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Die
Erfindung betrifft eine Schnellkupplungsvorrichtung für die Medien
an einem Baugerät
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
genannten Medien, welche durch die Schnellkupplungsvorrichtung miteinander
verbunden werden sollen, dienen dem Antrieb beispielsweise von Werkzeugen
oder anderen hydraulisch betätigten
Aktoren. Sie müssen
deshalb nicht notwendigerweise aus einem Hochdruckhydraulik-Öl bestehen; die
Erfindung sieht alle flüssigen
und gasförmigen Medien
vor.
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Eine
eingangs genannte Schnellkupplungsvorrichtung ist beispielsweise
mit dem Gegenstand der
EP
0 483 232 B1 bekannt geworden. Es handelt sich dort um
die Kupplung eines Antriebssystems an einem Zusatzgerät eines
Baggers oder dergleichen, und die Kupplung erfolgt in der Art einer Schwenk-Verriegelung.
Hierbei ist ein Adaptergehäuse
an einer horizontalen Schwenkachse einseitig schwenkbar an einem
Baggerstiel befestigt ist und eine gegenüberliegende Adapterplatte ist
an einem Zusatzgerät
(z. B. einem Schwenklöffel)
befestigt. An der der gemeinsamen Schwenkachse gegenüberliegenden
Seite ist eine Verriegelungseinrichtung zwischen Adaptergehäuse und-platte
angeordnet.
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Die
bekannte Schwenk-Verriegelung zeichnet sich dadurch aus, dass während des
Einschwenkens der Adapterplatte auf die geräteseitige Adapterplatte zunächst die
hydraulische Kupplung zwischen den einander gegenüberstehenden
Ventilen hergestellt wird und danach erst die Verriegelung stattfindet.
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Dies
bedeutet, dass zunächst
die beiden Medien-Kupplungsteile ineinander eintauchen und flüssigkeitsdicht
miteinander verbunden werden und dass mit sich fortsetzender Schwenkbewegung
des baggerstielseitigen Adaptergehäuses auf die geräteseitige
Adapterplatte schließlich
die Verriegelung in Gegenüberstellung
kommt und die beiden Teile gegeneinander verriegelt.
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Nachteil
der bekannten Schwenk-Verriegelung ist allerdings, dass – wegen
der noch fehlenden Verriegelung – beim Eintauchen der beiden
einander zugeordneten Medienkupplungen stets noch ein radiales Spiel
vorhanden ist, das die beiden Medienkupplungen beim Eintauchen gegeneinander
verschiebt und deren Dichtsitze beschädigen kann. Es bedarf in der
Druckschrift nicht gezeigter, komplizierter Einfahrkurven und Führungen,
um einen derartigen Verschleiß der
einander zugeordneten Dichtungen zu vermeiden und überhaupt
die Funktion der Medienkupplung sicher zu stellen.
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Weiterer
Nachteil der genannten Schwenk-Verriegelung ist, dass die beiden
einander gegenüberliegenden
Kupplungsteile für
die Medienkupplung ungeschützt
einander gegenüber
liegen und die Eintauchbewegung der beiden Teile ungeschützt im freien
Raum stattfindet, wodurch die beiden Teile einem hohen Verschleiß durch
Schmutz und Wasser ausgesetzt sind.
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Die
in den weiblichen Kupplungsteil eindringenden Schmutzteilchen bleiben
in der dortigen Aufnahmebohrung und werden nach erfolgtem Medienschluss
in den Ölkreislauf
eingetragen. Damit werden die Hydraulik-Aggregate einer unzulässigen Schmutzbelastung
unterworfen.
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Weil
die beiden Kupplungsteile bogenförmig um
die entfernt angeordnete Schwenkachse zwischen Adapterplatte und
Adaptergehäuse
ineinander einschwenken, sind die hierfür vorgesehenen – in Einfahrrichtung
langen – Führungs- und Fangflächen einem
hohen Verschleiß ausgesetzt.
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Mit
dem Gegenstand der
EP
0 602 165 B1 ist eine weitere Schnellkupplungsvorrichtung
für Hydraulikleitungen
bekannt geworden, bei der die Kupplung der einander zugeordneten
Teile nicht mehr im Sinne einer Schwenkbewegung erfolgt, sondern
im Sinne einer Linearbewegung. Bei dieser bekannten Schnellkupplung
wird zwar die Verbindung zwischen der Adapterplatte und dem Adaptergehäuse ebenfalls
in Richtung einer Schwenkbewegung durchgeführt. Nachdem aber die beiden
Teile miteinander verbunden sind, erfolgt erst durch ein weiteres Verriegelungselement
die lineare Verbindung der einander gegenüberliegenden Medienkupplungen. Nachteil
dieser Anordnung ist, dass ein separates lineares Verschiebeelement
zur Verriegelung und zur Verbindung der Medienkupplungen verwendet
werden muss.
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Weiterer
Nachteil ist, dass die Verriegelungsvorrichtung, die mit relativ
großen
Durchmessern an zugeordneten Fangbolzen anliegt, stets auch während der
Verriegelung noch ein beträchtliches
Spiel aufweist, was dazu führt,
dass die einander gegenüber
liegenden Medienkupplungen diesem Spiel unterworfen sind und einem
hohen Verschleiß unterliegen.
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Beim
Eintauchen der beiden einander zugeordneten Medien-Kupplungsteile
weichen die ineinander tauchenden Teile gegenseitig aus, was mit
hohem Verschleiß und
-schlimmstenfalls- einer Beschädigung
der Dichtungen verbunden ist.
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Solche
Nachteile treten insbesondere auch deshalb auf, weil es sich um
langhubige Medienkupplungen handelt, die Eintauchtiefen von mehr
als 20 mm aufweisen, was große,
schmutzberührte
Oberflächen
schafft, die besonders empfindlich gegen Beschädigungen sind.
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Mit
dem Gegenstand der
DE
101 59 417 A1 ist eine weitere Schnellkupplung bekannt
geworden, bei der eine Schwenkführung
im Sinne der
EP 0 483 232
B1 verwendet wird, bei der aber im letzten Teil der Schwenkbewegung
eine Geradführung
vorgesehen ist. Dies vermeidet zunächst die Nachteile der bogenförmigen Schwenkbewegung,
nämlich
dass die ineinander eintauchenden Teile einem starken Verschleiß unterworfen
sind. Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass wegen der verwendeten
Linearführung
eine relativ große
Führungslänge erforderlich
ist, die große,
schmutzberührte
Flächen
ausbildet, die einem dementsprechenden Verschleiß unterliegen. Mit zunehmendem
Gebrauch schlagen diese Führungsflächen aus
und führen
dann dazu, dass die ineinander eintauchenden Teil der Medienkupplungen
Spiel erhalten, was zu einer Beschädigung der Dichtungen und der
Führungsflächen führt.
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Durch
die langen Eintauchtiefen kann es sogar zum Fressen der Führungsflächen führen, wenn unerwünschte Verkantungsbewegungen,
Stöße und Schmutz
die Führungsflächen zusetzen.
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Der
Erfindung liegt deshalb ausgehend von der
EP 0 483 232 B1 die Aufgabe
zugrunde, eine Schnellkupplungsvorrichtung für die Medien an einem Baugerät oder dergleichen
so weiterzubilden, dass eine gegen Verschmutzungen weitgehend geschützte, verschleißarme und
spielarme Medienkupplung gewährleistet
ist.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, dass die einander zugeordneten Ventilteile
in an sich bekannter Weise eine Schwenk-Verriegelung ausführen und
das Ventilunterteil am freien, hinteren Ende der Adapterplatte eines
zu kuppelnden Werkzeuges eines Baggerlöffels und dergleichen angeordnet
ist, während
das gegenüber
liegende Ventil am freien, schwenkbaren Ende des Adaptergehäuses verbunden
ist, welches mit dem Baggerstiel verbunden ist, dass in dem einen
Teil, z. B. dem Adaptergehäuse
ein verschiebbar angetriebener Riegelbolzen angeordnet ist, der
ein Konusende ausbildet, welches im verriegelten Zustand in einer
zugeordneten Konusdurchbruch an einer Riegelplatte am gegenüber liegenden
Teil, z. B. der Adapterplatte, eingreift und dass vor Herstellung
des Mediendurchflusses durch die beiden einander zugeordneten Ventilteile
das Adaptergehäuse
auf der Adapterplatte durch mindestens teilweisen Eingriff des Konusendes
verriegelt ist und in diesem Zustand die beiden einander aufliegenden
Anschlussflächen
der einander zugeordneten Ventile abdichtend aneinander anliegen,
jedoch noch kein Flüssigkeitsdurchfluss
stattfindet, und dass ferner mit einer Überhubbewegung des Riegelbolzens
und damit seines Konusendes in den Konusdurchbruch der Riegelplatte,
die beiden Ventile gegeneinander gepresst werden und in den Durchflusszustand
gebracht werden.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass zunächst
eine Verriegelung zwischen der Adapterplatte und dem Adaptergehäuse hergestellt
wird und dass diese Verriegelung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem baggerstielseitigen
Adaptergehäuse
und der werkzeugseitigen Adapterplatte herstellt, um damit die einander
zugeordneten Ventile zu zentrieren und in eine gegeneinander abgedichtete
Zwischenposition zu bringen, ohne dass in dieser Zwischenposition
die Gefahr besteht, dass Schmutz in die abdichtend aufeinander anliegenden
Anschlussflächen
eindringt.
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Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, dass der Riegelbolzen der Verriegelungseinrichtung einen kurzen
Hub ausführt,
der nachfolgend auch als Überhub
bezeichnet wird, weil das Adaptergehäuse im verriegelten Zustand
gegen die adapterplattenseitige Riegelplatte um einen zusätzlichen
Hub führt.
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Dieser
kurze Hub wird als Hubbewegung auf das Ventiloberteil am freien,
schwenkbaren Ende des Adaptergehäuses übertragen,
das seinerseits einen schwimmend gelagerten Ventilblock im Ventiloberteil betätigt, der
mit einer elastomeren Feder vorgespannt am Ventiloberteil gelagert
ist.
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Diese
kurze Hubbewegung auf das Adaptergehäuse reicht aus, das schwimmend
und federvorgespannte Ventiloberteil gegen das feststehende Ventilunterteil
an der Adapterplatte zu führen,
um so die beiden Ventilkörper
in Ventilober- und -unterteil in Offenstellung zu bringen.
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Vorteilhaft
handelt es sich um sogenannte Kurzhubventile, bei denen ein Hub
von beispielsweise 1 bis 5 mm ausreicht, das Ventil zu betätigen.
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Dies
ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik,
weil beim Stand der Technik Hübe
von 20 bis 30 mm notwendig waren, um das Ventil von dem einen in
den anderen Zustand zu bringen.
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Wegen
der Verwendung der Kurzhubventile besteht der Vorteil, dass nur
kurze Hübe
auszuführen sind,
was bedingt, dass nur geringe Flächen schmutz-
und flüssigkeitsberührt sind.
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Damit
wird auch der Nachteil der bekannten Langhubventile vermieden, nämlich dass
beim Eintauchen der Langhubventile in die zugeordneten Dichtabschnitte
die Dichtungen beschädigt
werden. Dies wird bei der Erfindung vermieden.
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Wichtig
bei der Erfindung ist demgemäß, dass
zunächst
eine formschlüssige
Verriegelung zwischen der Adapterplatte und dem Adaptergehäuse hergestellt
wird und dass im Sinne eines Überhubes dieser
Verriegelung – wenn
also der Formschluss der Verriegelung bereits schon hergestellt
ist – noch über eine
kurze Strecke der Kupplungszustand der einander zugeordneten Ventile
hergestellt wird.
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Als
Zahlenbeispiel sei erwähnt,
dass das Adaptergehäuse
in Richtung seiner Schwenkbewegung auf die Adapterplatte bei hergestellter
Verriegelung noch einen Überhub
von beispielsweise 6 mm Länge durchführt, und
diese 6 mm Hub werden umgesetzt in 3 mm Spielausgleich am schwimmend
gelagerten Ventilblock des Ventiloberteils zuzüglich einem 3 mm Öffnungsweg
des nun festgesetzten Ventilblocks in Richtung auf das feststehende
Ventil-Unterteil.
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Zur
Verwirklichung der beschriebenen formschlüssigen Verriegelung wird der
Gegenstand der auf den gleichen Anmelder zurück gehenden
EP 0 569 026 A1 verwendet,
deren Offenbarung voll inhaltlich von der Offenbarung der vorliegenden
Erfindung umfasst sein soll.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung
der Verriegelung in der Schnellwechsel-Vorrichtung hat den Vorteil, dass beim
Verriegelungsvorgang die Riegelbolzen im wesentlichen in der oberen
Mantelflächenhälfte des
kegelstumpfförmigen
Bereiches eine tragende Funktion ausüben und die schräge Spannfläche des
Adaptergehäuses
vollflächig
auf die schräge Spannfläche der
Verriegelplatte aufgleitet, so dass mit dem Einleiten des Riegelvorgangs
gleichzeitig ein mehrachsiges Verspannen von Adapter und Arbeitsgerät erfolgt.
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Während des
Kupplungsvorgangs wird das Adaptergehäuse nach vorn gegen die Kupplungsachse
gedrückt,
und durch den vorzugsweise elliptisch ausgebildeten Freiraum zwischen
Riegelbolzen und Durchbrüchen
in der Riegelplatte ist gewährleistet,
dass die Riegelbolzen ständig
nachsetzen, sich also in die Verriegelungsposition bewegen können. Die
unter Vorspannung (insbesondere Federvorspannung) stehenden Riegelbolzen übernehmen
somit eine Niederspannfunktion, wobei durch die Anlage der Aufnahmeklauen
an der Kupplungsachse eine Flächenpressung
zwischen den vorstehend erwähnten
Schrägflächen entsteht.
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Falls
Toleranzen, verursacht durch Verschleiß, auftreten sollten, werden
diese dadurch ausgeglichen, dass die federbeaufschlagten Riegelbolzen
weiter in den Freiraum der Durchbrüche in der Riegelplatte vorgeschoben
werden können.
Mittels der seitlich angebrachten Zentrierorgane (Zylinderstifte)
wird eine Vorzentrierung beim Absenken des Adaptergehäuses auf
die dem Arbeitsgerät
zugeordnete Adapterplatte erreicht, wodurch der Verriegelungsvorgang
nicht nur erleichtert und ein Verschleiß infolge Verkantens zwischen
Adaptergehäuse
und Arbeitsgerät
wesentlich verringert, sondern auch ein einweisungsfreies Wechseln
von Arbeitsgeräten möglich wird.
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Der
Antrieb der Schaltwelle der Verriegelungs-Vorrichtung kann sowohl
mechanisch als auch hydraulisch erfolgen, wobei in der mechanischen Ausführungsform
ein Knickhebelmechanismus mit Verriegelung über den Totpunkt und bei der
hydraulischen Ausführungsform
die Anlenkung der Riegelbolzen über
eine pendelnde Druckausgleichsbrücke und
einen Hydraulikzylinder erfolgen.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
Schnitt durch eine Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung in
Offenstellung;
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2:
Schnitt durch die Verriegelungsvorrichtung nach 1 in
Schließstellung;
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3:
eine erweiterte Schnittansicht der Verriegelungsvorrichtung in Schließstellung
vor Herstellung des Mediendurchflusses;
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4:
eine vergrößerte Teildarstellung
der Ventilanordnung nach 3;
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5:
die vergrößerte Teildarstellung
nach 4 im Durchfluss bei Überwindung des Überhubes
der Verriegelungsvorrichtung;
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6:
die Seitenansicht der Vorrichtung nach 5 in Pfeilrichtung
VI in 5.
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Eine
in 1 insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete
Schnellwechselvorrichtung umfasst einen Adapter, bestehend aus Adaptergehäuse 30 und
Adapterplatte 12, von denen das Adaptergehäuse 30 an
einem hier nicht dargestellten Auslegerarm einer ebenfalls nicht
dargestellten Erdbewegungsmaschine befestigt ist und die Adapterplatte 12 dem ebenfalls
nicht dargestellten Arbeitsgerät
zugeordnet und mit diesem fest verbunden ist.
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Die
Adapterplatte 12 umfasst eine Grundplatte 14,
auf der am einen Ende eine Riegelplatte 16 und an dem abgewandten
Ende mittels Befestigungslaschen 17 eine Kupplungsachse 19 verschweißt sind.
Die Riegelplatte 16 weist auf der der Kupplungsachse zugewandten
Seite eine Spannfläche 20 auf,
die zur senkrechten Fläche 20' um 3 bis 35
Grad, vorzugsweise um 5 bis 15 Grad, geneigt ist. Die Riegelplatte 16 ist
ferner mit zwei im Abstand voneinander angeordneten und im Querschnitt
konisch ausgebildeten Konusdurchbrüchen 21 und 22 versehen.
Der Konuswinkel der von Kegelmantelflächen begrenzten Konusdurchbrüche ist
entsprechend bemessen und beträgt
im dargestellten Ausführungsbeispiel
5 bis 15 Grad.
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Diese 360 Grad
umfassenden Kegelmantelflächen
der Konusdurchbrüche 21 und 22 sind
jeweils im gleichen Abstand zu zwei Zentren zugeordnet, so dass
jeweils zwei Kegelmantelteilflächen
vorhanden sind, von denen die in bezug auf 1 untere
Kegelmantelteilfläche
gegenüber
der gedachten, die obere Kegelmantelteilfläche zu einem vollständigen Kegelstumpf
ergänzende,
Kegelmantelteilfläche
ein noch zu beschreibendes Lagerspiel S aufweist.
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Das
etwa quaderförmige
Adaptergehäuse 30 weist
an seinen Seitenflächen
je eine Aufnahmeklaue 31 auf, die im eingefahrenen Zustand – vergleiche 2 – die Kupplungsachse 19 umgreifen.
Die zwischen den Aufnahmeklauen 31 befindliche Stirnfläche des
Adaptergehäuses 30 geht
in eine zylindermantelförmige
Widerlagerfläche 32 über, die – wie ebenfalls 2 zeigt – im eingefahrenen
Zustand sich an der Zylindermantelfläche der Kupplungsachse 19 abstützt. Die
abgewandte Stirnseite 34 ist um 3 bis 35 Grad, vorzugsweise
um 5 bis 15 Grad, gegenüber
der Senkrechten – korrespondierend
zur Spannfläche 20 der
Riegelplatte 16 – geneigt
und weist ebenfalls zwei Durchbrüche 35 auf,
durch die je ein im Adaptergehäuse 30 längsverschieblich
angetriebener Riegelbolzen 36 hindurchtreten kann.
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Jeder
Riegelbolzen 36 weist eine in einer Sackbohrung 37 angeordnete
Feder 38 auf, die sich mit ihrem freien Ende auf einem
Federteller 39 abstützt,
dem die Stirnseite eines Winkelhebels 41 zugeordnet ist.
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Der
Winkelhebel 41 ist mittels eines Verbindungsbolzens 42 an
einem Schaltnocken 43 angelenkt, der mit einer Schaltwelle 44 fest
verbunden ist. Über
einen Verbindungsbolzen 45, der durch ein Langloch 46 am
zugewandten Ende des Riegelbolzens 36 greift, ist der zugewandte
Arm des Winkelhebels 41 mit dem Riegelbolzen 36 gelenkig
verbunden.
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Die
vorstehend beschriebenen Teile bilden ein Kniehebelgetriebe, das über die
Schaltwelle 44 angetrieben beim Bewegen von der in 1 gezeigten
Ruhelage in die in 2 gezeigte Arbeitslage über die
Totpunktlage hinaus – eine
gedachte Verbindungslinie der Mittelpunkte von Schaltwelle 44 und Verbindungsbolzen 45 – bewegt
und damit verriegelt.
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Auf
diese Weise wird ein selbsttätiges
Lösen der
ausgefahrenen Riegelbolzen 36 aus der in 2 dargestellten
Riegellage verhindert. Die abgewandten Konusenden 50 der
Riegelbolzen 36 sind kegelstumpfförmig mit einem Kegelwinkel
von 5 bis 15 Grad ausgebildet und korrespondieren mit den Durchbrüchen 21, 22 in
der Riegelplatte 16, wie dies ebenfalls aus 2 deutlich
erkennbar ist.
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Zwecks
(seitlicher) Vorzentrierung beim Absenken des Adaptergehäuses 30 auf
die Adapterplatte 12 des Arbeitsgerätes sind Zentrierorgane vorgesehen,
von denen die dem Adaptergehäuse 30 zugeordneten
Zentrierorgane als Zylinderstifte 52 (1) ausgebildet
sind, die in die ebene Stirnseite 34 beidseitig der verschiebbaren
Riegelbolzen 36 liegen. Die der Riegelplatte 16 zugeordneten
Zentrier-Organe sind im Absenkweg des Adaptergehäuses 30 liegende Schrägflächen 51.
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Beim
Absenken des Adaptergehäuses 30 auf
die Adapterplatte 12 – siehe 1 – werden
infolge der Schrägflächen 51 das
Adaptergehäuse
und damit die verschiebbaren Riegelbolzen 36 in bezug auf
die Durchbrüche 21, 22 ausgerichtet
und damit zentriert, so dass der Kupplungsvorgang zwischen Riegelbolzen 36 und
Durchbrüchen 21, 22 störungsfrei
erfolgt.
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Infolge
der Exzentrizität – Lagerspiel
S – der unteren
Kegelmantelteilflächen
der Durchbrüche 21, 22 in
der Riegelplatte 16 liegen die kegelstumpfförmigen Endbereiche 50 der
Riegelbolzen 36 lediglich in der Eingriffsstellung gemäß 2 an
den oberen Kegelmantelteilflächen
der Durchbrüche 21, 22 an,
also über
etwa 180 Grad der Umfangsfläche,
während
die Kegelmantelteilflächen
der unteren Bereiche nicht anliegen, sondern freiliegen, wie dies
in 2 durch den Spalt S angedeutet ist. Hierzu sind
die den Zentren zugeordneten Ebenen so ausgerichtet, dass sie die
Verbindungsbolzen 45 der Riegelbolzen 36 mittig schneiden,
und die Riegelbolzen 36 sind mittels entsprechend bemessener
Gleitlager 49 im Adaptergehäuse 30 parallel geführt.
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In
dieser Eingriffsstellung liegt das Adaptergehäuse 30 zwischen der
an der Kupplungsachse 19 anliegenden Widerlagerfläche 32 und
der Spannfläche 20 der
Riegelplatte 16 an. An der Stirnseite 34 des Adaptergehäuses, verspannen
die Riegelbolzen 36 das Adaptergehäuse 30 auf der Adapterplatte 12 infolge
des beim Bewegen der Riegelbolzen 36 aus der in 1 dargestellten
Ruhelage in die in 2 dargestellte Wirklage als
Keilgetriebe wirkenden Kegelmantelteilflächen und bilden die zweite
lastübertragende
Lagerstelle der Schnellwechselvorrichtung, welche der die erste
Lagerstelle bildenden Kupplungsachse 16, die von den Aufnahmenklauen 31 umfasst
ist, gegenüber
liegt.
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Selbstverständlich sind
auch andere geometrische Formen der Spannflächen und Riegelflächen möglich, ohne
dass hierbei der Erfindungsgedanke verlassen wird; beispielsweise
sind anstelle von Kegelmantelflächen
auch ebene Schrägflächen für die beweglichen
Riegelorgane und deren zugeordnete, gehäusefeste Kupplungsglieder möglich. Entscheidend
ist lediglich, dass ein ausreichendes Lagerspiel S zwischen den
betroffenen und ein Keilgetriebe bildenden Kupplungsgliedern vorhanden
ist.
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Es
wird noch darauf hingewiesen, dass im Ausführungsbeispiel zwar eine federbelastete,
mechanische Verschiebung der Riegelbolzen 36 beschrieben
ist. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass
der Verschiebungsantrieb der Riegelbolzen 36 hydraulisch
oder pneumatisch ausgeführt
wird.
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Auch
ist es nicht lösungsnotwendig,
dass die Verrieglungseinrichtung mit ihrem Verrieglungsantrieb an
dem baggerstielseitigen Adaptergehäuse angeordnet ist. In einer
anderen Ausgestaltung kann der Verrieglungsantrieb an werkzeugseitigen
Adapterplatte angeordnet sein.
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Die 3 zeigt,
dass an der Adapterplatte 30 eine Aufhängung 7 befestigt
ist, die aus zwei zueinander parallelen und im Abstand angeordneten Seitenwänden besteht.
In jeder Seitenwand sind jeweils zwei voneinander beabstandete Aufnahmen 7, 8 zum
Eingriff eines (nicht dargestellten) Aufnahmebolzens eines Baggerstiels
vorgesehen.
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Nach
der Beschreibung der Verrieglungseinrichtung werden nun die an der
Verriegelungseinrichtung befestigten Medienkupplungen beschrieben.
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Hierbei
ist an der Grundplatte 14 der Adapterplatte 12 das
Ventilunterteil 1 angeordnet ist, welches eine obere Anschlussfläche 2 aufweist,
in deren Bereich die Mediendurchführungen angeordnet sind.
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In
analoger Weise ist am hinteren freien, schwenkbaren Ende des Adaptergehäuses 30 das Ventiloberteil 3 angeordnet,
das an seiner Unterseite eine Anschlussfläche 5 mit der dortigen
Anordnung von Mediendurchführungen
aufweist.
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Das
Ventiloberteil 3 ist im Übrigen an einem Joch 4 befestigt,
das auf dem Adaptergehäuse 30 befestigt
ist. Die beiden Teile 12, 30 der Verrieglungsvorrichtung
sind demgemäß in Pfeilrichtung 6 gegeneinander
schwenkbar ausgebildet und am jeweils schwenkbaren, freien Ende
sind die einander zugeordneten Medienkupplungen, bestehend aus Ventilober-
und -unterteil befestigt.
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Die 2 zeigt
den vollständigen
Schließvorgang
der beiden Ventile 1, 3 mit hergestellter Mediendurchführung. Hierbei
ist wichtig, dass die Verriegelung bereits schon den Überhub ausgeführt hat, weil
das Konusende 50 des Riegelbolzens 36 vollständig in
den zugeordneten Konusdurchbruch 21 der Riegelplatte 16 eingefahren
ist.
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Es
handelt sich hierbei um einen Hub, der eine außerordentlich hohe Kraft in
Querrichtung entfaltet, weil das Konusende 50 schlank ausgeführt ist und
dementsprechend über
einen langen Verschiebeweg in den Konusdurchbruch 21 einfährt, so
dass auf Grund der sich dadurch ergebenden großen Hebelkraft das Adaptergehäuse 30 mit
hoher Vorspannkraft gegen die Adapterplatte gepresst wird und damit auch
das Ventiloberteil gegen das Ventilunterteil.
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Damit
wird mit dem Eintauchen des Konusendes 50 des Riegelbolzens 36 in
den Konusdurchbruch 21 eine besonders günstige – nämlich große – Schließkraft auf die einander zugeordneten
Ventile 1, 3 übertragen.
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Damit
wird die Spreizkraft des in den Mediendurchflüssen fließenden Hochdrucköls überwunden.
Die Spreizkraft ist relativ groß,
denn das Hochdrucköl
drückt
auf eine relativ große
Fläche
in den Ventilquerschnitten und versucht, die beiden Ventilanschlussflächen voneinander
abzuspreizen. Diese Abdrückbewegung
wird durch die hohe Andrückkraft vermieden,
die durch den Überhub
des Eintauchens des Konusendes 50 in den Konusdurchbruch 21 erzielt
wird. Das Gegenlager wird durch das Abdrückelement (Federgummi 23)
gebildet.
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Die 3 zeigt
weitere Einzelheiten, bei der bereits schon die Verriegelung zwischen
der Adapterplatte 12 und dem Adaptergehäuse 30 hergestellt wurde
und bei der jedoch noch nicht der Überhub der Verbindung zur Herstellung
eines Flüssigkeitsdurchflusses
der Ventile 1, 3 hergestellt wurde.
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Aus 3 ist
zu entnehmen, dass das Ventilunterteil 1 mit einem Anschraubblock 61 fest
an der Rückseite
der Riegelplatte 16 befestigt ist und das Ventiloberteil 3 schwimmend
an dem Joch 4 befestigt ist, das seinerseits an dem Adaptergehäuse 30 befestigt
ist.
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Ferner
zeigt die 3, dass beim Eintauchen des
Konusendes 50 in dem Konusdurchbruch 21 der Riegelplatte 16 die
Adapterplatte 30 eine in Pfeilrichtung 11 gerichtete Überhubbewegung
ausführt,
wodurch die beiden einander zugeordneten Ventile 1, 3 gegeneinander
bewegt und in Durchflussstellung gebracht werden.
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Die 4 zeigt
eine vergrößerte Darstellung der 3.
Es ist dargestellt, dass die beiden Ventilteile im Bereich ihrerer
Anschlussflächen 2, 5 abdichtend
aufeinander liegen, jedoch noch kein Mediendurchfluss stattfindet.
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Die 4 zeigt,
dass im Bereich der Spannflächen 20, 20' nur noch ein
sehr geringes Spiel zwischen der Adapterplatte 12 und dem
Adaptergehäuse 30 vorhanden
ist und dass weiterhin die beiden Ventile 1, 3 praktisch
spielfrei abgedichtet (durch die Flachdichtung 13) aufeinander
liegen. Nur bei Überwindung
der Eintauchtiefe 15 erfolgt die gegenseitige Ventilöffnung.
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Es
bedarf daher keiner zusätzlichen
Einlaufschrägen,
Büchsen
oder anderer Führungselemente, weil
allein das Entlanggleiten des Adaptergehäuses 30 an den Spannflächen 20, 20' der Riegelplatte 16 ausreicht,
eine formschlüssige,
spielfreie Führung und
Zentrierung der einander zugeordneten Ventile 1, 3 zu
ermöglichen.
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Im
Einzelnen ist hierbei dargestellt, dass das Ventilunterteil 1 mittels
Einstellblechen 57 fest an der Rückseite der Riegelplatte 16 befestigt
ist. Diese Einstellbleche 57 dienen zur passgenauen Montage
des Ventilunterteils 1.
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Wenn
sich beispielsweise die Kupplungsachse 19 oder die Widerlagerfläche 32 an
dem Adaptergehäuse 30 verschleißen, versetzt
sich das Oberteil 3 mit dem Joch 4 weiter nach
links. Es wird dann ein Einstellblech 57 entfernt, wodurch
das gesamte Ventilunterteil 1 ebenfalls um diesen Abstand
nach links versetzt an der Riegelplatte 16 erneut festgeschraubt
wird.
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Auf
diese Weise wird ein Verschleiß der
gesamten Verriegelungeinrichtung ausgeglichen und die Ventilteile 1, 3 sind
stets zueinander zentriert.
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Im
Folgenden wird die schwimmende Lagerung des Ventiloberteils 3 dargestellt.
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Das
Ventiloberteil 3 ist in Richtung der Schließbewegung
(Pfeilrichtung 11) schwimmend gelagert. Hierzu ist pro
Ventil in einer Ausnehmung im Joch 4 eine Führungsschraube 25 angeordnet, deren
bolzenseitiges Ende fest mit einem Drehteil 24 verbunden
ist.
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Das
bolzenseitige Ende der Führungsschraube 25 ist
in eine zugeordnete Gewindebohrung am Ventilblock 60 des
Ventiloberteils 3 eingeschraubt.
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Die
schwimmende Lagerung des Ventiloberteils 3 im Joch 4 zeichnet
sich im Übrigen
auch durch einen seitlichen Spielabstand 28 aus, wie in 4 eingezeichnet.
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Die
Unterseite des Drehteils 24 liegt hierbei auf einer Auflagefläche 26 im
Bereich der Ausnehmung im Joch 4 auf.
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Es
ist eine Abdrückvorrichtung
für den
Ventilblock 60 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem elastomeren Federgummi 23 besteht, der sich mit
seinem einen Ende an der Unterseite des Joches 4 abdrückt und
mit seinem anderen Ende schwimmend auf der Oberfläche des
Ventilblocks 60 aufliegt.
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Die
Verwendung dieses Federgummis 23 hat den Vorteil, dass
ein Eindringen von Schmutz auf die Oberseite des Ventiloberteils 3 vermieden
wird und dass ferner das gesamte Ventiloberteil 3 parallel
geführt
schwimmend an der Führungsschraube 25 gehalten
ist.
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Soweit
in der vorliegenden Beschreibung von „einer" Führungsschraube 25 die
Rede ist, wird auch nur eine einzige Mediendurchführung bestehend
aus Ventilober- und -unterteil beschrieben. Es versteht sich von
selbst, dass bei einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Mediendurchführungen
jeder Mediendurchführung
eine solche schwimmende Lagerung mit jeweils einer Führungsschraube 25 zugeordnet
ist. Alle Mediendurchführungen
sind dann in einem länglichen
Ventiloberteil gemeinsam und voneinander beabstandet angeordnet
und der durchgehende Ventilblock des Ventiloberteils 3 ist insgesamt
schwimmend gelagert. Damit erstreckt sich das Abdrückelement über die
gesamte Länge des
Ventiloberteils 3 und ist als Hohlkörper ausgebildet.
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Der
Federgummi 23 des Abdrückelementes wird
im Übrigen
durch Festziehen der jeweiligen Führungsschraube 25 vorgespannt
und ist brillenförmig umlaufend
ausgebildet, so dass auch seine Stirnseiten abstützend und zentrierend auf die
gesamte Oberfläche
des Ventiloberteils 3 drücken. Somit wird das gesamte
Ventiloberteil schwimmend parallel und verkantungsfrei zur Unterseite
des Joches 4 gehalten.
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Im
Ventilblock 60 des Ventiloberteils 3 ist fest ein
Einschraubgehäuse 54 eingeschraubt,
in dessen Innenraum federbelastet ein Ventilteller 29 verschiebbar
angeordnet ist. Die Konusfläche
des Ventiltellers 29 presst sich abdichtend auf eine Dichtfläche 33 im
Einschraubgehäuse 54.
Das Einschraubgehäuse 54 mündet in
einen oberen Ölanschluss 56.
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Wichtig
ist nun, dass die Unterseite des Einschraubgehäuses 54 eine in axialer
Bewegungsrichtung vorspringende, im Querschnitt ansatzförmige Nase 18 bildet,
in deren Bereich eine Flachdichtung 13 angeordnet ist.
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Als
doppeltes Abdichtsystem ist hinter der Nase 18 zurückspringend
eine Notdichtung 59 in einem weiteren Ansatz angeordnet,
so dass bei Versagen der ersten Flachdichtung 13 die Notdichtung 59 zum
Einsatz kommt.
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Die
gezeigte Stellung in 4 ist ein Dichtungszustand,
bei dem die Flachdichtung 13 abdichtend auf der Oberseite
des Ventilgehäuses 47 am Ventilunterteil 1 aufliegt.
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Im
Ventilunterteil 1 ist ein starrer Ventilteller 40 angeordnet,
der sich mit seiner konischen Dichtfläche an einer zugeordneten Dichtfläche 48 im
verschiebbar ausgebildeten Ventilgehäuse 47 abstützt.
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Das
schwimmend und federbelastete Ventilgehäuse 47 ist in dem
Einschraubgehäuse 53 im Ventilunterteil 1 verschiebbar
gelagert. Es wird mit der eingezeichneten Feder in axialer Hubrichtung vorgespannt.
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Das
Ventilgehäuse 47 wird
demgemäß mit dieser
Feder in Schließstellung
gegen die Dichtfläche der
Flachdichtung 13 im Ventiloberteil 3 gehalten. Dem
Ventilunterteil 1 ist der Ölanschluss 55 zugeordnet.
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Wie
sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, liegen nun die beiden
Anschlussflächen 2, 5 der
beiden Ventile 1, 3 abdichtend aufeinander, ohne
dass ein Mediendurchfluss über
die Ölanschlüsse 55, 56 gegeben
ist.
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Dieser
Mediendurchfluss wird erst dann geöffnet, wenn das Konusende 50 des
Riegelbolzens 36 vollständig
in den Konusdurchbruch 21 der Riegelplatte 16 um
die Eintauchtiefe 15 eintaucht und hierbei das Adaptergehäuse 30 in
Pfeilrichtung 11 nach unten gezogen wird. Es wird dann
(beispielsweise) ein Hub von 3 mm durchgeführt.
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Der
insgesamt wirkende Überhub
zwischen Adaptergehäuse
und Adapterplatte von 6 mm führt nun
gemäß 5 zunächst dazu,
dass z. B. über eine
Hublänge
von 3 mm die schwimmende Lagerung des Ventilblocks 60 am
Ventiloberteil 3 am Joch 4 aufgehoben wird. Der
Ventilblock SO wird unter Überwindung
der Federkraft des Federgummis 23 nach unten gegen das
Ventilunterteil 1 gepresst, wodurch das Drehteil 24 von
seiner Auflagefläche 26 abgehoben
wird und gleichzeitig der Spielabstand 27 zwischen dem
Ventiloberteil 3 und dem Joch 4 aufgehoben wird.
Hierbei verformt sich der Federgummi 23 des Abdrückelementes
elastomer unter großer
Rückstellkraft.
Damit ist sichergestellt, dass die axial vorstehende Nase 18 Im
Ventiloberteil stets genau zentriert dem schwimmenden Ventilgehäuse 47 des
Ventilunterteils 1 gegenüber liegt und dieses trifft.
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Bei
weiterer Überwindung
des Überhubes
in Pfeilrichtung 11 stößt somit
das obere Einschraubgehäuse 54 mit
seiner Nase 18 gegen das schwimmende Ventilgehäuse 47 im
Ventilunterteil 1 und hebt die über einen weiteren Hub von
z. B. 3 mm Dichtung an der Dichtfläche 48 des Ventiltellers 40 auf,
wodurch der Öldurchfluss
durch das Ventilunterteil 1 freigegeben wird. Gleichzeitig
hebt sich der Ventilteller 29 von seiner konischen Dichtfläche 33 ab,
wodurch auch der Öldurchfluss
im Ventiloberteil 3 freigegeben ist. Auf diese Weise kommt
es zu einem Öldurchfluss zwischen
den Ölanschlüssen 55 und 56.
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Die
hier angegebenen Größenangaben
eines Überhubes
von 6 mm sind nur beispielhaft zu verstehen. Diese Zahlenangaben
sollen in keiner Weise den Schutzbereich der Erfindung beschränken. Der Überhub von
6 mm teilt sich nach diesem Zahlenbeispiel in einen Teilhub von
3 mm zur Aufhebung der schwimmenden Lagerung im Ventiloberteil 3 und
in einen weiteren Teilhub von 3 mm zur Überwindung der Eintauchtiefe 15 zwecks
Ventilbetätigung
auf.
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Es
ist im Übrigen
nicht lösungsnotwendig, dass
die Auflagefläche 58 spielfrei
gemacht wird, d. h., dass das Ventiloberteil 3 satt an
der Unterseite des Joches 4 anliegt. Es kann im Bereich
der Auflagefläche 58 auch
ein axiales Spiel vorgesehen werden, weil evtl. die Federkraft des
Federgummis 23 so stark eingestellt ist, dass die Abdrückkraft
der Federgummis ausreicht, den Mediendurchfluss zu öffnen.
-
Wichtig
ist nun bei Vergleich der 4 und 5 die
Feststellung, dass lediglich durch Einrücken des Konusendes 50 des
Riegelbolzens 36 der Hub zwischen dem Joch 4,
dem schwimmend gelagerten Ventilblock 60 im Ventiloberteil 3 und
dem starren Ventilunterteil 1 ausgeführt wird. Damit wird erstmals
ein bei der Verriegelung einer Schnellwechselvorrichtung 10 erzielter,
zusätzlicher
Hub (Überhub)
zur Betätigung
von Kurzhubventilen 1, 3 bei der Medienkupplung
verwendet.
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Damit
wird mit außerordentlich
hoher Andruckkraft das schwimmend gelagerte Ventiloberteil 3 gegen
das feststehende Ventilunterteil 1 gepresst.
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Es
bedarf für
diese Betätigung
der Medienkupplung keiner zusätzlichen
Teile mehr, insbesondere keiner eigenen Antriebsmittel und keiner
Ventilbewegungsmittel, um den Mediendurchfluss zwischen den Ventilen 1, 3 herzustellen,
weil allein der Überhub
der Verriegelungsvorrichtung für
die Herstellung des Mediendurchflusses verwendet wird.
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Vorteil
dieser Maßnahme
ist, dass man eine Mediendurchführung
an einer herkömmlichen Schnellkupplungsvorrichtung
nachträglich
anbauen kann, was bei den übrigen
Mediendurchführungen nicht
ohne weiteres möglich
ist.
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Wegen
der bisherigen Verwendung von langhubigen Ventilen – wie oben
stehend im Stand der Technik beschrieben – bestand beim Stand der Technik
der Nachteil, dass die Führungsflächen und die
aneinander gleitenden Flächen
sehr stark einer Verschmutzung ausgesetzt sind, weil sie große Oberflächen bildeten
und lange Führungswege
darstellten.
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Dies
vermeidet die Erfindung, weil ein relativ kurzer Überhub der
Verriegelungsvorrichtung auf die Medienkupplung übertragen wird und durch die
Verwendung kurzhubiger Ventile der Mediendurchfluss mit hoher Schließkraft bei
höchster
Präzision
hergestellt wird.
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Durch
die Verwendung der kurzhubigen Ventile sind sehr kleine Oberflächen vorhanden,
die nur wenig Schmutz ansetzen können,
so dass nicht die Gefahr besteht, dass Schmutz während der Herstellung des Durchflusses
in den Ölkreislauf
eingetragen wird.
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Es
kann zusätzlich
eine Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein, welche die einander
zugewandten Anschlussflächen 2, 5 von
Ventil-Ober- und -Unterteil naß oder
trocken abreinigt, bevor der Mediendurchfluß zwischen den Ventilen 1, 3 hergestellt wird.
Eine solche Reinigungsvorrichtung kann mit einem Hochdrucksprühstrahl
einer Scheibenwaschflüssigkeit
arbeiten und/oder eine mechanische Abreinigung mit einem Wisch-
oder Kratzelement vorsehen.
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In 6 ist
erkennbar, dass lediglich die eine, in 5 dargestellte,
Führungsschraube 25 in Reihe
mehrfach hintereinander liegend angeordnet ist, um so eine absolut
sichere und verkantungsfreie Führung
des sich über
die gesamte Länge
des Ventilblockes erstreckenden, schwimmend gelagerten Ventiloberteils 3 zu
bilden.
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Es
wird hierbei bevorzugt, wenn pro Ventil (was hier durch die parallel
nebeneinander angeordneten Ölanschlüsse 55, 56 dargestellt
ist) eine eigene zugeordnete Führungsschraube 25 verwendet wird.
Ebenso ergibt sich aus der Darstellung in 6, dass
der vorher beschriebene Federgummi 23 in Draufsicht etwa
oval als Hohlgummi ausgebildet und relativ starkwandig ausgebildet
ist, um eine hohe Federkraft für
das schwimmend vorgespannte Ventiloberteil 3 über den
gesamten Federhub in Richtung auf das Ventilunterteil 1 zu
ermöglichen.
-
- 1
- Ventil-Unterteil
- 2
- Anschlussfläche (unten)
- 3
- Ventil-Oberteil
- 4
- Joch
- 5
- Anschlussfläche (oben)
- 6
- Pfeilrichtung
- 7
- Aufhängung
- 8
- Aufnahmeraum
- 9
- Aufnahme
- 10
- Pfeilrichtung
- 11
- Pfeilrichtung
- 12
- Adapterplatte
- 13
- Flachdichtung
- 14
- Grundplatte
- 15
- Eintauchtiefe
- 16
- Riegelplatte
- 17
- Befestigungslasche
- 18
- Nase
- 19
- Kupplungsachse
- 20
- Spannfläche 20'
- 21
- Konusdurchbruch
- 22
- Konusdurchbruch
- 23
- Federgummi
- 24
- Drehteil
- 25
- Führungsschraube
- 26
- Auflagefläche
- 27
- Spielabstand
- 28
- Spielabstand
- 29
- Ventilteller
- 30
- Adaptergehäuse
- 31
- Aufnahmeklaue
- 32
- Widerlagerfläche
- 33
- Dichtfläche
- 34
- Stirnseite
- 35
- Durchbruch
- 36
- Riegelbolzen
- 37
- Sackbohrung
- 38
- Feder
- 39
- Federteller
- 40
- Ventilteller
(starr)
- 41
- Winkelhebel
- 42
- Verbindungsbolzen
- 43
- Schaltnocken
- 44
- Schaltwelle
- 45
- Verbindungsbolzen
- 46
- Langloch
- 47
- Ventilgehäuse
- 48
- Dichtfläche
- 49
- Gleitlager
- 50
- Konusende
- 51
- Schrägfläche
- 52
- Zylinderstift
- 53
- Einschraubgehäuse (unten)
- 54
- Einschraubgehäuse (oben)
- 55
- Ölanschluss
- 56
- Ölanschluss
- 57
- Einstellblech
- 58
- Auflagefläche
- 59
- Notdichtung
- 60
- Ventilblock
- 61
- Anschraubblock