DE1425430B2 - Ventilkupplung für Druckmittelleitungen - Google Patents

Description

mittel bereits nach geringfügigem Öffnen der Ventile in Verbindung stehender Druckraum vorgesehen ist und der sich dort bildende Druck auf den Kolben und den mit diesem verriegelten Kupplungsstecker beim Kupplungsvorgang eine Ausgleichskraft ausübt.

Dieser Kupplungsaufbau hat den Vorteil, daß die dichtende Verbindung zwischen Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker bereits herbeigeführt ist, bevor sich die Absperrventile öffnen. Auseinandertreibende Kräfte können damit nicht mehr wirksam werden. Der federbelastete Kolben, der von dem Druck in dem Druckraum beeinflußt wird, wird dazu benutzt, die Verbindung der Kupplungshälften zu unterstützen. Die Ventilkupplung nach der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß sie wahlweise von Hand beliebig langsam geöffnet werden kann, daß sie aber auch auseinanderreißbar ist, ohne daß Leckverluste oder eine Beschädigung der Kupplung zu erwarten sind.

Da die Ventile von Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker und die nach dem öffnen der Ventile auf Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker wirkenden Kräfte durch den Druck des Druckmittels selbst ausgeglichen werden, ist die Kupplung nicht von der Größe des Druckes in der Druckmittelleitung abhängig; beim Verbinden und Trennen von Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker brauchen unabhängig von dem Leitungsdruck nur die von den Federn und der Reibung verursachten Kräfte überwunden zu werden.

Aus der deutschen Patentschrift 1 088 770 ist zwar bereits eine Steckkupplung für hohe Drücke bekannt, welche mit einem Druckraum versehen ist, der eine Druckkompensation herbeiführt. Diese Kupplung ist aber mit einem Bajonettverschluß versehen und gestattet deshalb nicht das einfache Zusammenstecken der Kupplungshälften. Drehbewegungen und Verdrehungen der Kupplungshälften gegeneinander sind jedoch unerwünscht, da sie eine stärkere Beobachtung des Zusammensteck- oder Trennvorganges erforderlich machen. Ohne Drehbewegung der Kupplungshälften gegeneinander ist diese Kupplung nicht brauchbar.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckraum zwischen zwei entgegen-" gesetzt verlaufenden radialen Stufen des Hülsenteiles und des hülsenförmigen Kolbens gebildet. Dieser Aufbau ist äußerst einfach und unempfindlich.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der hülsenförmige Kolben in Axialrichtung federnd an der Kupplungsmuffe abgestützt und ist eine zwisehen dem Kupplungsstecker und dem Kolben wirkende Anschlagverbindung vorgesehen, die beim Einführen des Kupplungssteckers den Kolben mitnimmt und dadurch die Verriegelungsvorrichtung betätigt. Die wirksame Druckfläche des Kolbens in dem Druckraum ist dabei so bemessen, daß die Ausgleichskraft in einem vorgegebenen Verhältnis zu der bei geöffneten Ventilen vom Druckmittel auf die Kupplung ausgeübten Trennkraft steht.

Als besonders vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Kolben zwischen zwei Hülsenteilen angeordnet ist, wobei in dem äußeren Hülsenteil weitere Sperrkugeln gelagert sind, die bis zur Endöffnungsstellung der Ventile in einer Nut der Verriegelungshülse anliegen und dann in eine ringförmige Ausnehmung des Kolbens gleiten, wonach die Verriegelungshülse neben den ersten Sperrkugeln auch die zweiten Sperrkugeln in ihrer entsprechenden Aufnahmenut hält.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen 2 + 2 Kupplungsstecker nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Kupplungsmuffe nach der Erfindung,

F i g. 3 einen senkrechten Teilschnitt der Kupplung bei Beginn des Ineinanderschiebens von Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker,

F i g. 4 die zusammengesteckte Kupplung in dem Stadium des Aufeinandertreffens der selbstschließenden Ventile,

F i g. 5 die zusammengesteckte Kupplung im Endstadium des Zusammensteckens.

Der Kupplungsstecker 10 ist, wie sich aus Fig. 1 ergibt, von hülsenförmiger Gestalt mit einer axial nach außen geführten Bohrung 12.

Die Außenwandung der Hülse ist am einen Ende mit Schraubenschlüsselflächen 14 versehen, während das entgegengesetzte Ende eine Zylinderfläche 16 aufweist, die in eine Kegelfläche 18 ausläuft. In die Oberfläche 16 ist eine ringförmige Nut 20 mit kegeligen Flanken eingearbeitet. Weiterhin ragt aus der Oberfläche 16 ein ringförmiger, radialer Vorsprung 22.

Die Bohrung 12 am Ende mit den Schlüsselflächen 14 ist mit einem Anschlußgewinde 24 für einen Verbindungsschlauch versehen. Durch das andere offene Ende ist der Ventilkörper des Kupplungssteckers 10 zugänglich.

In die Bohrung ist ein Zylinderelement 26 angebracht, das aus einem Zylinderteil mit einer inneren Zylinderfläche 28 und einer äußeren Zylinderfläche 30 besteht. Die Fläche 30 ist von der Wand der Bohrung 12 auf Abstand gehalten und gestattet dem Betriebsmittel den Durchfluß. Eine Ausnehmung 32 im Zylinderelement 26 ist zu einer Kammer 34 hin offen, die von der Innenfläche 28 und dem Ventilverschlußstück 48 begrenzt ist. Das Zylinderelement 26 wird in der Bohrung 12 des Kupplungssteckers von einem dreispeichigen Träger 36 gehalten, der zwischen einem Anschlag 38 und einem Sprengring 40 axial unbeweglich festgelegt ist.

In einer Nut 44 der Bohrungswand 12 sind nahe dem offenen Einsteckende eine ringförmige Dichtung 44 und ein Befestigungsteil eingesetzt. Ferner weist die Bohrung 12 einen kegeligen Ventilsitz 46 auf, mit dem das Ventilverschlußstück 48 zusammenwirkt. Dieses Ventilverschlußstück 48 setzt sich aus einem Ventilkörper, der in einer Nut einen Dichtungsring 54 und einen Befestigungsring haltert, und einer axial verlaufenden, mit einer Bohrung 62 versehenen Verlängerung 50 zusammen. Der Dichtungsring 54 führt dabei eine Abdichtung gegenüber der Zylinderfläche 28 des Zylinderelementes 26 herbei. Der als ein Kolben wirkende Ventilkörper 52 ist außerdem mit einem in einer weiteren Nut angeordneten elastischen Ventildichtungsring 56 und einem Befestigungsring 58 für diesen Dichtungsring versehen. Der Dichtungsring 56 liegt an dem Ventilsitz 46 dichtend an, wenn das Ventilverschlußstück 48 in der in F i g. 1 gezeigten Lage ist.

Da auch der Befestigungsring 58 kegelig ist, legt er sich ebenfalls an die Oberfläche des Ventilsitzes an.

Innerhalb des Ventilkörpers 52 ist eine Ausnehmung 60 vorgesehen, in die eine aus der Ausnehmung

sammenschieben nimmt die Fläche 22 den Kolben 100 nach rechts mit. Die kegelige Hülsenfläche 140 drückt darauf die Kugeln 110 einseitig in die Aussparung 20. Bei fortgesetztem Zusammenschieben werden die Kugeln 110 auf der Kugellagerfläche 148 axial ausgerichtet, wobei die Fläche 148 die Kugeln in der Aussparung 20 hält und eine zwangläufige Verbindung zwischen dem Kolben 100 und dem Kupplungsstecker 10 schafft. F i g. 4 zeigt den Steckzustand beim Aufeinanderstoßen der Verlängerungen 50, 50' vor dem Abheben der Ventile. Dabei werden die Kugeln 110 von der Fläche 148 fest in der Aussparung gehalten.

Beim weiteren axialen Gegeneinanderverschieben von Kupplungsstecker 10 und Kupplungsmuffe 68 werden die Ventilsitze 46 und 46' weiter aufeinander zu bewegt, während die Ventilkörper noch in Ruhe bleiben. Sie werden erst bei weiterem Verschieben über die Verlängerungen 50, 50' abgehoben. Das Druckmittel fließt dann an den Dichtungsringen 56 und 56' vorbei in die offenen Enden der Bohrungen der verbundenen Teile. Da die Öffnung 96 nun dem Druck des Druckmittels ausgesetzt ist, strömt dieses in die Kammer 99, die von der Fläche 94, dem Ansatz 90, dem Kolben 100 und dem Kopfstück 102 begrenzt ist. Durch den Eintritt des Druckmittels in die Kammer 99 liegen die Druckkräfte an der wirksamen Druckfläche des Kolbens 100 und bewirken eine Bewegung des Kolbens zur rechten Seite der Zeichnung hin.

Die Verbindung nach der Erfindung schafft vor der Öffnung der Ventile eine zwangläufige Verbindung zwischen den Teilen auf Grund des gegenseitigen Eingriffs des Kolbens in den Kupplungsstecker 10 durch die Kugeln 110 und die Aussparung 20. Sobald sich die Ventile 48 und 48' öffnen, wirken die Kräfte des Druckmittels in den Bohrungen von Kupplungsstecker und -muffe, die deren Trennung anstreben, auch auf die wirksame Druckfläche des Kopfstückes 102; damit werden die Kräfte des Druckmittels von der axialen, von dem Druckmittel auf der Druckseite des Kopfstückes wirkenden Kraft ausgeglichen. Bei der Auslegung der Fläche der wirksamen Druckseite des Kolbens 100 ist es erwünscht, daß die axiale, durch das Druckmittel auf den Kolben wirkende Kraft nach rechts etwa gleich den Kräften ist, die auf eine Trennung der Kupplungsteile hinwirken, wobei der Kolben eine Ausgleichswirkung schafft, die ein Verbinden und Lösen der Kupplung von Hand ohne Rücksicht auf die Größe des Druckes ermöglicht.

Nach der Öffnung der Ventile 48 und 48' werden Kupplungsstecker und -muffe weiter zusammengedrückt. Damit vergrößert sich das Volumen der Zylinderkammer 99, weil sich der Kolben 100 nach rechts bewegt. Die Strömung des Mediums durch die Öffnung 96 in die Kammer reicht jedoch aus, um den Druck in der Kammer 99 und infolgedessen die Aus-" gleichswirkung während der Verbindung aufrechtzuerhalten. Das gegenseitige Verriegeln von Kupplungsstecker und -muffe erfolgt, wenn die Nut 118 mit den Kugeln 124 in einer Ebene liegen. Dabei wird die von der Feder 128 auf die Schiebehülse 130 wirkende Vorspannung die rechte Kegelfläche der Ausnehmung 142 veranlassen, die Kugeln 124 in die Nut 118 zu drücken und die Kugellagerfläche 150 auf die Kugeln 124 axial auszurichten, so daß die zwangläufige Verbindung zwischen den Kugeln 124 und dem Kolben 100 aufrechterhalten bleibt. Die Bewegung der Schiebehülse 130 nach links ist durch das Anlegen des Sprengringes 134 an einen Vorsprung 135 begrenzt.

Die endgültige Verbindung ist in F i g. 5 gezeigt, in der die Ventile vollständig offen sind und ein ungehinderter Durchfluß des Druckmittels durch die Bohrungen von Stecker und Muffe erfolgt. Die von dem Kolben 100 geschaffene Ausgleichswirkung ist bei geöffneten Ventilen 48 und 48' und bestehendem Druck im ganzen System ständig wirksam. Das Trennen von Kupplungsstecker 10 und Kupplungsmuffe 68 kann von Hand oder durch Abreißen bewerkstelligt werden. Beim Trennen von Hand wird die Schiebehülse 130 erfaßt und nach rechts (F i g. 5) geschoben bis die Ausnehmung 142 mit den Kugeln 124 in einer Ebene liegt. Die Ausrichtung der Ausnehmung 142 auf die Kugeln 124 ermöglicht der rechten Kegelseite der Nut 118, die Kugeln unter Lösung des Verschlusses zwischen Stecker und Muffe in die Ausnehmung 142 zu drücken, Stecker und Muffe können dann auseinandergezogen werden. Die Aufeinanderfolge der Handgriffe beim Trennen verlaufen umgekehrt wie beim Zusammensetzen. So gleicht der Kolben 100 auch die bei der Trennung auf Stecker und Muffe einwirkenden Kräfte aus und ermöglicht es, die Geschwindigkeit der Trennung zu steuern.

Die Kupplung eignet sich auch als sogenannte Abreißkupplung, z. B. für landwirtschaftliche Zugmaschinen, wo bei einer vorbestimmten axialen Zugkraft auf den Stecker dieser und die Muffe ohne Zerstörung der Kupplung voneinander automatisch getrennt werden müssen. Hierbei wird die Schiebehülse 130 in einer Halterung befestigt und der Stecker 10 wird mit dem Teil des Druckmittelsystems verbunden, der die axiale Zugkraft auf die Verbindung hervorbringt. Eine nach links gerichtete axiale Zugkraft auf den Stecker (F i g. 5) drückt bei fester Hülse die Feder 128 zusammen, wobei die auftretende axiale Kraft den Stecker und die Muffe veranlaßt, sich in bezug auf die Hülse nach links zu verschieben. Die Bewegung nach links setzt sich fort bis die Kugeln 124 mit der Aussparung 142 in einer Ebene liegen. Darauf drückt die rechte Kegelfläche der Nut 118 die Kugeln radial nach außen in die Ausnehmung 142 und löst so die Verriegelung zwischen dem Stekker 68 und dem Kolben 100. Bei dem weiteren Verschieben des Steckers 10 nach links beginnen sich Stecker und Muffe zu trennen. Wenn schließlich die Kugeln 110 mit der Ausdrehung 138 in einer Ebene liegen, werden sie von der rechten Kegelfläche in der Aussparung 20 radial nach außen gedrückt, und das Einsteckteil ist von dem Kolben 100 vollständig gelöst.

Wenn es erwünscht ist, kann die wirksame Fläche der Druckseite der Ventildichtungsringe 56 etwas größer als die wirksame Druckfläche der Dichtungsringe 54 gemacht werden, wobei der Druck des Druckmittels dazu ausgenutzt werden kann, die Ventile geschlossen zu halten. In gleicher Weise kann die wirksame Fläche der Druckseite des Kopfstückes 102 etwas größer als die Fläche gemacht werden, die, nach Öffnung der Ventile, dem Druck des Druckmittels in Stecker und Muffe ausgesetzt ist, wobei über den Kolben 100 ein noch leichteres Verbinden der Teile möglich ist. Eine solche Verwendung von Flächendifferenzen zur geringfügigen Verschiebung eines tatsächlich ausgeglichenen Zustandes macht es erfor-

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