DE10001236C1 - Sicherheitsentlüftungskupplung für Druckgas, insbesondere Druckluftleitungen - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Sicherheitsentlüftungskupplung für Druckgas, insbesondere Druckluftleitungen, mit einem Kupplungsstecker und einer den letzteren aufnehmenden Kupplungsbuchse, die jeweils mit einer Leitung verbunden sind, wobei in der Kupplungsbuchse ein Sicherheitsventil angeordnet ist. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Sicherheitsentlüftungskupplung zu schaffen, welche einfach und kostengünstig herzustellen und auch ohne großen Kraftaufwand zu bedienen ist. DOLLAR A Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich dadurch, daß das Ventil aus einem Ventilkörper gebildet wird, der beidseitig einer Strömungssperre mindestens zwei axial versetzte, im wesentlichen radial verlaufende Strömungskanäle aufweist, welche beidseitig eines außen am Ventilkörper vorhandenen Ventilsitzes münden und von einem axial verstellbaren Ventilverschlußstück übergriffen werden, das mindestens ein den Strömungsquerschnitt vollständig verschließendes Dichtelement und einen abgedichteten Kanal zur Verbindung der Strömungskanäle aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsentlüftungskupp­ lung für Druckgas, insbesondere Druckluftleitungen, mit einem Kupplungsstecker und einer den letzteren aufnehmenden Kupp­ lungsbuchse, die jeweils mit einer Leitung verbunden sind, wobei in der Kupplungsbuchse ein Sicherheitsventil angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0536434 B1 bekannt, in der eine selbstentlüftende Schnellver­ schlußkupplung für Druckgas-, insbesondere Druckluftleitungen dargestellt und beschrieben ist. Eine derartige Schnellver­ schlußkupplung hat den Vorteil, daß während des Entkuppelns der Schnellverschlußkupplung kein unter Druck stehendes Gas in der abgekuppelten Leitung frei wird und durch den Kupp­ lungsstecker entweichen kann. Dies würde nämlich eine plötz­ liche peitschenartige Bewegung der Leitung hervorrufen, wel­ che zu einer Gefährdung des Benutzers führt. Vielmehr wird bei diesem Stand der Technik vorher automatisch die Kupplung entlüftet und dann in einem zweiten Schritt die Entkupplung vorgenommen.

Der oben dargestellte Stand der Technik weist jedoch auch einige Nachteile auf. So ist die bekannte Schnellver­ schlußkupplung relativ kompliziert aus zahlreichen Einzeltei­ len aufgebaut und daher sehr teuer in der Herstellung. Auch ergibt sich mit der Zeit aufgrund der Vielzahl gegeneinander bewegter Teile, insbesondere bei Verschmutzungen, die Gefahr von Funktionsstörungen.

Letztlich weist dieser Stand der Technik den Nachteil auf, daß das in der Kupplungsbuchse angeordnete Sicherheits­ ventil innerhalb des Einwirkungsbereich des Kupplungsstecker angeordnet ist, wodurch auf den Kupplungsstecker, zum Zwecke des Einrastens in die Kupplungsbuchse, bei gleichzeitigem Öffnen des Sicherheitsventils eine relativ große Kraft aufge­ bracht werden muß. Dies gilt insbesondere auch deshalb, weil Schnellverschlußkupplungen zunehmend in Druckluftleitungen mit höheren Drücken eingebaut werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine neue Sicherheitsentlüftungskupplung zu schaffen, welche einfach und kostengünstig herzustellen und auch ohne großen Kraftauf­ wand zu bedienen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichen­ teils, wonach das Ventil aus einem Ventilkörper gebildet wird, der beidseitig einer Strömungssperre mindestens zwei axial versetzte, im wesentlichen radial verlaufende Strö­ mungskanäle aufweist, welche beidseitig eines außen am Ven­ tilkörper vorhandenen Ventilsitzes münden und von einem axial verstellbaren Ventilverschlußstück übergriffen werden, das mindestens ein den Strömungsquerschnitt vollständig ver­ schließendes Dichtelement und einen abgedichteten Kanal zur Verbindung der Strömungskanäle aufweist.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsentlüftungskupplung weist zahlreiche Vorteile auf. Da das Sicherheitsventil aus dem Einwirkungsbereich des Kupplungssteckers entfernt wurde und damit eine räumliche Trennung zwischen dem Kupplungsbe­ reich und dem Ventilbereich erreicht wird, ergibt sich ein deutlich vereinfachter Aufbau der erfindungsgemäßen Schnell­ verschlußkupplung. Dies führt auch dazu, daß der Kupplungs­ stecker nicht mehr wie beim Stand der Technik gegen das druckbelastete Sicherheitsventil in die Kupplungsbuchse ein­ geführt werden muß, sondern lediglich entgegen einer defi­ nierten Federkraft. Insbesondere bei hohen Leitungsdrücken wird dadurch die Handhabung der Kupplung deutlich verein­ facht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ven­ tilkörper zwei axial versetzt angeordnete Gruppen von Strö­ mungskanälen auf, die jeweils speichenförmig radial nach au­ ßen verlaufend angeordnet sind.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Summe der Querschnitte der Strömungskanäle je nach Anzahl der Strömungskanäle dem Strömungsquerschnitt der Leitung ent­ sprechen, wie auch diesen übertreffen kann. Dadurch werden die Strömungsverluste innerhalb der Kupplung minimiert.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück nach dem Entfer­ nen des Kupplungssteckers in der den Strömungsweg verschlie­ ßenden Stellung arretiert ist. Dies hat einen wesentlichen sicherheitlichen Vorteil, weil dadurch zuverlässig verhindert werden kann, daß trotz entferntem Kupplungsstecker das Si­ cherheitsventil geöffnet werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ventilverschlußstück als in Axialrichtung verschiebbare Ventilhülse gebildet. Hierbei kann die Ventilhülse beispiels­ weise einen ringförmig umlaufenden Kanal zur Verbindung der Strömungskanäle aufweisen, der beidseitig jeweils von minde­ stens einem ebenfalls ringförmig umlaufenden Dichtelement be­ grenzt ist.

Dieser Art der Anordnung schafft einen einfach ausgebil­ deten ringförmigen Verbindungskanal der die beiden Gruppen von Strömungskanälen beidseitig der Strömungssperre verbin­ det. Auch ist die Abdichtung des Ventilinnenraumes gegen über der Umgebung relativ einfach durchzuführen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist das den Strömungsweg verschließende Dichtelement aus zwei beabstandeten in der Ventilhülse angeordneten O- Ringen gebildet, die bei verschlossenem Strömungsweg am Ven­ tilsitz anliegen. Diese Ausführungsform vermeidet auf zuver­ lässige Weise auch Strömungsverluste während einer Positions­ veränderung der Ventilhülse aus der Verschlußstellung in die Offenstellung, da durch den in Bewegungsrichtung vorne lie­ genden O-Ring rechtzeitig vor Öffnen des Strömungsquerschnit­ tes ein Strömungsweg zur Entlüftung der Sicherheitsentlüf­ tungskupplung geschlossen wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Sicherheitsentlüf­ tungskupplung mit verriegeltem Kupplungsstecker,

Fig. 2 eine Sicherheitsentlüftungskupplung gemäß Fig. 1 mit geöffnetem Sicherheitsventil,

Fig. 3 eine Sicherheitsentlüftungskupplung gemäß Fig. 1 mit geschlossenem Sicherheitsventil in der Entlüftungsstel­ lung und

Fig. 4 eine Sicherheitsentlüftungskupplung gemäß Fig. 1 kurz nach der Entriegelung des Kupplungsstecker.

In den Zeichnungen ist eine Sicherheitsentlüftungskupp­ lung für Druckgas, insbesondere Druckluftleitung, mit der Be­ zugsziffer 10 bezeichnet.

Die Sicherheitsentlüftungskupplung 10 weist einen Kupp­ lungsstecker 11 und eine Kupplungsbuchse 12 auf, die mit ei­ nem Rohranschlußadapter 13 schraubverbunden ist. Auch der Kupplungsstecker 11 ist einstückig stoffschlüssig mit einem Rohranschlußadapter 14 versehen. Die Rohranschlußadapter 13 und Rohranschlußadapter 14 sind zur Verbindung der Sicher­ heitsentlüftungskupplung 10 mit nicht dargestellten Leitungen vorgesehen.

Die Kupplungsbuchse 12 weist neben dem vorgenannten Rohranschlußadapter 13 steckerseitig einen ebenfalls schraub­ befestigten Grundkörper 15 auf der einen Befestigungsbereich 16 (s. Fig. 4) für den Kupplungsstecker 11 ausbildet. Der Mittelteil der Kupplungsbuchse 12 wird durch einen Ventilkör­ per 17 gebildet, in den der vorgenannte Rohranschlußadapter 13 sowie der Grundkörper 15 schraubbefestigt sind.

Der für den Kupplungsstecker 11 innerhalb des Grundkör­ pers 15 vorgesehene Steckerbereich 16 ist mit Vorrichtungen zur Ver- und Entriegelung des Kupplungssteckers 11 versehen. Der zum Ventilkörper 17 weisende Teil des Steckerbereich 16 dient zur Aufnahme einer Steckerdruckfeder 18, die sich mit ihrem einen Ende am Ventilkörper 17 und mit ihrem anderen En­ de an einem innerhalb des Grundkörpers 15 geführten Stützring 19 abstützt. Steckerseitig dem Stützring vorgeordnet ist eine Stützhülse 20 ebenfalls beweglich im Grundkörper 15 geführt, wobei zwischen der Stützhülse 20 und dem Stützring 19 ein O- Ring 21 vorhanden ist. Der Grundkörper 15 weist umlaufend zahlreiche Bohrungen 22 auf, in denen Rastkugeln 23 angeord­ net sind.

Der Grundkörper 15 wird von einer Entriegelungshülse 24 umgeben, welche in x und y längsverschieblich ist. In x- Richtung stützt sich die Entriegelungshülse 24 an einem ring­ förmigen Kragen 25 des Grundkörpers 15 ab, während sie in y- Richtung in ihrer Bewegung durch eine Schulter 26 am Ventil­ körper 17 begrenzt ist. In Richtung zu einer Längsmittelachse M der Vorrichtung 10 ist die Entriegelungshülse 24 mit einem Betätigungsfortsatz 27 für die Rastkugeln 23 versehen. Zu­ gleich stützt sich eine die Entriegelungshülse 24 in Richtung x drückende Feder 28 einerseits am Betätigungsfortsatz 27 und andererseits am Ventilkörper 17 ab. Ein teilweise dem Ventil­ körper 17 überragender Bereich 29 der Entriegelungshülse 24 ist mit Bohrungen 30 für einen Kugelring 31 versehen. Darüber hinaus ist eine Außenumfangsfläche 32 des Ventilkörpers 17 dem Überlappungsbereich mit der Entriegelungshülse 24 mit Vertiefungen 33 (s. Fig. 4) für den Kugelring 31 versehen. Während damit der Verriegelungsbereich der Sicherheitsentlüf­ tungskupplung 10 bezüglich seiner Einzelteile beschrieben worden ist, folgt nunmehr die Einzelteilbeschreibung eines Sicherheitsventils 34, welches im und um den Ventilkörper 17 herum angeordnet ist.

Der Ventilkörper 17 weist eine im rechten Winkel zur Längsmittelachse M der Sicherheitsentlüftungskupplung 10 verlaufende Strömungssperre 35 auf, die ein Durchströmen der Druckluft direkt durch den Ventilkörper 17 entlang der Längs­ mittelachse M verhindert. Beidseitig der Strömungssperre 35 ist jeweils eine Gruppe von Strömungskanälen 36 - vom Lei­ tungsquerschnitt Q ausgehend - speichenförmig radial nach au­ ßen verlaufend vorhanden, die in die Außenumfangsfläche 32 des Ventilkörpers 17 münden. Beim vorliegenden Ausführungs­ beispiel handelt es sich jeweils um sechs Strömungskanäle 36 beidseitig der Strömungssperre 35. Zwischen den beidseitig der Strömungssperre mündenden Strömungskanälen 36 ist ein ringförmig umlaufender Bereich der Außenumfangsfläche 32 vor­ handen, der als Ventilsitz 37 fungiert.

Der Ventilkörper 17 wird von einer Ventilhülse 38 umge­ ben, die in x- und y-Richtung gleitbeweglich auf der Außenum­ fangsfläche 32 angeordnet ist. Der Bewegungsbereich der Ven­ tilhülse 38 ist in y-Richtung durch eine Ringschulter 39 des Ventilkörpers 17 und in x-Richtung durch einen an der Außen­ seite der Entriegelungshülse 24 angeordneten Kragen 40 be­ grenzt. In einem mittleren Bereich 41 der Ventilhülse 38 sind innenseitig zum Ventilkörper 17 weisend, zwei Dichtringe 42 beabstandet so angeordnet, daß sie in der Verschlußstellung des Sicherheitsventils 34 am Ventilsitz 37 anliegen. Zur Ent­ riegelungshülse 24 weisend ist am Mittelteil 41 der Ventil­ hülse 38 ein zur Überlappung der Entriegelungshülse 24 vorge­ sehener Hülsenbereich 43 stoffschlüssig angeformt, der mit seinem Endbereich 44 auf einer Außenfläche 45 der Entriege­ lungshülse 24 geführt ist. An einer Unterseite 46 des Hülsen­ bereich 43 ist eine Vertiefung 47 vorhanden, deren Funktion nachfolgend noch beschrieben wird.

In Gegenrichtung (in y-Richtung) ist am Mittelteil 41 der Ventilhülse 38 ein Hülsenbereich 48 angeformt, der zum Ventilkörper 17 weisend eine als Verbindungskanal der Strö­ mungskanäle, dienende Aussparung 49 aufweist, wobei endseitig zur Abdichtung dieses Verbindungskanals 49 in einer auf der Außenumfangsfläche 32 des Ventilkörpers 17 geführten Innen­ fläche 50 des Hülsenbereich 48 ein Dichtring 51 angeordnet ist.

Nachfolgend soll nun die Funktion der Sicherheitsentlüf­ tungskupplung 10 beschrieben werden. Der mit einer umlaufen­ den Verriegelungsnut 52 versehene Kupplungsstecker 11 wird zum Herstellen der Verbindung von zwei Leitungen zunächst in die in Fig. 4 dargestellte Stellung gebracht. Man erkennt das eine in Bewegungsrichtung y des Kupplungsstecker 11 vorne liegende, die Verriegelungsnut 52 begrenzende Ringschulter 53 wie auch eine Innenumfangsfläche 54 auf der anderen Seite der Verriegelungsnut 52 als Führungs- und Betätigungsflächen aus­ gebildet sind.

Falls nun der Kupplungsstecker 11 ausgehend von der in der Fig. 4 dargestellten Stellung weiter in y-Richtung in die Kupplungsbuchse 12 eingeführt wird, stößt die Ringschulter 53 an die Stützhülse 20 und drückt diese einschließlich des O- Ringes 21 sowie des Stützringes 19 entgegen der Kraft der Steckerdruckfeder 18 soweit in y-Richtung, bis daß die Ver­ riegelungsnut 52 den in den Bohrungen 22 angeordneten Rastku­ gel 23 gegenüberliegt. In diesem Moment tauchen die Rastku­ geln 23 in die Verriegelungsnut 52 ein. Diese Bewegung wird durch die mittels der Feder 28 sich in x-Richtung bewegende Entriegelungshülse 24 unterstützt, welche letztlich mit ihrem Betätigungsfortsatz 27 auf den Rastkugel 23 blockierend auf­ liegen. In dieser Situation ist der Kupplungsstecker 11 un­ verlierbar mit der Kupplungsbuchse 12 verrastet.

Wichtig ist es, daß in dieser Phase während und nach dem Einrasten des Kupplungsstecker 11 in der Kupplungsbuchse 12 der Steckerbereich 16 weiterhin drucklos ist.

Die Offenstellung der Sicherheitsentlüftungskupplung 10 wird nun dadurch erreicht, daß die Ventilhülse 38 per Hand in x-Richtung bis zur Anlage an den Kragen 40 der Verriegelungs­ hülse 24 bewegt wird. Diese Situation ist in der Fig. 2 dar­ gestellt. Man erkennt, daß durch diese Bewegung der Ventil­ hülse 38 in x-Richtung die im Hülsenbereich 48 zum Ventilkör­ per 17 weisende Aussparung 49 als Strömungsverbindung zwi­ schen den beidseitig der Strömungssperre 35 angeordneten Strömungskanäle 36 fungiert. Sie bildet quasi einen Ringkanal der beidseitig von den Dichtringen 42 und 51 von der Umgebung abgesperrt ist. Da die Summe der Leitungsquerschnitte q der Strömungskanäle 36 mindest so groß ist, wie der Gesamtquer­ schnitt Q des eigentlichen Strömungskanals, kann nun Druck­ luft ohne große Strömungsverluste in die Steckerkupplung 11 und dann in die daran angeschlossene Leitung strömen.

Falls nun die Druckluftströmung unterbrochen werden soll, wird die Ventilhülse 38 in y-Richtung bis zur Anlage an die Ringschulter 39 des Ventilkörpers 17 bewegt. Dadurch entsteht die in Fig. 3 dargestellte Situation, in der das Si­ cherheitsventil 34 vollständig geschlossen ist. Während der Bewegung der Ventilhülse 38 in y-Richtung kommt es automa­ tisch zu einer Entlüftung des steckerseitigen Teiles der Kupplungsbuchse 12 über den mit dem Buchstaben E gekennzeich­ neten Strömungsweg. Für die Entlüftung der Kupplungsbuchse 12 ist neben den steckerseitigen Strömungskanälen 36 die spezi­ elle Ausbildung der zum Ventilkörper 17 weisenden Innenfläche 55 des Mittelbereichs 41 sowie die Innenfläche 46 des Hülsen­ bereiches 43 von Bedeutung, wodurch zwischen der Außenum­ fangsfläche 32 des Ventilkörpers 17 und den vorgenannten Flächen der Ventilhülse 38 ein Strömungskanal E gebildet wird, durch den die Entlüftung stattfindet.

Nach dem das Sicherheitsventil 34 verschlossen ist, kann nunmehr auch wieder eine Entriegelung des Kupplungsstecker 11 stattfinden. Dazu wird die Verriegelungshülse 24 in y- Richtung bewegt, wobei bei gleichzeitiger Bewegung des Kupp­ lungsstecker 11 in x-Richtung die Rastkugel 23 nach außen ge­ drückt werden und der Kupplungsstecker 11 frei aus dem Grund­ körper 15 entfernt werden kann. Diese Stellung der Sicher­ heitsentlüftungskupplung 10 ist in Fig. 4 dargestellt.

Wichtig an diesem Zustand ist noch die Tatsache, daß durch Einwirkung der Steckerdruckfeder 18 der Stützring 19 einschließlich O-Ring 21 und Stützhülse 20 automatisch in y- Richtung bewegt werden, wobei der Stützring 19 die Rastkugeln 23 so nach außen drängt, daß die Entriegelungshülse 24 maxi­ mal in Richtung y bewegt wird, d. h. in Anlage an die Schulter 26 in der Außenumfangsfläche 32 des Ventilkörpers 11 gerät. Da in dieser Position der Verriegelungshülse 24 aber zugleich auch der Kugelring 31 in die gegenüberliegende Vertiefung 47 des Hülsenbereiches 43 eintaucht ergibt sich in dieser Stel­ lung der Sicherheitsentlüftungskupplung 10 eine automatische Verriegelung der Ventilhülse 38. Zusammenfassend bedeutet dies, daß nun nach Entfernen des Kupplungsstecker 11 das Öff­ nen des Sicherheitsventils 34 nicht mehr möglich ist.

Claims (6)

1. Sicherheitsentlüftungskupplung für Druckgas, ins­ besondere Druckluftleitungen, mit einem Kupplungsstecker und einer den letzteren aufnehmenden Kupplungsbuchse, die jeweils mit einer Leitung verbunden sind, wobei in der Kupplungsbuch­ se ein Sicherheitsventil angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventil (34) aus einem Ventilkörper gebildet wird, der beidseitig einer Strömungssperre (35) mindestens zwei axial versetzt, im wesentlichen radial verlaufende Strö­ mungskanäle (36) aufweist, welche beidseitig eines außen am Ventilkörper (17) vorhandenen Ventilsitzes (37) münden und von einem axial verstellbaren Ventilverschlußstück (38) über­ griffen werden, das mindestens ein den Strömungsquerschnitt vollständig verschließendes Dichtelement (42) und einen abge­ dichteten Kanal (39) zur Verbindung der Strömungskanäle (36) aufweist.

2. Sicherheitsentlüftungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (17) zwei axial versetzt angeordnete Gruppen von Strömungskanälen (36) auf­ weist, die jeweils speichenförmig radial nach außen verlau­ fend angeordnet sind.

3. Sicherheitsentlüftungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (38) nach dem Entfernen des Kupplungssteckers (11) in der den Strömungsweg verschließenden Stellung arretiert ist.

4. Sicherheitsentlüftungskupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (38) als in Axialrichtung verschiebbare Ventilhülse ausgebil­ det ist.

5. Sicherheitsentlüftungskupplung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (38) einen ringförmig umlaufenden Kanal (39) zur Verbindung der Strömungskanäle (36) aufweist, der beidseitig jeweils von mindestens einem ebenfalls ringförmig umlaufenden Dichtele­ ment (42, 59) begrenzt ist.

6. Sicherheitsentlüftungskupplung nach einem der vo­ rangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Strömungsweg verschließende Dichtelement (42) aus zwei beab­ standet in der Ventilhülse (38) angeordneten O-Ringen gebil­ det ist, die bei verschlossenem Strömungsweg abdichtend am Ventilsitz (37) anliegen.