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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung bzw. Schlauchkupplung, die aus männlichen und weiblichen Kupplungen oder Kupplungsgliedern besteht, und insbesondere auf ein weibliches Kupplungsglied.
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In den vergangenen Jahren sind mit Wasserstoff angetriebene Fahrzeuge entwickelt worden und praktisch angewendet worden. Um solche Fahrzeuge zu versorgen ist es nötig, flüssigen Wasserstoff in Tanks an Tankstellen oder ähnlichem zu liefern. Um flüssigen Wasserstoff von einem Versorgungstank an einer Tankstelle oder ähnlichem zu einem Fahrzeugtank zu liefern wird eine weibliche Kupplung bzw. ein weibliches Kupplungsglied, welches strömungsmittelmässig mit dem Wasserstoffversorgungstank verbunden ist, mit einem männlichen Kupplungsglied verbunden, das strömungsmittelmässig mit dem Fahrzeugtank verbunden ist.
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Der flüssige Wasserstoff wird unter hohem Druck beispielsweise bei einem Druck von ungefähr 30 MPa oder mehr gespeichert. Somit muss ein weibliche Kupplungsglied, das bei der Übertragung von flüssigem Wasserstoff unter so hohem Druck verwendet werden soll, eine ausreichend starke Konstruktion aufweisen. Wenn man ein weibliches Kupplungsglied vorsieht, das eine ausreichend starke Konstruktion aufweist, wird das Kupplungsglied jedoch unvermeidlicherweise sowohl schwer als auch massig, was es schwierig macht, dass es entweder von einem Fahrer oder von einem Bediensteten bei einer Tankstelle verwendet wird.
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Weiterhin ist die herkömmliche Bauart eines weiblichen Kupplungsgliedes so ausgelegt, dass wenn ein männliches Kupplungglied in adäquater Weise in einen rohrförmigen Körper des weiblichen Kupplungsgliedes eingeführt wurde, eine Hülse, die verschiebbar an dem rohrförmigen Körper montiert wurde, zu einer Verriegelungsposition unter der Wirkung einer Feder bewegt wird, die Verriegelungskugeln radial nach innen drückt, die in dem rohrförmigen Körper vorgesehen sind, und zwar in einer ringförmigen Nut des männlichen Kupplungsgliedes, um dadurch sicher das männliche Kupplungsglied innerhalb des weiblichen Kupplungsgliedes zu halten. Jedoch besteht bei dieser Konstruktion die Gefahr, dass das männliche Kupplungsglied plötzlich außer Eingriff kommen kann und sich aus dem weiblichen Kupplungsglied heraus bewegen kann, bevor die ringförmige Nut eine Position zur Aufnahme der Verriegelungskugeln erreicht. Während eine plötzliche Bewegung des männlichen Kupplungsgliedes bewirken kann, dass die Hülse durch die Feder zur Verriegelungsposition bewegt wird, wenn das männliche Kupplungsglied langsam heraus gezogen wird, wird ein inneres bewegbare Glied oder ein Verriegelungskugeltragglied, welches in dem rohrförmigen Körper vorgesehen ist, welches nach hinten gegen eine zweite Feder durch das männliche Kupplungsglied bewegt worden ist, unter der Wirkung der zweiten Feder zurückgestellt werden, und wird die Verriegelungskugeln tragen, um zu verhindern, dass sich die Hülse in die Verriegelungsposition bewegt. Ein weibliches Kupplungsglied, das unter dem Einfluss eines Hochdruck-Strömungsmittels ist, wie beispielsweise flüssigem Wasserstoff, ist wünschenswerterweise so ausgelegt, dass es die Hülse mit einem Ventil in Assoziation bringt, welches in dem weiblichen Kupplungsglied vorgesehen ist, so dass nur wenn die Hülse in einer Verriegelungsposition gelegen ist, was bedeutet, dass ein männliches Kupplungsglied mit dem weiblichen Kupplungsglied mittels der Verriegelungskugeln verbunden worden ist, sich das Ventil öffnen darf. Es ist daher wünschenswert, dass ein weibliches Kupplungsglied verhindern kann, dass die Hülse sich zufällig in die Verriegelungsposition in einer Situation bewegt, in der das männliche Kupplungsglied plötzlich außer Eingriff kommt und sich aus dem weiblichen Kupplungsglied heraus bewegt, bevor die ringförmige Nut des männlichen Kupplungsgliedes eine Position zur Aufnahme der Verriegelungskugeln erreicht.
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Aus der Druckschrift
DD 208 404 B1 ist eine Schnellverschlusskupplung für druckflüssigkeitsführende Leitungen bekannt, wobei zwischen der Kupplungsmuffe und dem Kupplungsnippel eine metallische Abdichtung mit Dichtkegel und dahinterliegend eine elastische Abdichtung mit O-Ring an der Schubhülse und an dem Kupplungsnippel ein Dichtkonus sowie eine elastische Abdichtung zwischen Kupplungsmuffe und Schiebehülse mit Dichtelement und Stützring angeordnet ist.
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In der Druckschrift
US 4 919 174 A ist ein automatischer Zapfstutzen für ein Fahrzeugbetankungssystem beschrieben, der schnell an einen Betankungsanschluss eines Kraftstofftanks angepasst bzw. eingesetzt werden kann. Sowohl der Zapfstützen als auch der Anschluss weisen Ventile auf, die üblicherweise geschlossen sind, jedoch geöffnet werden, wenn der Zapfstützen in den Anschluss eingesetzt wird. Der Zapfstutzen weist einen Kolben auf, der sich bewegt, um einen mit einer Feder vorgespannten Deckel zu verschieben, der das Ventil des Anschlusses bildet; der Kolben wird automatisch zurückgezogen, wenn der Tank gefüllt ist.
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Die
JP H08 - 1 357 Y2 , die auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung zurückgeht, zeigt und beschreibt eine Rohrkupplung mit einem weiblichen und einem männlichen Kupplungsglied, die durch Betätigung einer Hülse verbunden werden. Die Hülse verhindert die Bewegung eines Verriegelungselements in zentrifugaler Richtung durch Vorwärtsbewegung und gibt die Verhinderung der Bewegung durch eine Bewegung nach hinten frei.
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Aus der Druckschrift
DE 32 04 115 A1 ist eine druckmittelbetätigte Schnellverschlusskupplung mit einer Verriegelungshülse bekannt, die in ihrer gefesselten Offenstellung die Druckmittelzufuhr blockiert und bei der ein von einer verlagerbaren Handhabe gesteuertes Betätigungsdruckmittel-Öffnungsventil und eine der Handhabe zugeordnete, deren Verschieben in Öffnungsrichtung blockierende Anschlagkante vorgesehen ist, welche in der gefesselten Offenstellung der Verriegelungshülse eine Sperrkante derselben gegenüberliegt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein weibliches Kupplungsglied vorzusehen, das zur Anwendung bei der Übertragung eines Hochdruck-Strömungsmittels geeignet ist, wie beispielsweise von verflüssigtem Wasserstoff.
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Dieses Ziel bzw. diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein weibliches Kupplungsglied erreicht bzw. gelöst, wie es in Anspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 genannt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein weibliches Kupplungsglied vorgesehen, welches Folgendes aufweist:
- einen Kupplungskörper mit einem zylindrischen Aufnahmeteil für ein männliches Kupplungsglied, welcher geeignet ist, um ein männliches Kupplungsglied darin aufzunehmen, und einen Strömungsmitteldurchlass, der strömungsmittelmässig mit einem Strömungsmitteldurchlass des männlichen Kupplungsgliedes in Verbindung zu bringen ist, welches in dem Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied aufgenommen worden ist, wobei der zylindrische Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied eine radiales Loch hat;
- ein Verriegelungsglied, welches in dem radialen Loch angeordnet ist und bewegbar ist zwischen
- einer Eingriffsposition, in der das Verriegelungsglied mit einer Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied in Eingriff steht, die auf der Außenfläche des männlichen Kupplungsgliedes ausgeformt ist, welches in den zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied eingeführt worden ist, um dadurch zu verhindern, dass das männliche Kupplungsglied außer Eingriff mit dem Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied kommt oder sich aus diesen heraus bewegt, und
- einer Position außer Eingriff, wo das Verriegelungsglied radial außerhalb relativ zu der Eingriffspositionen positioniert ist und nicht mit der Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied des männlichen Kupplungsgliedes in Eingriff steht, um dadurch zu gestatten, dass das männliche Kupplungsglied sich aus dem Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied heraus bewegt;
- ein äußeres bewegbares Glied, welches auf dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied montiert ist, wobei das äußere bewegbare Glied axial bewegbar ist zwischen
- einer Verriegelungsposition, wo das äußere bewegbare Glied das Verriegelungsglied in die Eingriffsposition drückt; und
- einer Entriegelungsposition, in der das äußere bewegbare Glied gestattet, dass das Verriegelungsglied sich in die Position außer Eingriff bewegt; einen Handgriff, der fest mit dem äußeren bewegbaren Glied verbunden ist,
- und der von einem Bediener ergriffen wird, um das weibliche Kupplungsglied zu halten, wenn das weibliche Kupplungsglied mit dem männlichen Kupplungsglied gekoppelt werden soll; und
- ein Halteglied zum Eingriff mit dem äußeren bewegbaren Glied in der Entriegelungsposition, und um dieses dort zu halten, wobei das Halteglied außer Eingriff von dem äußeren bewegbaren Glied ist, um zu gestatten, dass das äußere bewegbare Glied sich in die Verriegelungsposition bewegt, wenn das männliche Kupplungsglied in den Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied eingeführt worden ist und eine Position erreicht hat, in der die Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied an einer axialen Position gelegen ist, um das Verriegelungsglied aufzunehmen;
- wobei der zylindrische Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied mit dem männlichen Kupplungsglied in Eingriff steht und verhindert, dass dieses sich weiter voran bewegt, sobald das männliche Kupplungsglied in denen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied eingeführt worden ist, und zwar mit einer Vorschubbewegung des weiblichen Kupplungsgliedes zu dem männlichen Kupplungsglied hin, und wobei es eine Position erreicht hat, in der die Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied an einer axialen Position zur Aufnahme des Verriegelungsgliedes gelegen ist.
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Das Vorsehen des Handgriffes macht es für einen Bediener einfach, das weibliche Kupplungsglied bei der Koppelung des weiblichen Kupplungsgliedes mit dem männlichen Kupplungsglied zu betätigen, auch wenn das weibliche Kupplungsglied schwer und/oder massig ist.
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Das weibliche Kupplungsglied weist weiterhin folgendes auf:
- ein inneres bewegbares Glied, welches in dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied angeordnet ist, wobei das innere bewegbare Glied axial bewegbar ist zwischen
- einer vorgeschobenen Position, in der das innere bewegbare Glied mit dem Verriegelungsglied in Eingriff steht, um das Verriegelungsglied in der Position außer Eingriff zu halten, und
- einer zurückgezogenen Position, um zu gestatten, dass das Verriegelungs- glied sich in die Eingriffspositionen bewegt; und
- ein erstes Druckglied, um das innere bewegbare Glied zu der vorgeschobenen Position zu drücken;
- wobei das Verriegelungsglied als ein Halteglied derart funktioniert, dass das Verriegelungsglied das äußere bewegbare Glied in der Entriegelungsposition hält, wenn das Verriegelungsglied in der Position außer Eingriff gelegen ist,
- und welches gestattet, dass das äußere bewegbare Glied sich in die Verriegelungsposition bewegt, wenn das Verriegelungsglied in der Eingriffsposition gelegen ist.
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Das äußere bewegbare Glied kann so geformt werden, dass es zylindrisch und koaxial mit dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied ist, und dass es eine Innenfläche hat, die verschiebbar mit einer Außenfläche des männlichen Kupplungsgliedes bei seinem Aufnahmeteil in Eingriff steht, wobei die Innenfläche eine Verriegelungsposition besitzt, um das Verriegelungsglied in die Eingriffsposition zu drücken, wenn das äußere bewegbare Glied in der Verriegelungsposition gelegen ist, und einer Ausnehmung zur Aufnahme des Verriegelungsgliedes, wenn das äußere bewegbare Glied in der Entriegelungsposition gelegen ist.
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Alternativ kann das weibliche Kupplungsglied der vorliegenden Erfindung folgendes aufweisen:
- ein inneres bewegbares Glied, welches in dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied angeordnet ist, wobei das innere bewegbare Glied axial bewegbar ist zwischen
- einer zurückgezogenen Position, in der das innere bewegbare Glied durch das männliche Kupplungsglied rückwärts bewegt worden ist, welches zu einer Position bewegt worden ist, wo dessen Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied an einer axialen Position zur Aufnahme des Verriegelungsgliedes darin gelegen ist; und
- einer vorgeschobenen Position, die näher an dem Verriegelungsglied ist als die zurückgezogene Position;
- ein erstes Druckglied, um das innere bewegbare Glied zu der vorgeschobenen Position hin zu drücken; wobei das innere bewegbare Glied das Sicherungsglied radial nach außen drückt, um das Sicherungsglied in sicheren Eingriff mit dem äußeren bewegbaren Glied in der Entriegelungsposition zu bringen, und um zu gestatten, dass das äußere bewegbare Glied sich in die Verriegelungsposition bewegt, wenn das innere bewegbare Glied durch das männliche Kupplungsglied in die zurückgezogene Position bewegt worden ist.
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Weiterhin kann das weibliche Kupplungsglied der vorliegenden Erfindung ein zweites Druckglied aufweisen, um das äußere bewegbare Glied von der Entriegelungsposition zu der Verriegelungsposition hinzu drücken.
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Insbesondere kann der Handgriff ein Paar von Griffgliedem aufweisen, die in Querrichtung des weiblichen Kupplungsgliedes voneinander getrennt sind, die am hinteren Ende des weiblichen Kupplungsgliedes positioniert sind, und die mit gegenüberliegenden Seiten des äußeren bewegbaren Gliedes verbunden sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein weibliches Kupplungsglied vorgesehen, das geeignet ist, um mit einem männlichen Kupplungsglied verbunden zu werden, das Folgendes aufweist:
- einen Kupplungskörper mit einem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied zur Aufnahme eines männlichen Kupplungsgliedes darin, und einen Strömungsmitteldurchlass, der strömungsmittelmässig mit einem Strömungsmitteldurchlass des männlichen Kupplungsgliedes in Verbindung gesetzt werden soll, das in dem Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied aufgenommen worden ist, wobei der zylindrische Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied ein sich dort hindurch erstreckendes radiales Loch hat;
- ein Verriegelungsglied, welches in dem radialen Loch angeordnet ist und bewegbar ist zwischen
- einer Eingriffsposition, wo das Verriegelungsglied mit einer Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied in Eingriff steht, die in der Außenfläche des männlichen Kupplungsgliedes ausgeformt ist, und die in den zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied eingeführt worden ist, um dadurch zu verhindern, dass das männliche Kupplungsglied außer Eingriff mit dem Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied kommt oder sich aus diesen heraus bewegt, und
- einer Position außer Eingriff, wobei das Verriegelungsglied radial außerhalb relativ zu der Eingriffsposition positioniert ist und außer Eingriff mit der Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied des männlichen Kupplungsgliedes steht, um dadurch zu gestatten, dass das männliche Kupplungsglied sich aus dem Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied heraus bewegt;
- ein äußeres bewegbare Glied, welches auf dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied montiert ist, wobei das äußere bewegbare Glied axial bewegbar ist zwischen
- einer Verriegelungsposition, in der das äußere bewegbare Glied das Verriegelungsglied in die Eingriffspositionen bewegt, und
- einer Entriegelungsposition, in der das bewegbare äußere Glied gestattet, dass das Verriegelungsglied sich in die Position außer Eingriff bewegt; und ein Sicherungsglied, um mit dem äußeren bewegbaren Glied in Eingriff zu kommen und dieses in der Entriegelungsposition zu sichern, wobei das Sicherungsglied außer Eingriff von dem äußeren bewegbaren Glied ist, um zu gestatten, dass das äußere bewegbare Glied sich in die Verriegelungsposition bewegt, wenn die Aufnahmeausnehmung 64 für das Verriegelungsglied in eine axiale Position zur Aufnahme des Verriegelungsgliedes bewegt worden ist.
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Das Vorsehen des Sicherungsgliedes in dem weiblichen Kupplungsglied macht es möglich, zu verhindern, dass das äußere bewegbare Glied, welches der Hülse entspricht, die in Verbindung mit dem Stand der Technik erwähnt wird, sich in die Verriegelungsposition bewegt, auch wenn ein männliches Kupplungsglied plötzlich außer Eingriff kommt und sich aus dem weiblichen Kupplungsglied heraus bewegt, bevor die Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied eine axiale Position erreicht, um die Verriegelungsglieder aufzunehmen.
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Insbesondere kann das weibliche Kupplungsglied der vorliegenden Erfindung weiter folgendes aufweisen:
- ein inneres bewegbares Glied, welches in dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied angeordnet ist, wobei das innere bewegbare Glied axial bewegbar ist zwischen
- einer vorgeschobenen Position, in der das innere bewegbare Glied mit dem Verriegelungsglied in Eingriff steht, um das Verriegelungsglied in der Position außer Eingriff zu halten, und
- einer zurückgezogenen Position, um zu gestatten, dass das Verriegelungsglied sich in die Eingriffspositionen bewegt; und
- ein erstes Druckglied, um das innere bewegbare Glied zu der vorgeschobenen Position hin zu drücken;
- wobei das innere bewegbare Glied das Sicherungsglied radial nach außen drückt, um sicherzustellen, dass das Sicherungsglied sicher mit dem äußeren bewegbaren Glied in der Entriegelungsposition in Eingriff ist;
- wobei das innere bewegbare Glied aus der vorgeschobenen Position in die zurückgezogene Position dadurch bewegt wird, dass das männliche Kupplungsglied in den Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied eingeführt wird, und wenn das männliche Kupplungsglied zu einer Position bewegt worden ist, wo die Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied an einer axialen Position zur Aufnahme des Verriegelungsgliedes gelegen ist, somit gestattet wird, dass das Sicherungsglied außer Eingriff von dem äußeren bewegbaren Glied kommt.
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Bei diesem weiblichen Kupplungsglied wirkt das innere bewegbare Glied sowohl als Träger für das Verriegelungsglied als auch als Träger für das Sicherungsglied.
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Alternativ kann das weibliche Kupplungsglied der vorliegenden Erfindung ein inneres bewegbares Glied aufweisen, welches in dem zylindrischen Aufnahmeteil für das männliche Kupplungsglied angeordnet ist, wobei das innere bewegbare Glied axial bewegbar ist zwischen
einer zurückgezogenen Position, wo das innere bewegbare Glied, welches
durch das männliche Kupplungsglied nach hinten bewegt worden ist, in eine Position bewegt wird, in der dessen Aufnahmeausnehmung für das Verriegelungsglied an einer axialen Position zur Aufnahme des Verriegelungsgliedes darin gelegen ist; und
einer vorgeschobenen Position, die näher an dem Verriegelungsglied ist als die zurückgezogene Position;
ein erstes Druckglied, um das innere bewegbare Glied zu der vorgeschobenen Position zu drücken;
wobei das innere bewegbare Glied das Sicherungsglied radial nach außen drückt, um sicherzustellen, dass das Sicherungsglied sicher mit dem äußeren bewegbaren Glied in der Entriegelungsposition in Eingriff steht, und wobei dies zulässt, dass das äußere bewegbare Glied sich in die Verriegelungsposition bewegt, wenn das innere bewegbare Glied durch das männliche Kupplungsglied in die zurückgezogene Position bewegt wird.
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Bei dem weiblichen Kupplungsglied der vorliegenden Erfindung muss das innere bewegbare Glied keine Assoziation mit dem Verriegelungsglied haben.
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Das weibliche Kupplungsglied der vorliegenden Erfindung kann weiter ein zweites Druckglied aufweisen, um das äußere bewegbare Glied aus der Entriegelungsposition zu der Verriegelungsposition hinzu bewegen. Das zweite Druckglied ermöglicht, dass die Hülse sich automatisch in die Verriegelungsposition bewegt, wenn das männliche Kupplungsglied inadäquater Weise in das weibliche Kupplungsglied zum Eingriff damit eingeführt worden ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung, auf die Ansprüche und die beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
- 1 ist eine seitliche Längsschnittansicht einer Schlauchkupplung, die ein weibliches Kupplungsglied gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung aufweist;
- 2 ist eine Ansicht des weiblichen Kupplungsgliedes der 1;
- 3 ist eine teilweise Längsschnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels, die einen Zustand zeigt, in dem das männliche Kupplungsglied in das weibliche Kupplungsglied eingeführt worden ist, jedoch noch nicht eine Endposition erreicht hat, um die Verbindung mit dem weiblichen Kupplungsglied zu vollenden;
- 4 ist eine Ansicht ähnlich der 3, die einen Zustand zeigt, in dem das männliche Kupplungsglied die Endposition erreicht hat, und wobei die Haltekugeln außer Eingriff von der Hülse oder dem äußeren bewegbaren Glied sind;
- 5 ist eine Ansicht ähnlich der 6, die einen Zustand zeigt, in dem der Hebel gedreht wurde und das Kugelventil geöffnet ist und die Hülse nicht aus ihrer Verriegelungsposition bewegt werden kann, um zu verhindern, dass das männliche Kupplungsglied außer Eingriff von dem weiblichen Kupplungsglied kommt;
- 6 ist eine Ansicht ähnlich der von 1, die einen Zustand zeigt, in dem das männliche und das weibliche Kupplungsglied miteinander in Eingriff stehen und die Hülse in die Verriegelungsposition bewegt worden ist; und
- 7 ist eine Seitenansicht eines weiblichen Kupplungsgliedes gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei der ein oberer Teil und ein Teil eines unteren Teils weg geschnitten worden sind, um das Innere des weiblichen Kupplungsgliedes zu zeigen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Mit Bezug auf die 1-6 ist eine Schlauchkupplung gezeigt, die ein weibliches Kupplungsglied 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein männliches Kupplungsglied 2, mit dem das weibliche Kupplungsglied 1 verbunden ist. Typischerweise ist das weibliche Kupplungsglied in einem Versorgungssystem für verflüssigten H an einer Tankstelle eingebaut, und das männliche Kupplungsglied ist an einem mit Wasserstoff angetriebenen Fahrzeug für einen Automobiltank für verflüssigten Wasserstoff montiert.
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Das männliche Kupplungsglied 2 weist einen rohrförmigen Kupplungsgliedkörper mit einer inneren Bohrung 65 auf, die sich dort hindurch erstreckt, und ein Sitzventil 67, welches durch eine Feder 66 gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist, der auf einer Innenseite des rohrförmigen Kupplungskörpers ausgeformt ist, der die innere Bohrung 65 definiert. Der rohrförmige Kupplungskörper ist so ausgeformt, dass er eine ringförmige Ausnehmung 64 an seiner Außenseite zur Aufnahme von Verriegelungskugeln 22 des weiblichen Kupplungsgliedes hat, was später erklärt wird.
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Das weibliche Kupplungsglied 1 weist einen rohrförmigen Kupplungsgliedkörper 3 mit einer inneren Bohrung 4 auf, die sich dadurch in horizontaler Richtung erstreckt, wie in 1 zusehen. Die innere Bohrung 4 ist mit einem Kugelventil 5 ausgerüstet, um die innere Bohrung 4 zu schließen bzw. zu öffnen, und welches die innere Bohrung 4 in eine Einlassseite 4a zur Aufnahme von verflüssigten Wasserstoff von einem (nicht gezeigten) Versorgungstank und einer Auslassseite 4b zum Auslassen des verflüssigten Wasserstoffes zu dem männlichen Kupplungsglied aufteilt.
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Das Kugelventil 5 hat eine drehbare Welle 6, die sich durch das Kugelventil 5 und den rohrförmigen Kupplungsgliedkörper 3 in einer Richtung senkrecht zur inneren Bohrung 4 erstreckt. Die drehbare Welle 6 hat einen Teil mit quadratischem Querschnitt, der in das Durchgangsloch des Kugelventils 5 eingepasst ist, um zu ermöglichen, dass die drehbare Welle 6 das Kugelventil 5 bei einer Drehung der drehbare Welle 6 dreht. Eine Ventilbohrung 7 erstreckt sich durch das Kugelventil 5 und die Drehwelle 6 in Durchmesserrichtung und kann mit der Einlassseite 4a und der Auslassseite 4b der inneren Bohrung 4 ausgerichtet und strömungsmittelmässig verbunden sein. Zwischen den rohrförmigen Kupplungskörper 3 und der drehbaren Welle 6 ist eine zylindrische Auskleidung 8 vorgesehen.
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Kugelventilbetätigungsmittel 9 sind an dem weiblichen Kupplungsglied 1 vorgesehen. Die Kugelventilbetätigungsmittel 9 weisen einen Hebel 10 auf, der sicher mit einem oberen Ende der drehbaren Welle 6 verbunden ist, welches sich aus dem rohrförmigen Kupplungsgliedkörper 3 herauserstreckt. Zwischen dem Hebel 10 und den rohrförmigen Kupplungsgliedkörper 3 sind Ventilewellenhalteglieder 11, 12 vorgesehen. Eine rohrförmige Armatur 14 ist verschraubbar mit der inneren Bohrung des rohrförmigen Kupplungsgliedkörpers 3 in Eingriff. Die rohrförmige Armatur 14 ist zur Verbindung mit einem Wasserstofflieferschlauch H (2) geeignet, der sich von einem Versorgungstank für verflüssigten Wasserstoff zu dem weiblichen Kupplungsglied 1 erstreckt. Die Bezugszeichen 13 und 15 bezeichnen Dichtungsringe.
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Die rohrförmige Armatur 14 hat ein rohrförmiges Dichtungsglied 16 und eine Schraubenfeder 17, die in dem Durchgangsloch davon vorgesehen ist, so dass das rohrförmige Dichtungsglied 16 axial verschiebbar mit der Innenseite der rohrförmigen Armatur 14 in Eingriff ist; und die Schraubenfeder 17 ist zwischen den rohrförmigen Dichtungsglied 16 und einem Stufenteil 18 positioniert, der auf der Innenseite der rohrförmigen Armatur 14 ausgeformt ist, um das rohrförmige Dichtungsglied 16 gegen die Außenfläche des Kugelventils 5 zu drücken, um dichtend mit dem Kugelventil 5 in Eingriff zu kommen. Ein Dichtungsring 19 ist zwischen dem rohrförmigen Dichtungsglied 16 und der rohrförmigen Armatur 14 vorgesehen.
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Ein rohrförmiges Glied 20 ist verschraubbar mit einem rechten Endteil des rohrförmigen Kupplungsgliedkörpers 3 in Eingriff. Das rohrförmige Glied 20 ist mit einem Verriegelungsmechanismus 21 zur Verbindung des weiblichen Kupplungsgliedes 1 mit dem männlichen Kupplungsglied 2 versehen.
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Der Verriegelungsmechanismus 21 weist eine Vielzahl von Verriegelungskugeln 22 auf, die jeweils radial bewegbar in radialen Löchern 23 positioniert sind, die sich durch das rohrförmige Glied 20 und eine Hülse 24 erstrecken, die auf dem rohrförmigen Glied 20 montiert ist. Die Hülse 24 ist axial relativ zum rohrförmigen Glied 20 bewegbar, und zwar zwischen einer vorgeschobenen Position (5) in der die Hülse 24 die Verriegelungskugeln 22 radial nach innen drückt, und einer zurückgezogenen Position (1), in der die Hülse 24 gestattet, dass die Verriegelungskugeln 22 sich radial nach au-ßen bewegen. Auf dem rechten Endteil des rohrförmigen Gliedes 20 ist ein Stopring bzw. Anschlagring 25 vorgesehen, um zu verhindern, dass die Hülse 24 außer Eingriff mit dem rohrförmigen Glied 20 kommt, und ein Schutzrohr 26, um zu verhindern, dass die radialen Löcher 23 mit Staub oder ähnlichem verstopft werden.
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Innerhalb des rohrförmigen Gliedes 20 ist ein inneres rohrförmiges Glied 27 vorgesehen, welches axial bewegbar ist zwischen einer vorgeschobenen Position (1), in der das innere rohrförmige Glied verhindert, dass die Verriegelungskugeln 22 sich in die innere Bohrung des rohrförmigen Gliedes 20 bewegen, und einer zurückgezogenen Position (5), in der das Innere rohrförmigen Glied 27 gestattet, dass die Verriegelungskugeln 22 teilweise in die innere Bohrung des rohrförmigen Gliedes 20 vorstehen. Das innere rohrförmige Glied 27 wird durch eine Schraubenfeder 28 in die vorgeschobene Position gedrückte und kann gegen die Schraubenfeder 28 durch das männliche Kupplungsglied 2 bewegt werden, welches in die innere Bohrung des rohrförmigen Gliedes 20 zur Verbindung mit dem weiblichen Kupplungsglied eingeführt wird.
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Der Verriegelungsmechanismus 21 hat weiter einen Hülsenhaltemechanismus 29, der gewöhnlicherweise die Hülse 24 in der zurückgezogenen Position hält und die Hülse 24 löst, um zu gestatten, dass sie sich in die vorgeschobenen Position bewegt, wenn das männliche Kupplungsglied 2 in das weibliche Kupplungsglied 1 eingeführt worden ist, und wenn die ringförmige Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes in eine axiale Position gebracht worden ist, in der die Verriegelungskugeln in der ringförmigen Nut 64 zur Verbindung des männlichen Kupplungsgliedes mit dem weiblichen Kupplungsglied aufgenommen werden können.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Hülsenhaltemechanismus 29 Haltekugeln 30 auf, die in radialen Löchern 31 angeordnet sind, die in den rohrförmigen Glied 20 ausgeformt sind, so dass die Haltekugeln 30 radial bewegbar sind zwischen einer radial äußeren Position (1 und 3), in der die Haltekugeln 30 mit einer ringförmigen Nut 32 in Eingriff sind, die auf der Innenfläche der Hülse 24 ausgeformt ist, und zwar positioniert an der zurückgezogenen Position, und einer radial inneren Position ( 4 und 5), in der die Haltekugeln 30 außer Eingriff von der ringförmigen Nut 32 sind, um zu gestatten, dass die Hülse 24 in die vorgeschobene Position bewegt wird. Das innere rohrförmige Glied 27 hat einen Teil 33 mit gro-ßem Durchmesser, der mit den Haltekugeln 30 in Eingriff kommt, um sie an der radial äußeren Position zu positionieren, wenn das innere rohrförmige Glied 27 in der vorgeschobenen Position positioniert ist; und hat einen Teil 34 mit kleinem Durchmesser, um zu gestatten, dass die Haltekugeln 30 sich zu der radial inneren Position bewegen, wenn das innere rohrförmige Glied 27 zu der zurückgezogenen Position bewegt wird.
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Der gestufte Teil 35, der zwischen dem Teil 33 mit großem Durchmesser und dem Teil 34 mit kleinem Durchmesser des inneren rohrförmigen Gliedes 27 vorgesehen ist, ist geeignet, um mit einem inneren gestuften Teil 36 des rohrförmigen Gliedes 20 in Eingriff zu kommen (siehe 1), so dass das innere rohrförmige Glied 27 an der vorgeschobenen Position positioniert ist, und dass verhindert wird, dass sich dieses aus dem rohrförmigen Glied 20 heraus bewegt.
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Der Verriegelungsmechanismus 21 weist weiterhin manuelle Betätigungsmittel 37 zur manuellen Betätigung der Hülse 24 auf. Die manuellen Betätigung Mittel weisen einen Betriebsschlauch bzw. ein Betriebsrohr 38 auf, der sicher an der Hülse 24 an seinem vorderen Ende angebracht ist. Insbesondere hat das Betriebsrohr 38 einen Flanschteil 39 an seinem vorderen Ende, der sicher zwischen den Anschlagring 41 und einem Stufenteil 40 gehalten wird, der auf der Außenfläche der Hülse 24 geformt ist. Wie in 2 gezeigt, hat das Betriebsrohr 38 einen Teil mit großem Durchmesser an seinem hinteren Ende und ist mit Handgrifftraggliedem 42 versehen, die mit dem Teil mit großem Durchmesser verbunden sind und sich nach hinten davon erstrecken. Die Handgrifftragglieder 42 sind an ihren hinteren Enden mit Handgriffen 43 versehen. Die Handgriffe 43 können eine „C-förmige“ Konfiguration haben, wie in den 1 und 51 gezeigt, und können auch eine „umgekehrt-L-förmige“ Konfiguration haben, wie in 2 gezeigt.
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Während des Betriebs ergreift ein Bediener die Handgriffe 43 mit der Hand, um das weibliche Kupplungsglied 1 zu halten; dann betätigt er, wie in 1 gezeigt, das weibliche Kupplungsglied, um es mit dem männlichen Kupplungsglied 2 auszurichten und schiebt dieses zu dem männlichen Kupplungsglied 2 oder nach rechts, wie in 1 zusehen. Bei diesen Betriebsvorgang können die Haltekugeln 30 sich radial nach innen bewegen und außer Eingriff von der ringförmigen Nut 32 kommen, wenn die ringförmige Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 in einer Position gebracht worden ist, in der die Verriegelungskugeln 22 sich in die ringförmige Nut 64 bewegen können, und im wesentlichen gleichzeitig kommt eine rechte Seitenfläche, die die ringförmige Nut 64 definiert, in Eingriff mit einem ringförmigen gestufte Teil, der auf der Innenfläche des rohrförmigen Gliedes 20 ausgeformt ist, um ein weiteres vorschieben des rohrförmigen Kupplungsgliedkörpers 3 zu dem männlichen Kupplungsglied 2 zu verhindern. Wenn entsprechend der Bediener weiter auf die Handgriffe 43 drückt, wird die Hülse 24 nach rechts relativ zu dem rohrförmigen Glied 20 des weiblichen Kupplungsgliedes 1 bewegt, während die Verriegelungskugeln 22 in die ringförmige Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 gedrückt werden, wodurch das weibliche Kupplungsglied 1 sicher an dem männlichen Kupplungsglied 2 angeschlossen wird.
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Um das weibliche Kupplungsglied 1 von dem männlichen Kupplungsglied 2 zu trennen ergreift der Bediener die Handgriffe 43 und zieht diese nach hinten oder nach rechts, so dass die Hülse 24 zu erst relativ zu dem rohrförmigen Glied 20 von seiner vorgeschobenen Position (5) in die zurückgezogene Position bewegt wird, in der die Hülse 24 gestattet, dass die Verriegelungskugeln 22 sich zu der radial äußeren Position bewegen, und mit einem Teil mit großem Durchmesser des rohrförmigen Gliedes 20 in Eingriff kommt. Wenn entsprechend der Bediener weiter an den Handgriffen 43 zieht, wird die Hülse 24 nach rechts zusammen mit dem rohrförmigen Glied 20 bewegt (und mit dem rohrförmigen Kupplungsgliedkörper 3 des weiblichen Kupplungsgliedes 1) relativ zum männlichen Kupplungsglied 2, wobei die Verriegelungskugeln 22 durch das innere rohrförmige Glied 27 bewegt werden, welches durch die Schraubenfeder 28 relativ zu dem rohrförmigen Glied 20 nach vorne bewegt wird, um radial außerhalb von der ringförmigen Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 außer Eingriff zu kommen.
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Das weibliche Kupplungsglied 1 hat weiter ein Ventil 48, welches verschiebbar mit der Einlassseite 4b des Durchgangsloches 4 des weiblichen Kupplungsgliedes 1 zur Öffnung bzw. zum Verschluss der Einlassseite 4b in Eingriff ist. Das Ventil 48 hat eine axiale Bohrung 51, die sich vom vorderen Ende davon erstreckt, und einer radial Bohrung 52, die mit dem unteren Ende der Bohrung 52 verbunden ist und sich an der äußeren Seitenfläche des Ventils 48 öffnet. Das Ventil 48 ist mit einem koaxialen rohrförmigen Glied 53 versehen, welches darauf verschiebbar ist, und welches damit mittels eines Anschlagringes 54 in Eingriff ist, der sicher auf der Außenfläche davon montiert ist, so dass das Ventil nach rechts durch eine Schraubenfeder 55 gedrückt wird, die um das Ventil 48 herum zwischen dem koaxialen rohrförmigen Glied 53 und dem rohrförmigen Kupplungskörper 3 des weiblichen Kupplungsgliedes 1 angeordnet ist. Das Ventil 48 hat einen Flansch 56 an seinem linken Endteile 50, wobei der Flansch, wie in 1 gezeigt, geeignet ist, um mit einem Stufenteil 57 in Eingriff zu kommen, wenn der in der Innenseite der Einlassseite 4b des Durchgangsloches des rohrförmigen Kupplunggliedkörpers 3 ausgeformt ist, so dass das Ventil 48 an einer Verschlussposition positioniert ist, wo die Einlassseite 4b des Durchgangsloches des rohrförmigen Kupplungsgliedkörpers 3 der weiblichen Kupplung durch einen Dichtungsring 58 abgeschlossen ist, der zwischen der Innenseite des Durchgangsloches 4 des rohrförmigen Kupplungsgliedkörpers 3 und der Außenseite des Ventils 48 vorgesehen ist, und zwar von den radialen und axialen Bohrungen 52 und 51 des Ventils 48. Wie in 5 gezeigt, wird das Ventil 48 dadurch in eine offene Position bewegt, dass das männliche Kupplungsglied 2 in das weibliche Kupplungsglied 1 eingeführt wird und mit diesem verbunden wird, wobei die radial Bohrung 52 zur Einlassseite 4b des Durchgangsloches 4 des rohrförmigen Kupplungsgliedkörpers 3 offen ist, so dass die radialen und axialen Bohrungen 51 und 53 des Ventils 48 strömungsmittelmässig in Verbindung mit der Einlassseite 4b und dem Durchgangsloch 65 des männlichen Kupplungsgliedes kommen.
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Weiterhin ist das weibliche Kupplungsglied 1 mit Betriebssteuermitteln 44 ausgerüstet, welche gestatten, dass das Kugelventil 5 sich nur dann in seiner offene Position bewegt, wenn das weibliche Kupplungsglied 1 mit dem männlichen Kupplungsglied 2 verbunden worden ist, wobei das weibliche Kupplungsglied somit nur von dem männlichen Kupplungsglied 2 getrennt werden kann, wenn das Kugelventil 5 in seiner Verschlussposition positioniert worden ist.
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Die Betriebssteuermittel 44 weisen ein Anschlagglied 45 auf, welches fest an dem Teil 37 mit großem Durchmesser des Betriebsrohrs 37 durch Schrauben 47 angebracht ist, und welches sich nach hinten erstreckt; und einen Eingriffteil 46 des Hebels 10, der an einem vorderen Ende des Hebels 10 ausgebildet ist und sich in einer Richtung entgegengesetzt zu jener erstreckt, in die sich sein hinteres Ende erstreckt. Wenn das weibliche Kupplungsglied 1, wie in 1 gezeigt, außer Eingriff von dem männlichen Kupplungsglied 2 ist, und somit die Hülse 24 an ihrer hinteren Position ist, und der Ventilbetriebshebel 10 in der Position ist, wie in 1 und 2 gezeigt, um das Kugelventil 5 in seiner geschlossenen Position zu positionieren, ist das Anschlagglied 45 nahe an der Eingriffsposition 46 des Hebels 10, so dass der Hebel 10 nicht aus der oben erwähnten Position gedreht werden kann, wodurch das Kugelventil 5 geschlossen gehalten wird. Wenn das weibliche Kupplungsglied 1, wie in 6 gezeigt, mit dem männlichen Kupplungsglied 2 verbunden ist, wird die Hülse 24 zu der vorgeschobenen Position bewegt, um die Verriegelungskugeln 22 in der ringförmigen Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 zu halten, und somit wird das Anschlagglied 45 weg aus der Eingriffsposition 46 des Hebels 10 bewegt, so dass sich der Hebel 10 in die Position drehen kann, wie sie in 5 gezeigt ist, um das Kugelventil 5 in seiner Öffnungsposition zu positionieren. Wenn der Hebel 10 in der in 5 gezeigten Position gehalten wird, ist das Spitzenende des Eingriffsteils 46 zu dem Anschlagglied 45 gerichtet und benachbart zu diesen, so dass die Hülse 24 nicht aus der vorgeschobenen Position, wie in 5 gezeigt, zu der in 6 gezeigten zurückgezogenen Position bewegt werden kann, wodurch die Verriegelungskugeln 22 sich nicht radial aus der ringförmigen Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 herausbewegen können, und somit das weibliche Kupplungsglied 1 nicht außer Eingriff von dem männlichen Kupplungsglied 2 kommen kann. Das weibliche Kupplungsglied darf von dem männlichen Kupplungsglied 2 nur dann getrennt werden, wenn der Hebel 10 um 90 Grad aus der Positionen gedreht worden ist, die in 5 gezeigt wurde, und zwar in die in 6 gezeigte Position, so dass das Kugelventil 5 in seiner geschlossenen Position positioniert ist.
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7 veranschaulicht ein weibliches Kupplungsglied 68 gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das weibliche Kupplungsglied 68 hat eine ähnliche Struktur wie jene des ersten Ausführungsbeispiels, und gleiche Elemente werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das weibliche Kupplungsglied 68 ist dahingehend abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel, dass ersteres eine Schraubenfeder 70 aufweist. Weiterhin ist das innere rohrförmige Glied 27 in seiner Axialrichtung kürzer als jenes des ersten Ausführungsbeispiels, und zwar in dem Maße, dass wenn das männliche Kupplungsglied nicht mit dem weiblichen Kupplungsglied 1 verbunden worden ist, und somit das innere rohrförmige Glied 27 in seiner vorgeschobenen Position positioniert ist, wie in 7 gezeigt, das innere rohrförmige Glied 27 nicht mit dem Verriegelungskugeln 22 in Eingriff kommt, während sein Teil mit großem Durchmesser mit den Haltekugeln 30 in Eingriff steht. Wenn das innere rohrförmige Glied 27 durch das männliche Kupplungsglied 2 nach hinten bewegt worden ist, welches in das weibliche Kupplungsglied 1 eingeführt worden ist, so dass dessen Teil mit großem Durchmesser außer Eingriff von den Haltekugeln 30 kommt, können sich die Haltekugeln 30 radial nach innen bewegen und außer Eingriff mit einer ringförmigen Nut 32 kommen, die in einer Hülse 24 ausgeformt ist, wodurch die Kraft der Schraubenfeder 70 die Hülse 24 nach vorne drückt, so dass wenn eine ringförmige Nut 64 der männlichen Kupplung 2 in eine axiale Position gebracht wurde, wo die Verriegelungskugeln in der ringförmigen Nut 64 zur Verbindung des männlichen Kupplungsgliedes mit dem weiblichen Kupplungglied gebracht worden ist, die Hülse 24 nach vorne bewegt wird und die Verriegelungskugeln 22 in die ringförmigen Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes drückt. Vorzugsweise ist der Teil mit großem Durchmesser des inneren rohrförmigen Gliedes 27 geeignet, um außer Eingriff von den Haltekugeln 30 zu kommen, wenn die ringförmige Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 in die axiale Position gebracht worden ist, wo die Verriegelungskugel in der ringförmigen Nut 64 des männlichen Kupplungsgliedes 2 aufgenommen werden kann.
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Die Erfindung ist in veranschaulichender Weise beschrieben worden und es sei bemerkt, dass die Ausdrücke, die verwendet worden sind, nur zu Zwecken der Beschreibung vorgesehen sind, und dass sie nicht in irgendeiner Weise als einschränkend angesehen werden sollen.
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Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es sei daher bemerkt, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung in anderer Weise ausgeführt werden kann als dies speziell in der vorangegangenen Beschreibung dargelegten worden ist.
