie Dialysatoren oder Oxygenatoren für Blut. Während derartige Steckkupplungen bisher aus Metall, wie Messing, rostfreier Stahl o.dgl., hergestellt wurden, erweist es sich im Fall von einmal benutzbaren Vorrichtungen der erwähnten Art als wünschenswert, eine Steckkupplung vorzusehen, bei welcher mindestens eines der Kupplungselemente, typischerweise das innere Steckelement, aus einem kostensparenden Kunststoff geformt ist, damit das Steckelement nach Benutzung der wegwerfbaren Vorrichtung nicht ausgebaut und erneut gebrauchsbereit gemacht zu werden braucht.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich beim Formen eines solchen Steckelements einige Schwierigkeiten ergeben. Beispielsweise ist es häufig schwierig, das innere Steckelement maßhaltig zu formen, weil der vergleichsweise dicke Kunststoffabschnitt zwischen seiner umlaufenden Außennut und seinem Vorderende, der genau

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eingehaltene Abmessungen besitzen sollte, beim Abkühlen des Materials einem Werfen, Verziehen und Schrumpfen unterliegt. Infolgedessen ergeben sich bei der Fertigung zahlreiche Teile, die infolge einer möglichen Undichtigkeit den Fertigungsanforderungen nicht genügen.

Wenn man nun Kunststoff vom Außenbereich des dicken Abschnitts entfernt, kann eine zweite umlaufende Nut ausgebildet werden, die eine ähnliche Funktion besitzt wie die erste umlaufende Nut zur Aufnahme der Arretierkugeln des äußeren Muffenelements. Wenn die Kugeln in diese zweite Nut eintreten, kann die Kupplung scheinbar verriegelt sein, ohne jedoch tatsächlich die nötige Abdichtung herzustellen, so daß Undichtigkeit auftritt.

Die Erfindung sieht die Schaffung eines Innen-Steckelements für eine Steckkupplung vor, bei welchem der dicke Kunststoffabschnitt im Bereich des Vorderendes dünner ausgebildet sein kann, so daß Kunststoff eingespart wird und die nachteiligen Maßabweichungen, die häufig bei dicken geformten Kunststoffteilen auftreten, vermieden werden, während gleichzeitig die Möglichkeit für einen fehlerhaft verriegelten Kupplungszustand, in welchem keine Abdichtung hergestellt ist, weil die Halte- oder Arretierkugeln in den falschen Bereich des Innenelements vorstehen, vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten, wegwerfbaren Schlauch-Teleskop- oder -Steckkupplungselement, das vorteilhaft betriebssicher und so kostengünstig ist, daß es nach einmaliger Benutzung ohne weiteres weggeworfen werden kann.

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Diese Aufgabe wird bei einer Steckkupplung der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das innere Steckelement zwischen der umlaufenden Außennut und seinem dem äußeren Muffenelement zugewandten Vorderende einen vertieften bzw. ausgesparten Abschnitt sowie in diesem vorgesehene Rippen in einer solchen Lage aufweist, daß sie einen Eintritt der Arretiermittel in den ausgesparten Abschnitt zu verhindern vermögen.

Der gewünschte ausgesparte (recessed) Bereich kann somit am inneren Steckelement vorgesehen werden, wodurch bei diesem Gewicht und Material eingespart und zudem die vorher geschilderten Probleme beim Formen vermieden werden, so daß das Steckkupplungskonzept auf kostensparende Kunststoff-Formteile übertragbar ist, ohne daß damit die Gefahr eines fehlerhaft verriegelten und zu Undichtigkeit führenden Kupplungszustands verbunden wäre.

Vorzugsweise bestehen die Arretiermittel aus mehreren radial angeordneten, in einer entsprechenden Anzahl von Bohrungen im Außenelement angeordneten Kugeln, die mittels einer vom Muffenelement getragenen Schiebehülse oder -manschette nach innen in Sperreingriff mit der umlaufenden Außennut des Innen-Steckelements gedrückt werden können. Die Schiebehülse ist in die Kugelsperrstellung durch Feder vorbelastet, kann jedoch in Axialrichtung von den Kugeln weggezogen werden, so daß sich diese nach außen verlagern können und das Einstecken des Steckelements in das Muffenelement bzw. das Herausziehen aus letzterem zulassen.

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Die vorzugsweise in Längsrichtung über das Steckelement verlaufenden Rippen sind insbesondere in einer der Zahl der Kugeln nicht entsprechenden Zahl vorhanden, damit die Steckkupplung typischerweise nicht geschlossen werden kann, wenn auch nur eine Kugel durch eine Rippe aus ihrer Einraststellung herausgedrängt ist. Vorzugsweise sind die Rippen so angeordnet, daß in jeder Winkellage zwischen Außen- und Innenelement mindestens zwei Kugeln radial nach außen verlagert sind. In diesem Zustand kann sich die äußere Sperr- oder Schiebehülse für die Kugeln nicht in die Schließstellung verschieben, wodurch dem Benutzer eine deutliche Anzeige dafür geboten wird, daß die Steckkupplung nicht geschlossen bzw. eingerastet ist.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Steckkupplung in ihrem geschlossenen und eingerasteten Zustand,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung, in welcher Außen- und Innen-Steckelement zwar teleskopartig zusammengesteckt, aber nicht verriegelt sind,

Fig. 3 einen in etwas vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch die Steckkupplung im Zustand gemäß Fig. 1,

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Fig. 4 eine teilweise im Schnitt gehaltene

Seitenansicht der voneinander getrennten Kupplungselemente kurz vor dem Zusammenstecken,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnelnde Darstellung der

Kupplungselemente im Zustand gemäß Fig. 2 und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig.

Die in der Zeichnung dargestellte Steckkupplung umfaßt ein Außensteck- bzw. Muffenelement 10 und ein Innen-Steckelement 12, die jeweils mit einer Bohrung 14, 16 versehen sind, welche von einem Strömungsmittel durchströmbar ist, wenn die Kupplungselemente im Zustand nach Fig. 1 zusammengesteckt und unter Herstellung einer Abdichtung arretiert sind.

Die Enden 20, 18 der beiden Elemente 10 bzw. 12 sind mit passenden Schläuchen oder einer Vorrichtung, etwa einem Dialysator oder Oxygenator, verbindbar. Beispielsweise kann das Muffenelement 10 mit einer Leitung zur Lieferung von Dialyselösung von einem passenden Vorrat verbunden sein, während das Steckelement an seinem Ende 18 mit einer flexiblen Schlauchleitung in Verbindung steht, die z.B. zu einem Dialysator geeigneter bekannter Bauart führt. Wahlweise können die Elemente 10, 12 an Leitungen angeschlossen sein, die einmal zu einem Blutoxygenator oder einer künstlichen Niere und zum anderen zu einer Arterie oder Vene eines Patienten führen. In weiterer Abwandlung können ein oder beide Kupplungselemente 10, 12 an der Außenwand einer Vorrich-

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tung, etwa eines Dialysators oder Oxygenators, angeformt sein.

Das innere Steckelement 12 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff-Formteil mit einer umlaufenden Außennut 20, die in Längsrichtung abgewinkelte Seitenflanken 22, 2 4 aufweist. Zwischen der Nut 20 und dem Vorderende 26 des Steckelements 12 ist ein vertiefter bzw. ausgesparter Abschnitt 28 vorgesehen, der von Rippen 30 überspannt wird, die eine im wesentlichen den in Radialrichtungen äußersten Abschnitten der Nutflanke 24 entsprechende Höhe besitzen.

Die parallel zueinander verlaufenden Rippen 30 erstrecken sich in Längsrichtung über den ausgesparten Abschnitt 28, wobei sie bei der dargestellten Ausführungsform gemäß Fig. 6 in Winkelabständen von 90° um das Steckelement 12 herum verteilt sind, so daß vier Rippen 30 vorhanden sind. Andere Zahlen und Formen der Rippen, etwa kreisförmige, um das Steckelement umlaufende Rippen, liegen jedoch ebenfalls innerhalb des Rahmens der Erfindung.

In der Nähe des Vorderendes 26 des inneren Steckelements 12 ist eine abgewinkelte, kreisförmige Dichtfläche 32 vorgesehen.

Gemäß Fig. 3 ist das Steckelement 12 teleskopartig in die Bohrung 34 des Außen- bzw. Muffenelements 1O einsteckbar. Im Abdichtzustand gemäß Fig. 3 liegt die Dichtfläche 32 an einem in die Bohrung 34 eingesetzten O-Ring 36 an, wenn der Dichtzustand hergestellt ist.

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Das Muffenelement 10 enthält eine Reihe von Kugeln 38, die in Taschen 40 sitzen, welche nach außen hin offen und so dimensioniert sind, daß die Kugeln 38 bei einwandfrei eingesetztem Steckelement 12 teilweise in die Bohrung 34 hinein verlagerbar sind, um unter Verriegelung des Steckelements in die umlaufende Außennut 20 einzugreifen. Die Kugeln 38 werden in ihrer Arretierstellung durch eine Schiebehülse 44 festgehalten, die durch eine Feder 41 in eine Stellung vorbelastet ist,in welcher ihre Innenfläche 42 an den Außenabschnitten der Kugeln 38 angreift und diese in ihrer radial nach innen verschobenen Stellung hält, in welcher sie zur Aufrechterhaltung des dichtenden Arretierzustands in die Außennut 20 hineinragen.

Wenn das innere Steckelement 12 in das äußere Muffenelement 1O eingesteckt oder aus ihm herausgezogen werden soll, wird die Schiebehülse 44 lediglich gegen die Kraft der Schraubenfeder 41 axial verschoben, bis die Kugeln 38 von der Schiebehülse 44 freigegeben werden. Beim Herausziehen des Steckelements 12 werden die Kugeln 38 somit durch die Schrägflanke 24 oder beim Einstecken des Steckelements 12 in das Muffenelement 10 durch die Flanke 32 nach außen verdrängt, worauf die Schiebehülse 44 freigegeben werden kann, so daß sie durch die Feder 41 in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wobei die Kugeln 38 durch eine schräge Ringfläche 46 nach innen verdrängt werden. Wenn das Steckelement 12 einwandfrei in das Muffenelement 10 eingesetzt ist, greifen die Kugeln wieder in die umlaufende Nut 20 ein, so daß die beiden Kupplungselemente in ihrem abgedichteten Arretierzustand festgehalten werden.

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Ein Sicherungsring 48 dient zur Halterung der Schiebehülse 46 auf dem Muffenelement 10.

Aufgrund des Vorhandenseins der in ihrer bevorzugten Anordnung dargestellten Rippen 30 können nicht alle Kugeln 38 gleichzeitig in den ausgesparten Abschnitt 28 eintreten, wenn versucht wird, die Steckkupplung bei über diesem Abschnitt liegenden Kugeln 28 zu arretieren. Infolgedessen kann auch die Schiebehülse 44 in diesem Fall nicht durch die Feder 41 in ihre Schließstellung über den Kugeln 38 verschoben werden. Aus diesem Grund wird auch die Möglichkeit für einen fehlerhaft arretierten Zustand ausgeschaltet, da die teilweise zurückgezogene Schiebehülse 44 gemäß Fig. 2 eine Sichtanzeige für einen nicht arretierten Zustand der Steckkupplung bietet. Wenn dann die Schiebehülse 44 weiter zurückgezogen wird und die beiden Kupplungselemente 10, 12 weiter zusammengedrückt werden, wird im Normalfall der einwandfrei abgedichtete Arretierzustand gemäß Fig. 1 und 3 erreicht.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen die erfindungsgemäße Steckkupplung in ihrem zusammengesteckten, aber unverriegelten Zustand, in welchem die Rippen 38 die Schiebehülse 44 daran hindern, die Arretierstellung einzunehmen. In diesem speziellen Fall werden einige Kugeln 38 durch die Rippen 30 an einer EinwärtsVerlagerung gehindert, während sich einige Kugeln 38 nach innen bewegen können. Die nicht nach innen verschobenen Kugeln verhindern jedoch einwandfrei eine Verschiebung der Schiebehülse 44 in ihre Arretierstellung über den Kugeln 38.

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Als Ergebnis der beschriebenen Erfindung wird es möglich, für die Kupplungselemente, insbesondere aber für das innere Steckelement 12, das an einmal benutzbare Bauteile einer medizinischen Vorrichtung der vorher genannten Art angeschlossen sein kann, kostensparende Kunststoff-Formteile zu benutzen. Beispielsweise kann das Steckelement 12 an eine künstliche Niere, an einen Oxygenator oder einen Kardiotomiebehälter o.dgl. angeschlossen sein, wobei große Kosteneinsparungen für die Steckkupplung ohne Beeinträchtigung der Betriebszuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Dichtungs-Steckkupplung erzielt werden.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Baxter Travenol Laboratories, Inc. Möhlstraße 37

jz- τ ι -π ■> τ, ^ „ D-8000 München

Deerfield, 111., V.St.A.

Tel.: 089/982085

Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

AO-815

3. April 1979 Patentansprüche

Schlauch-Steckkupplung, bestehend aus einem äußeren Muffenelement und einem inneren Steckelement, von denen letzteres mit einer umlaufenden Außennut versehen und unter Herstellung einer Abdichtung teleskopartig in eine Bohrung des äußeren Muffenelements einsteckbar ist, das seinerseits Arretiermittel aufweist, die zurückziehbar in die umlaufende Außennut einzutreten und die beiden Kupplungselemente in ihrem teleskopartig zusammengesetzten Abdichtzustand festzuhalten vermögen, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Steckelement (12) zwischen der umlaufenden Außennut (20) um seinem dem äußeren Muffenelement (10) zugewandten Vorderende (26) einen vertieften bzw. ausgesparten Abschnitt (28) sowie in diesem vorgesehene Rippen (30) in einer solchen Lage aufweist, daß sie einen Eintritt der Arretiermittel (38) in den ausgesparten Abschnitt (28) zu verhindern vermögen.

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2. Steckkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Steckelement (12) mehrere längsverlaufende, um den ausgesparten Abschnitt (28) herum auf Abstände verteilte Rippen (30) aufweist.

3. Steckkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß um das innere Steckelement (12) herum vier Rippen auf gleiche Abstände voneinander verteilt angeordnet sind.

4. Innen-Steckelement für eine Schlauch-Steckkupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche und bestehend aus einem äußeren Muffenelement und einem inneren Steckelement, das mit einer umlaufenden Außennut versehen und unter Herstellung einer Abdichtung teleskopartig in eine Bohrung des äußeren Muffenelements einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Steckelement zwischen der umlaufenden Außennut (20) und seinem Vorderende (26) an seiner Außenfläche einen vertieften bzw. ausgesparten Abschnitt (28) aufweist, in welchem Rippenelemente (3O) vorgesehen sind.

5. Steckelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß um den ausgesparten Abschnitt (28) herum mehrere längsverlaufende Rippen (30) in gegenseitigen Abständen angeordnet sind.

6. Steckelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß um den ausgesparten Abschnitt (28) herum vier Rippen (30) auf gleiche gegenseitige Abstände verteilt sind.

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