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Die Erfindung betrifft eine Kupplung,
insbesondere eine Schnellkupplung, zum Verbinden von Medienleitungen
mit zwei druckdicht miteinander verbindbaren Kupplungsteilen, wobei
in einem der beiden Kupplungsteile eine beim Kupplungsvorgang automatisch öffnende
Absperrvorrichtung angeordnet ist, die einen in Schließrichtung
durch eine Feder belasteten Ventilkörper mit einem an eine Ventilsitzfläche des
Kupplungsteils andrückbaren
Dichtelement aufweist, dessen Außendurchmesser in der Schließstellung
größer ist
als der Innendurchmesser der Ventilsitzfläche.
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Kupplungen der angegebenen Art werden eingesetzt,
um mit einem Medium gefüllte
Leitungen ohne vorherige Entleerung trennen zu können oder um Medienleitungen
und gegebenenfalls daran angeschlossene Aggregate mit einem Medium
vorfüllen zu
können,
bevor sie miteinander gekuppelt werden.
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Eine Kupplung der eingangs angegebenen Art
ist aus
US 5,423,515 bekannt.
Das den Ventilkörper
enthaltende Kupplungsteil dieser bekannten Kupplung ist aus mehreren,
hülsenförmigen Teilen zusammengesetzt,
die durch Verstemmen fest miteinander verbunden sind. Herstellung
und Montage des Kupplungsteiles sind daher aufwendig.
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Bei einer aus
DE 197 24 120 A1 bekannten Schnellkupplung
der angegebenen Art weist das eine Kupplungsteil eine sich von außen nach
innen in mehreren Stufen erweiternde Bohrung auf, in die der entsprechend
gestufte Ventilkörper
eingesetzt ist. Hierbei stützt
sich der Ventilkörper
in der Schließstellung
mit seiner im Durchmesser größten Stufe
entgegen der ihn belastenden Feder unmittelbar an einer Stufe in
der Bohrung des Kupplungsteils ab. Das andere Kupplungsteil der
Schnellkupplung weist als Ventilkörper eine Hülse auf, die mit der von einem
in die Hülse
eingreifenden Dorn gebildeten Ventilsitzfläche zusammenwirkt. Die Mantelfläche der
Hülse ist ebenfalls
mit einer Stufe versehen, mit der sich die Hülse in Schließrichtung
an einer Stufe des Kupplungsteils abstützt. Bei dieser bekannten Schnellkupplung
ist als nachteilig anzusehen, daß zur Montage von Ventilkörper und
Feder das Kupplungsteil entweder zweiteilig ausgeführt oder
von der angeschlossenen Leitung getrennt sein muß.
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Auch bei einer weiteren aus
DE 20 36 217 B2 bekannten
Schnellkupplung der angegebenen Art ist der Ventilkörper derart
in einer sich nach innen erweiternden, gestuften Bohrung des einen
Kupplungsteils angeordnet, daß er
nur durch das der Anschlußstelle für das andere
Kupplungsteil entgegengesetzte Ende des Kupplungsteils montiert
werden kann. Weiterhin wird bei dieser Schnellkupplung das Öffnen des
Ventilkörpers
in aufwendiger Weise mittels einer das Kupplungsteil umgebenden
Hülse bewirkt,
die durch seitliche Öffnungen
im Kupplungsteil durchdringende Übertragungsglieder
mit dem Ventilkörper
verbunden ist.
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Es ist weiterhin aus
DE 197 38 950 A1 eine Schlauchkupplung
bekannt, bei der das mit einem Schlauch verbindbare Kupplungsteil
eine Absperrvorrichtung aufweist, die beim Trennen der Kupplung durch
das über
den Schlauch zugeführte
Druckmedium in die Sperrstellung bewegbar ist. Der Ventilkörper der
Absperreinrichtung weist hierbei einen Dichtring auf, der sich in
axialer Richtung an der Ventilsitzfläche des Kupplungsteils abstützt und
zugleich den Ventilkörper
gegen den Mediendruck festhält.
Die Anbringung des Dichtrings an dem Ventilkörper ist bei dieser Schlauchkupplung
nur möglich,
so lange das Kupplungsteil von dem Schlauch getrennt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Kupplung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß sie einfach
und kostengünstig
herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch
1 angegebene Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Kupplung
sind die Teile der Absperrvorrichtung in das Kupplungsteil von der
Seite aus einbaubar, die mit dem anderen Kupplungsteil verbindbar
ist. Hierzu ist das Dichtelement so gestaltet und angeordnet, daß es einerseits ausreichend
elastisch verformbar ist, um eine Engstelle, die kleiner ist als
sein Durchmesser, passieren zu können
und daß es
andererseits bei Abstützung an
einer geeignet gestalteten Ventilsitzfläche eine ausreichende Formsteifigkeit
hat, um die Kraft einer die Schließstellung herbeiführenden
Feder und einen begrenzten Mediendruck an der Ventilsitzfläche abstützen zu
können.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung der Kupplung
hat den Vorteil, daß das
Kupplungsteil einteilig ausgeführt
werden kann und eine Montage der Absperreinrichtung auch dann möglich ist,
wenn das Kupplungsteil ein gewinkeltes oder T-förmiges
Anschlußende
hat. Auch als Einschraubadapter oder Muffe kann das Kupplungsteil
einteilig ausgeführt werden.
Ebenso ist es möglich,
das Kupplungsteil mittels entsprechender Formbohrung als Teil eines Gerätegehäuses auszubilden.
Die Erfindung ermöglicht
weiterhin die Montage der Teile der Absperrvorrichtung nach Fertigstellung
der Leitungsverbindung, so daß auch
Verbindungsverfahren wie Löten
ohne die Gefahr einer Beschädigung
der temperaturempfindlichen Dichtungsteile angewendet werden können.
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Soll die Absperrvorrichtung auch
hohen Drücken
standhalten, so kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
in das dem anderen Kupplungsteil zugekehrte Anschlußende der
Bohrung ein Sperrelement einsetzbar sein, an dem der Ventil körper in
der Schließstellung
abgestützt
ist. Die Abstützfunktion
des Dichtelements kann hierbei entfallen. Das Dichtelement kann
daher auch mit einer zylindrischen Ventilsitzfläche zusammenwirken. Als Sperrelement
eignet sich beispielsweise ein Runddrahtsprengring, der in eine
in die Bohrung eingestochene Nut eingreift und nach der Montage
des Ventilkörpers
eingesetzt wird.
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Das Zusammendrücken des Dichtelements bei
der Montage kann erfindungsgemäß dadurch
erreicht werden, daß die
Einstecköffnung
der von der Ventilsitzfläche
zum Anschlußende
für das
andere Kupplungsteil führenden
Bohrung eine konische Einführfase
hat. Das andere Ende der Bohrung bildet mit der Ventilsitzfläche vorzugsweise
eine scharfe, rechtwinklige oder annähernd rechtwinklige Kante,
durch die das Dichtelement an einer radial kontrahierenden Verformung
gehindert wird. Eine radial expandierende Verformung des Dichtelements
kann durch eine das Dichtelement außen übergreifende Form des Kupplungsteils
erreicht werden. Nur durch Zerstörung
des Dichtelements kann daher der Ventilkörper in Schließrichtung
aus dem Kupplungsteil herausgedrückt
werden.
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Der Ventilkörper kann erfindungsgemäß aus einer
an einem Ende durch einen Boden verschlossenen Hülse bestehen, die in der Bohrung
des Kupplungsteils geführt
ist und die eine die Hülsenwand
radial durchdringende Bohrung aufweist, die in der Offenstellung
des Ventilkörpers
beide Anschlußseiten des
Kupplungsteils miteinander verbindet. Diese Gestaltung des Ventilkörpers ist
einfach herstellbar und erlaubt einen großen Durchgangsquerschnitt und eine
klemmfreie Führung
des Ventilkörpers.
Vorteilhaft ist hierbei weiterhin, daß die den Ventilkörper belastende
Feder in einem die Hülse
umgebenden Ringraum in der von der Ventilsitzfläche zum Anschlug des anderen
Kupplungsteils führenden
Bohrung angeordnet sein kann. Bei gekuppelten Kupplungsteilen ist
der Ringraum durch einen geschlossenen Abschnitt der Hülse von
dem durch die Hülsenbohrung führenden
Strömungspfad
getrennt. Die Feder befindet sich dadurch außerhalb des Strömungspfades. Sie
beeinträchtigt
daher den Strömungswiderstand nicht
und kann bei einem Defekt nicht in das angeschlossene Leitungssystem
gelangen.
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Um zu vermeiden, daß bei getrennter
Kupplung die dann geschlossene Absperrvorrichtung in dem einen Kupplungsteil
durch einen Stoß von
außen
nicht versehentlich geöffnet
wird, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Ventilkörper in der
Schließstellung
vollständig
innerhalb der Bohrung des Kupplungsteils angeordnet.
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Erfindungsgemäß können auch beide Kupplungsteile
einer Kupplung oder Schnellkupplung mit einer beim Kupplungsvorgang
automatisch öffnenden
Absperrvorrichtung ausgerüstet
sein. Hierbei können
selbstverständlich
die Absperrvorrichtungen in beiden Kupplungsteilen erfindungsgemäß ausgestaltet
sein, wobei ihre Ventilkörper
sich beim Kupplungsvorgang aneinander abstützen und dadurch in ihre Offenstellung
bewegt werden. Weiterhin können beide
Kupplungsteile so gestaltet sein, daß sie beim Kupplungsvorgang
miteinander in Dichteingriff treten und dadurch die Verbindung abdichten,
bevor das Öffnen
der Absperrvorrichtungen beginnt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
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1 ein
als Kupplungsmuffe ausgebildetes Kupplungsteil und
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2 ein
als Kupplungszapfen ausgebildetes Kupplungsteil einer
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3 erfindungsgemäßen Schnellkupplung mit
einseitig angeordneter Absperrvorrichtung,
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4 eine
erfindungsgemäße Schnellkupplung
mit zweiseitig angeordneter Absperrvorrichtung und
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5 eine
erfindungsgemäße Schnellkupplung
mit zweiseitig angeordneter, hochdruckfester Absperrvorrichtung.
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Die in den 1 bis 3 dargestellte
Schnellkupplung besteht aus einem als Kupplungsmuffe dienenden Kupplungsteil 1,
einem als Kupplungsstecker dienenden Kupplungsteil 2 und
einer geschlitzten, aufweitbaren Kupplungshülse 3, die nach dem
Kupplungsvorgang die Kupplungsteile 1, 2 formschlüssig miteinander
verbindet. Eine von einem Gummiring 4 gebildete Axialfeder
hält die
formschlüssige
Verbindung zwischen den Kupplungsteilen 1, 2 und
der Kupplungshülse 3 in
axialer Richtung spielfrei.
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Das Kupplungsteil 1 ist
mit einem Gewindestutzen 5 in ein Anschlußbauteil
einschraubbar und weist eine durchgehende Stufenbohrung 6 mit
einer Stufenfläche 7 auf.
Der im Durchmesser größere Abschnitt
der Stufenbohrung 6 dient zur Aufnahme eines zylindrischen
Steckzapfens 8 des Kupplungsteils 2. Ein in der
Mantelfläche
des Steckzapfens 8 angeordneter Dichtring 9 dichtet
die Kupplungsverbindung ab. An dem Kupplungsteil 2 ist
durch eine Lötverbindung
eine Rohrleitung 10 angeschlossen.
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Das Kupplungsteil 2 enthält eine
Absperrvorrichtung, die einen Ventilkörper 11 mit einem
Dichtring 12 und eine den Ventilkörper 11 in Schließrichtung
belastende Feder 13 aufweist. Der Ventilkörper 11 besteht
aus einer zylindri schen Hülse,
die an einem Ende durch einen Boden 14 verschlossen ist.
Im Bereich des Bodens 14 befindet sich in der Mantelfläche 15 des
Ventilkörpers 11 eine
den Dichtring 12 aufnehmende Nut 16. Die Nut 16 hat
parallele, sich radial erstreckende Seitenwände und ist so groß bemessen,
daß sie
das Materialvolumen des Dichtrings 12 aufnehmen kann. Der
Dichtring 12 hat die Form eines Torus und liegt an der
Bodenfläche
der Nut 16 gleichmäßig an.
Der Ringquerschnitt des Dichtrings 12 hat einen Durchmesser
von solcher Größe, daß der Dichtring 12 etwa
mit der Hälfte
seines Querschnitts aus der Nut 16 nach außen hervorsteht.
Unmittelbar angrenzend an den Boden 14 weist der Ventilkörper 11 vier
die Hülsenwand
radial durchdringende Bohrungen 17 auf. An seinem den Boden 14 entgegengesetzten
Ende trägt
der Ventilkörper 11 einen
Ringbund 18, der einen größeren Durchmesser hat als die
Mantelfläche 15 hat.
Der Ventilkörper 11 ist
mit seiner Mantelfläche 15 in
dem dem Kupplungsteil 1 benachbarten Abschnitt 20 einer
das Kupplungsteil 2 durchdringenden Bohrung geführt. Nach innen
schließt
sich an den Abschnitt 20 der Bohrung 19 ein in
seinem Durchmesser erweiterter Abschnitt 21 an, durch den
eine Ventilsitzfläche 22 gebildet
ist, die in einer zur Kupplungsachse senkrechten Ebene liegt und
mit dem Abschnitt 20 eine scharfe Kante bildet. Das äußere Ende
des Abschnitts 20 ist mit einer Fase 23 versehen.
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Die Feder 13, der Ventilkörper 11 und
der Dichtring 12 werden von der an das Kupplungsteil 1 anzuschließenden Seite
in das Kupplungsteil 2 eingesetzt. Hierbei wird der auf
dem Ventilkörper 11 angeordnete
Dichtring 12 durch die Fase 23 soweit zusammengedrückt, daß er durch
den Abschnitt 20 der Bohrung 19 hindurchsteckbar
ist. Sobald der Dichtring 12 in den Abschnitt 21 der
Bohrung 19 gelangt, nimmt er seine ursprüngliche
Formgestalt wieder an und hält
dadurch, wie in 2 gezeigt,
den Ventil körper 11 gegen
die Kraft der Feder 13 an der Ventilsitzfläche 22 fest,
wobei er den Ventilkörper 11 an
der Ventilsitzfläche
abdichtet. Die Bohrung 19 wird hierdurch verschlossen,
so daß in
der Rohrleitung 10 befindliches Medium an dem Kupplungsteil 2 nicht
austreten kann. Werden die Kupplungsteile 1, 2,
wie in 3 gezeigt, miteinander
verbunden, so wird durch den Kontakt des Ventilkörpers 11 mit der Stufenfläche 7 der
Ventilkörper 11 gegen
die Kraft der Feder 13 soweit in das Kupplungsteil 2 hineingedrückt, daß die Bohrungen 17 sich
innerhalb des Abschnitts 21 der Bohrung 19 befinden
und dadurch einen freien Durchgang durch beide Kupplungsteile 1, 2 ermöglichen.
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Bei der in 4 gezeigten Schnellkupplung 30 sind
das Kupplungsteil 31 und das Kupplungsteil 32 durch
eine aus Runddrahtringen 33, 34 gebildete Verriegelungseinrichtung
formschlüssig
miteinander gekuppelt, die mit Hilfe einer Entriegelungshülse 35 entriegelt
werden kann. Beide Kupplungsteile 31, 32 der Schnellkupplung 30 enthalten
eine Absperrvorrichtung der bereits zuvor beschriebenen Art mit
einem Ventilkörper 11a, 11b,
der einen Dichtring 12a, 12b trägt, und
mit einer Feder 13a, 13b, die den Ventilkörper 11a, 11b in
eine Schließstellung
bewegt. Die beiden Ventilfedern 13a, 13b sind
bei der Schnellkupplung 30 jeweils in einem dem anderen
Kupplungsteil zugekehrten und den Ventilkörper 11a, 11b umgebenden
Ringraum 36, 37 angeordnet und mit einem Ende
an dem Kupplungsteil 31 bzw. 32 und mit dem anderen
Ende an dem Ringbund 18a, 18b des entsprechenden
Ventilkörpers 11a, 11b abgestützt. Hierdurch
sind bei dem in 4 gezeigten
Kupplungszustand die Federn 13a, 13b durch die
geschlossenen Hülsenabschnitte
der Ventilkörper 11a, 11b von
dem durch die Hülsenbohrungen
der Ventilkörper 11a, 11b verlaufenden
Strömungspfad
getrennt.
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Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist durch die
Anordnung eines Dichtrings 38 auch dafür gesorgt, daß die Kupplungsverbindung bereits
abgedichtet ist, bevor die beiden Ventilkörper 11a, 11b mit
ihren Ringbunden 18a, 18b in Kontakt kommen und
dadurch in ihre Offenstellung bewegt werden können. Weiterhin sorgt die axiale
Länge des vorderen,
die Feder 13b umgebenden Abschnitts 39 des Kupplungsteils 32 dafür, daß bei geöffneter Kupplung
der dann in seiner Schließstellung
befindliche Ventilkörper 11b nicht
aus dem Kupplungsteil 32 herausragt. Hierdurch wird ein
versehentliches Aufstoßen
des Ventilkörpers 11b vermieden.
Bei dem Ventilkörper 11a ist
dies aufgrund der Länge
des Kupplungsteils 31 ebenfalls nicht möglich.
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Die in 5 gezeigte
Schnellkupplung 40 weist die gleiche Verriegelungseinrichtung
wie die Schnellkupplung 30 auf. Beide Kupplungsteile 41, 42 enthalten
eine Absperrvorrichtung der vorstehend beschriebenen Bauweise. Um
Hochdruckfestigkeit der Absperrvorrichtungen zu erreichen, sind
hierbei jedoch feste Anschläge
vorgesehen, durch die die Ventilkörper 11a, 11b in
der Schließstellung
an dem jeweiligen Kupplungsteil 41 bzw. 42 abgestützt sind. Bei
dem als Einschraubmuffe ausgebildeten Kupplungsteil 41 besteht
der feste Anschlag aus einem Runddrahtsprengring 43, der
auf der der Ventilsitzfläche 44 im
Kupplungsteil 41 abgekehrten Seite des Dichtrings 12a in
einer Ringnut im Ventilkörper 11a angeordnet
ist. In der Schließstellung
des Ventilkörpers 11a legt
sich der Runddrahtsprengring 43 an den radial äußeren Rand
der konischen Ventilsitzfläche 44 an
und hält
dadurch den Ventilkörper 11a auch
gegen hohe Drücke
sicher fest. Die Montage des Sprengrings 43 erfolgt hierbei
vor dem Einschrauben des Kupplungsteils 41 in das anzuschließende Bauteil.
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Bei dem Kupplungsteil 42 besteht
der feste Anschlag aus einem in das dem Kupplungsteil 41 benachbarte
Ende der das Kupplungsteil 42 durchdringenden Bohrung 45 eingesetzten
Runddrahtsprengring 46, an dem sich der Ventilkörper 11b in
der Schließstellung
abstützt.
Durch diese Anordnung des Runddrahtsprengrings 46 bleibt
die Möglichkeit
der Montage der Bauteile der Absperrvorrichtung von der dem anderen
Kupplungsbauteil zugekehrten Seite aus uneingeschränkt erhalten.
Soll dies auch bei dem Kupplungsteil 41 möglich sein,
so kann bei diesem anstelle der Anordnung des Runddrahtsprengrings 43 auf
dem Ventilkörper 11a zur
Bildung eines festen Anschlags auch ein Runddrahtsprengring in der
Bohrung 47 angeordnet sein, an welchem sich der Ventilkörper 11a mit
dem Kragen 48 in der Schließstellung abstützt.
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Die Schnellkupplung 40 ist
für einen
Durchfluß in
Richtung des Pfeils 49 bestimmt. Die die Ventilkörper 11a, 11b in
Schließrichtung
beaufschlagenden Federn 50, 51 sind daher so ausgelegt,
daß die Kraft
der Feder 50 bei dem in 5 gezeigten
Kupplungszustand größer ist
als die Kraft der Feder 51. Der Ventilkörper 11a liegt daher
mit seinem Kragen 48 mit Vorspannung an dem Kupplungsteil 42 an,
so daß die
beiden aneinander abgestützten
Ventilkörper 11a, 11b durch
Strömungskräfte nicht
in eine schwingende Bewegung gebracht werden können.