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Verbindungsstück für ein strömendes Mittel führende Leitungen
Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück für ein strömendes Mittel führende Leitungen mit einem Gehäuse für eine Zylinderbuchse, welche länger als das Gehäuse ist, an beiden Enden aus dem Gehäuse herausragt, koaxial zur Öffnung im Gehäuse verläuft, axial zum Gehäuse verschiebbar ist und durch eine zwischen dem Gehäuse und einer Schulter auf der Zylinderbuchse befindliche Feder im Gehäuse nach vorne gepresst wird. Sie bezieht sich vor allem auf Endverbindungsstücke für Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe führende trennbare Leitungen, wie sie beispielsweise bei Eisenbahnwagen zur Beförderung von Dampf oder Luft verwendet werden.
Derartige Verbindungsstücke müssen unter jedem Ende eines Eisenbahnwagens in starrer Verbindung mit der Kupplung befestigt sein, um eine automatische Verbindung mit einem gegenüberliegenden Verbindungsstück, welches an dem benachbarten Wagen befestigt ist, zu bewirken. Hiezu sind die zu verbindenden Teile mit je einer Manschette oder einem andern ringförmigen Element aus federelastischem Material, wie z. B. Gummi, versehen, um die beiden aneinandergrenzenden Teile der Leitung dicht zu verbinden. Diese Manschetten nützen sich normalerweise schneller ab als irgendein anderer Teil des Verbindungsstückes und werden daher vorzugsweise leicht austauschbar angeordnet. Bei den bisher bekannten Typen von Verbindungsstücken ist eine ziemlich weitgehende Zerlegung des Verbindungsstückes erforderlich, um einen solchen Ersatz durchzuführen.
Das Ziel der Erfindung besteht vor allem darin, ein Verbindungsstück zu schaffen, das einen raschen Ersatz der das strömende Medium führenden Teile ermöglicht, ohne dass ein Entkuppeln der benachbarten Wagen notwendig ist.
Die im folgenden Teil der Beschreibung benützten Ausdrücke "vorne" und "hinten" beziehen sich auf jene Teile des Verbindungsstückes, die einem gegenüberliegenden Verbindungsstück näher liegen bzw. von diesem weiter entfernt sind.
Erfindungsgemäss ist in der Zylinderbuchse ein nach hinten herausziehbarer Zylinder angeordnet und in der Weise befestigt, dass sich sein Vorderende an einer Schulter, welche sich vom vorderen Ende der Zylinderbuchse nach innen erstreckt, und sein hinteres Ende an einer auf dem hinteren Ende der Zylinderbuchse angeordneten Schraubenmutter abstützt und dass die auf der Zylinderbuchse für die Schraubenfeder vorgesehene Schulter durch einen Flansch gebildet ist, welcher in entkuppeltem Zustand des Verbindungsstückes an einer Schulter anliegt, die sich vom vorderen Ende des Gehäuses nach innen erstreckt, wobei an dem vorderen Ende des Zylinders eine zur Abdichtung der Verbindung der miteinander zu kuppelnden Leitungsabschnitte dienende ringförmige Manschette aus elastischem Material angebracht ist,
die bei entkuppelter Stellung des Verbindungsstückes über die Vorderkante der Zylinderbuchse vorspringt.
Vorteilhafterweise ist die hintere Öffnung des Gehäuses durch eine vom hinteren Ende des Gehäuses nach innen vorspringende Schulter begrenzt, an der die anderseits gegen den Flansch der Zylinderbuchse drückende Schraubenfeder abgestützt ist, wobei zumindest eine der am Gehäuse vorgesehenen Schultern von diesem lösbar ist.
Zweckmässigerweise wird die vordere Schulter des Gehäuses durch eine Buchse gebildet, die durch Schraubverbindung mit dem Körper des Gehäuses verbunden ist.
In der bevorzugten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Ansätzen am äusseren Umfang des vorderen Endes der Zylinderbuchse angeordnet, wobei diese Ansätze sich in axialer Richtung erstreckende Innenflächen aufweisen, welche längs eines Umkreises angeordnet sind, der im wesentlichen gleich dem äusseren Umfang des Endteiles der Zylinderbuchse ist, und die Ansätze in axialer Richtung sich erstreckende äussere Oberflächen aufweisen, die längs eines Umkreises angeordnet sind, der kleiner ist als jener der vorderen Öffnung des Gehäuses.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Fig. l zeigt eine perspektivische Ansicht eines gekuppelten, in strichpunktierten Linien dargestellten Kupplungspaares mit erfindungsgemässen Verbindungsstücken, die an den Kupplungsteilen befestigt sind und sich in gekuppelter, Strömungsmittel durchlassender Stellung zueinander befinden. Die Fig. 2 bis 5
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sind Seitenansichten, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriss, von Teilen eines Verbindungsstückes in zerlegtem Zustand, wobei Fig. 2 eine mit einem Innengewinde versehene Befestigungsmutter, Fig. 3 eine Zylinderbuchse, Fig. 4 ein Gehäuse und Fig. 5 eine mit einem Aussengewinde versehene Befestigungsbuchse zeigt. Fig. 6 zeigt einen Seitenriss eines Verbindungsstückes nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie
VI-VI der Fig. 7 und Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6.
Gemäss Fig. l ist unter den Teilen 5 A und 5B einer Eisenbahnwagenkupplung je ein Verbindungsstück 4 A und 4 B angeordnet und an diesen starr befestigt. Jede Kupplung besitzt einen sich nach unten erstreckenden flachen Befestigungsarm 7, an welchem das entsprechende Verbindungsstück 4 A bzw. 4 B mit einem Befestigungsarm 8 des entsprechenden Verbindungsstückgehäuses 9 verbunden ist. Der Befestigungsarm 8 ist ebenfalls flach, wobei die Ebenen seiner Seitenflächen parallel zu der Achse M-M liegen.
Die Achse M-M der Verbindungsstücke 4 A und 4 B ist gegenüber der die Zugachse der Kupplungen 5A und 5 B enthaltenden Vertikalebene um einen Winkel von ungefähr 600 geneigt. Dieser Winkel entspricht dem Schwenkwinkel eines Paares üblicher Klauenkupplungen und ist je nach der jeweiligen Kupplung verschieden zu wählen.
Jedes Verbindungsstück 4 A bzw. 4 B besteht, wie die Fig. 2 bis 7 zeigen, aus dem bereits erwähnten Gehäuse 9, einer Zylinderbuchse 10, die länger ist als das Gehäuse 9 und so, in das Gehäuse eingesetzt, durch dieses hindurchragt, einer im Raum zwischen der Aussenwand 12 der Zylinderbuchse 10 und der Innenwand des Gehäuses 9 angeordneten Feder 11 (Fig. 6 und 7), einem Zylinder 15, der genau in die Zylinderbuchse 10 passt, einer Befestigungsmutter 18, welche ein Schraubengewinde aufweist und auf das hintere Ende der Zylinderbuchse 10 geschraubt werden kann, und einer Befestigungsbuchse 20, die beim Zusammenbau in das vordere Ende des Gehäuses 9 eingebracht wird.
Der Zylinder 15 enthält seinerseits in zusammengebautem Zustand eine Manschette 22 aus Gummi oder einem andern biegsamen plastischen Material und eine Buchse 23 für die Befestigung der Manschette 22 am vorderen Ende der Zylinderbuchse 15.
Der Körper 13 des Gehäuses 9 weist mehrere mit der Achse M-M konzentrische Abschnitte verschiedenen Durchmessers auf. Der Durchmesser des Innengewindes 25 für die Befestigung der Buchse 20 ist kleiner als der grösste Durchmesser des inneren Zylindermantels 26 des Gehäuses 9. Ein etwas abgesetzter Teil 27 begrenzt eine senkrecht zur Längsachse M-M liegende Schulter 28, an die sich in axialer Richtung die Zylinderfläche 29 eines ringförmigen Flansches 31 anschliesst. Die Schulter 28 dient als Widerlager für die Feder 11. Die Zylinderfläche 29 weist eine axiale Nut 32 für die Aufnahme einer Nocke 33 der Zylinderbuchse 10 auf.
Die Wandung 12 der Zylinderbuchse 10 weist in axialer Richtung einen konstanten Innendurchmesser auf und endet in einer ringförmigen nach innen vorspringenden Schulter 35. Die Aussenfläche der Zylinderbuchse 10 ist ebenfalls gleichförmig zylindrisch, mit Ausnahme des ein Gewinde tragenden Teiles 36, der das äusserste hintere Ende der Aussenfläche der Zylinderbuchse bildet, und eines ringförmigen Flansches 37, der sich von der Wand 12 radial nach aussen erstreckt und der in der Längsrichtung derselben ungefähr im ersten Drittel der Länge der Zylinderbuchse, von ihrem vorderen Ende gemessen, angeordnet ist. Die hintere Fläche 38 des Flansches liegt in einer Ebene senkrecht auf die Achse M-M und dient als Widerlager des vorderen Endes der Feder 11.
Die Aussenfläche der Zylinderbuchse 10 besitzt einen Teil 39 von geringfügig grösserem Durchmesser für die genaue Passung des vorderen inneren Umfanges der Feder 11, wodurch die Feder annähernd konzentrisch zu dem Teil 40 kleineren Durchmessers der Buchse 10, der sich von dem Teil 39 nach hinten erstreckt, gehalten wird. Der Teil 40 der Zylinderbuchse 10 besitzt einen geringeren Durchmesser als die hintere Zylinderfläche 29 des Gehäuses 9, um ein Schwenken der Zylinderbuchse innerhalb der hinteren Gehäuseöffnung bei Winkelbewegungen der Zylinderbuchse relativ zum Gehäuse zu ermöglichen.
Die vordere Fläche 41 des Flansches 37 verjüngt sich nach vorne, so dass sie zentrisch auf der hinteren sich nach vorne verjüngenden Schulter 42 der Buchse 20 aufsitzen kann. Wird die Zylinderbuchse 10 in dem Gehäuse 9 nach hinten verschoben und dann losgelassen, so wird die Zylinderbuchse 10 mittels der Feder 11 in eine mit der vorderen und der hinteren Öffnung des Gehäuses 9 zentrische Lage gezwungen, so dass die Manschette 22 eines Verbindungsstückes immer zentrisch einem gegenüberliegenden Verbindungsstück dargeboten wird.
An der Wand 12 der Zylinderbuchse 10 ist der bereits erwähnte Nocken 33 angeordnet, der im zusammengebauten Zustand in die Nut 32 des Gehäuses 9 eingreift und eine solche Länge besitzt, dass er zumindest teilweise in allen in der Längsrichtung der Zylinderbuchse relativ zu dem Gehäuse möglichen Stellungen, die erforderlich sind, um einen angemessenen Spielraum zur gegenseitigen Ausrichtung der gekuppelten Verbindungsstücke zu schaffen, innerhalb der Nut liegt. Wie ersichtlich, wird die Bewegung der Zylinderbuchse 10 nach hinten relativ zum Gehäuse 9 in jener Lage begrenzt, in der die Feder 11 vollständig zusammengedrückt ist.
Die Zylinderbuchse 10 besitzt ferner an der Innenseite des Gewindeteiles 36 eine Nut 45. In diese Nut 45 greift ein Nocken 47 ein, der nach aussen ragend an der Wandung 48 des Zylinders 15 angeordnet ist. Mittels der Nocken 33, 47 und der Nuten 32, 45 wird eine Verdrehung der Zylinderbuchse 10 gegenüber dem Zylinder 15 bzw. gegenüber dem Gehäuse 9 verhindert.
Der Zylinder 15 weist an seiner vorderen Stirnseite einen verstärkten Flansch 51 und an seiner hinteren Stirnseite einen gesenkgeschmiedeten zylindrischen Teil 52 auf. Dieser Teil 52 besitzt ungefähr den
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gleichen Durchmesser wie der Flansch 51 und der Innenmantel der Zylinderbuchse 10, so dass der Zylinder in die Zylinderbuchse genau passend eingesetzt werden kann. Die vordere Stirnfläche 54 des Zylinders 15 liegt im zusammengebauten Zustand an der hinteren Fläche der Schulter 35 der Zylinderbuchse 10 an.
Die Schraubenmutter 18 drückt mit ihrem an der Stirnfläche 56 des Zylinders 16 angreifenden Flansch 55 den Zylinder 15 fest gegen die Schulter 35 der Zylinderbuchse 10.
An den Zylinder 15 ist ein sich nach hinten erstreckender rohrförmiger Krümmer 57 angesetzt, auf den eine Betriebsleitung des Wagens, wie etwa ein Gummischlauch, aufgezogen werden kann. In eine konische
Nut 61 am vorderen Ende des Zylinders 15 ist eine gleichfalls konische Manschette 22 eingesetzt, die sich nach hinten erweitert. Die Manschette 22 wird in der Nut 61 mit Hilfe der streng in den Zylinder 15 passenden Buchse 23 festgehalten.
Darüber hinaus weist die Zylinderbuchse 10 drei Ansätze 43 auf, die in Winkelabständen von 120 voneinander entfernt rings um den vorderen Umfang der Zylinderbuchse angeordnet sind. Mit Hilfe dieser Ansätze 43 werden die gegenüberliegenden Flächen zweier Verbindungsstücke während des Kupp- lungsvorganges koaxial ausgerichtet und die einander gegenüberliegenden Verbindungsstücke gegen seitliche Verschiebung gesichert, so dass eine Abscheuerung der Manschetten 22 vermieden wird. Am vorderen äusseren Umfange der Buchsen 10 sind ferner Warzen 44 vorgesehen, die in Winkelabständen von 120 J voneinander jeweils in der Mitte zwischen zwei benachbarten Ansätzen 43 angeordnet sind.
Diese Warzen 44 liegen mit ihren radialen Aussenflächen an den radialen Innenflächen 43 b der Ansätze 43 des gegenüberliegenden Verbindungsstückes bei zwei gekuppelten Verbindungsstücken an. Die An- sätze 43 besitzen an der Vorderseite Führungsflächen 43 a, welche nach hinten geneigt sind und an die radialen Innenflächen 43 b der Ansätze anschliessen, so dass beim Verbinden zweier Verbindungsstücke die oberwähnte axiale Ausrichtung erreicht wird und im Endzustand die Ansätze 43 exakt auf den Aussen- flächen der Warzen 44 sitzen.
Die Verbindungsstücke sind an den bezüglichen Kupplungen in bezug auf eine neutrale Kupplungs- ebene P-P (Fig. 1) so befestigt, dass die Manschetten einander gegenüberliegender Verbindungsstücke in gekuppelter Stellung, die das jeweilige Medium führenden Leitungen dicht verbindend, angenähert in dieser Ebene liegen, wobei die Zylinderbuchse mindestens eines Verbindungsstückes in bezug auf ihr
Gehäuse nach hinten verschoben ist und die Manschetten der einander gegenüberliegenden Verbindungsstücke so stark zusammengedrückt werden, dass sich die Stirnflächen der Zylinderbuchsen 10 fast metallisch berühren.
Unter der Annahme, dass die Feder 11 jeder Kupplung etwa die gleiche Stärke besitzt, werden normalerweise beide Zylinderbuchsen in ihrem jeweiligen Gehäuse nach hinten verschoben, wodurch die Fläche 41 jeden Flansches 37 von der konischen Schulterfläche 42 der Buchse 20 distanziert wird. Da der Aussendurchmesser des Flansches 37 wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des umgebenden Wandteiles des Gehäuses 9, können die das strömende Medium führenden Teile des Verbindungsstückes ausser Longitudinalbewegungen auch Verschwenkbewegungen relativ zum Gehäuse 9 ausführen. Die Zylinderbuchsen zweier gekuppelter Verbindungsstücke wirken in den beiden Gehäusen wie ein einziger Bauteil und folgen miteinander unabhängig von zwischen den Gehäusen der Verbindungsstücke auftretenden Relativbewegungen den jeweiligen Bewegungen der Kupplung.
Der wesentlichste Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Dichtungsmanschetten 22 bei gekuppelten Verbindungsstücken und angeschlossenen Eisenbahnwaggons ersetzt werden können, ohne dass die Kupplungen und die Waggons getrennt werden müssen, und jede Beschädigung der Gehäuse ausgeschlossen ist. Die Zeit für den Ersatz einer schadhaften Manschette durch eine neue wird auf wenige Minuten verringert.
Bei aneinandergekuppelten Waggons werden die bezüglichen Zylinderbuchsen 10 durch die Kraft der beiden Schraubenfedern 11 gegeneinander gehalten, wobei das hintere Ende des Zylinders 15 an der Zylinderbuchse 10 durch die Schraubenmutter 18 befestigt ist und auf den Zylinder 15 in longitudinaler Richtung lediglich die für die Dichtung erforderliche Deformationskraft der einander gegenüberliegenden Manschetten 22 wirkt. Um eine beschädigte Manschette auszuwechseln, ist es demnach lediglich erforderlich, die Mutter 18 abzuschrauben, worauf der Zylinder 15 axial aus der Buchse 10 entfernt und eine neue Manschette eingesetzt werden kann. Die Mutter 18 ist sternförmig mit einer Reihe von radialen Warzen 59 versehen, welche das Lockern bzw. Festschrauben derselben mit der Hand erleichtern.
Der Zylinder mit der neuen Manschette wird dann in die Zylinderbuchse eingeführt und dort durch Anziehen der Mutter 18 gehalten.
Eine über die Entfernung des Zylinders 15 aus der Buchse hinausgehende weitere Zerlegung des Verbindungsstückes kann durch Abschrauben der Buchse 20 vom vorderen Ende des Gehäuses durchgeführt werden. Die Buchse geht leicht über die radialen Warzen 43 des vorderen Endes der Zylinderbuchse, da deren Aussendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Buchse. Das Gewinde 25 des Gehäuses besitzt einen grösseren Durchmesser als der grösste Durchmesser des Flansches 37. Daher ist die Zylinderbuchse bei abgeschraubter Mutter 18 leicht durch das vordere Ende des Gehäuses hindurchführbar. Die Feder 11 kann ebenfalls durch dieses Ende des Gehäuses herausgenommen werden.
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