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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für ein Fluidsystem, insbesondere
ein Pneumatik- oder Hydrauliksystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Eine
derartige Verbindungsvorrichtung ist aus der Praxis bekannt und
kombiniert die Funktion der mechanischen Verbindung zwischen zwei
Abschnitten eines Pneumatik- oder Hydrauliksystems mit der Funktion
eines Ventils, das im entkoppelten Zustand der Verbindungsvorrichtung
geschlossen ist und im gekoppelten Zustand der Verbindungsvorrichtung
geöffnet
ist. Die bekannte Verbindungsvorrichtung umfasst hierzu ein Gehäuse, an
dem sich eine Überwurfmutter
drehbar abstützt,
die zur mechanischen Verbindung auf einen anzukoppelnden Bereich
des Pneumatik- oder
Hydrauliksystems aufschraubbar ist. Das Gehäuse nimmt des Weiteren ein stößelartiges
Ventilglied auf, das mit einem im Inneren des Gehäuses ausgebildeten
Ventilsitz zusammenwirkt und auf den ein Betätigungsstift wirkt, der zur
Fluidverbindung des Verbinders mit einem anzukoppelnden Abschnitt
mit einem Axialkanal versehen ist. Das Ventilglied ist mittels eines
in einem Ventilraum angeordneten Federelementes in Schließrichtung
vorgespannt. Der Axialkanal hat an der dem Federelement angewandten
Stirnseite des Betätigungsstifts
eine Austrittsöffnung.
Durch das Ventil erfolgt bei einer Entkopplung der beiden Pneumatik-
oder Hydrauliksystembereiche keine Entleerung des mit der Verbindungsvorrichtung
versehenen Bereichs.
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Bei
der bekannten Verbindungsvorrichtung ist das Ventilglied stößelartig
ausgebildet, wobei die Betätigung,
d. h., das Verfahren des Ventilschließglieds in Freigabe- bzw. Sperrstellung
mittels des mit einem Führungsteller
versehenen Stiftes erfolgt, der einen Axialkanal aufweist. Der Führungsteller
ist an der Überwurfmutter
geführt.
Der Betätigungsstift
wird beim Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit einem Gegenstück gegen
die Federkraft des Federelementes gedrückt, so dass das Ventilglied
in Freigabestellung verfahren wird. Das Vorsehen eines speziellen
Betätigungsstiftes
für das
Ventilglied ist mit einem hohen fertigungstechnischen Aufwand verbunden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung
der einleitend genannten Gattung mit einer gegenüber dem Stand der Technik vereinfachten
Funktionalität
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die
Verbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der
Kern der Erfindung besteht mithin darin, ein einstückig ausgebildetes
Ventilglied vorzusehen, das eine Querbohrung und einen mit der Querbohrung
in Verbindung stehenden Axialkanal hat, der an der der Federeinrichtung
abgewandten Stirnseite austritt. Die Querbohrung steht in Öffnungsstellung des
Ventilglieds in Fluidverbindung mit dem Ventilraum. Die Öffnungsstellung
wird im gekoppelten Zustand der Verbindungseinrichtung eingenommen.
In Sperrstellung des Ventilglieds ist ein Fluidstrom zwischen dem Ventilraum
und der Querbohrung gesperrt. Diese Sperrstellung wird im entkoppelten
Zustand der Verbindungsvorrichtung eingenommen.
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Das
Ventilglied kann mithin einfach durch Ausüben eines Drucks auf seine
dem Federelement abgewandte Stirnseite in Öffnungsstellung verfahren werden.
Ein spezielles Betätigungselement
für das Ventilglied
ist nicht erforderlich. Dies ergibt gegenüber dem Stand der Technik Festigkeitsvorteile.
Auch kann ausgeschlossen werden, dass sich ein Betätigungselement
für das
Ventilglied entlang dem Führungsweg
verklemmt.
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Die
Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung kann sowohl im Pneumatik-
als auch im Hydraulikbereich eingesetzt werden. Beispielsweise kann
die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung in einem Gasversorgungssystem
für Formwerkzeuge mit
Folgewerkzeugen eingesetzt werden, in denen Gasfedern verbaut sind.
Denkbar sind aber jegliche Maschinen, Anlagenkomponenten, Vorrichtungen, Hilfseinrichtungen
und dergleichen, in welchen Hydraulik- oder Pneumatikbereiche bzw.
-abschnitte miteinander gekoppelt werden müssen. Die mechanische Verbindung
der Verbindungsvorrichtung mit einem zu koppelnden Fluidbereich
erfolgt mittels des Überwurfverbinders,
der als Mutter oder auch als Bajonett ausgebildet sein kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung umfasst das Gehäuse einen
Ventilkörper,
an dem der Ventilsitz ausgebildet ist, und einen Trägerkörper, in
den der Ventilkörper
eingeschraubt ist. Diese Ausführungsform
gewährleistet,
dass die Verbindungsvorrichtung zu Wartungszwecken zerlegbar ist.
Hierzu muss einfach der Ventilkörper
aus dem Träger körper ausgeschraubt
werden, wodurch der in dem Gehäuse
angeordnete Ventilraum zugänglich
ist.
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Um
die Führung
des Ventilglieds zu verbessern, ist dieses vorzugsweise an einem
ringförmigen Einsatz
geführt,
der an der dem Überwurfverbinder zugewandten
Stirnseite des Gehäuses
eingeschraubt ist. Dieser Einsatz kann zusätzlich einen Dichtring haltern,
der beispielsweise als O-Ring ausgeführt ist, der den Ventilraum
gegenüber
der Umgebung dichtet und an dem das Ventilglied geführt ist.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung stützt
sich das Federelement, das das Ventilglied in Schließrichtung
vorspannt, direkt an dem Gehäuse
bzw. an dem Trägerkörper des
Gehäuses
ab. In diesem Fall stellt die Verbindungsvorrichtung beispielsweise
eine einfache Schlauch- oder Rohrarmatur dar, die mit einem zweiten
Pneumatik- oder Hydraulikbereich koppelbar ist.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung, welche als Adapter
oder als Verbindungselement zwischen zwei weiteren Verbindungsvorrichtungen
dient, kann sich das Federelement an einem zweiten Ventilglied abstützen, das
einen Fluidstrom zwischen dem Ventilraum und der dem Überwurfverbinder
abgewandten Seite der Verbindungsvorrichtung freigibt oder sperrt.
Das zweite Ventilglied wirkt zweckmäßigerweise mit einem zweiten
Ventilsitz zusammen, der an dem Trägerkörper oder auch an einem zweiten
Ventilkörper
ausgebildet sein kann, der in dem Trägerkörper lösbar eingeschraubt ist.
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Zur
Dichtung des Ventilsitzes kann des Weiteren ein Dichtring vorgesehen
sein, der in einer Ringnut des Ventilglieds angeordnet ist und in Schließstellung
des Ventilglieds an dem Ventilkörper anliegt.
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Um
einen Fluidstrom zwischen dem Ventilraum und dem mittels des Überwurfverbinders
angekoppelten Pneumatik- oder
Hydraulikbereichs zu gewährleisten,
der im gekoppelten Zustand der Verbindungsvorrichtung mittels eines
entsprechenden Gegenstücks
auf die der Federeinrichtung abgewandte Stirnseite des Ventilglieds
drückt,
weist das Ventilglied zweckmäßigerweise
an seiner dem Federelement abgewandten Stirnseite einen den Axialkanal mit
dem Umfang des Ventilglieds verbindenden Schlitz auf. Über diesen
Schlitz erfolgt dann die Fluidströmung zwischen dem Axialkanal
und dem angekoppelten Pneumatik- oder Hydraulikbereich.
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Grundsätzlich kann
durch das erfindungsgemäße Konzept
ein Systembaukasten aufgebaut werden, der eine Vielzahl verschiedener
Verbindungsvorrichtungen enthält,
die im Sinne der Erfindung aufgebaut sind. Beispielsweise kann der
Trägerkörper ein
Außengewinde
zur Verbindung mit einer komplementären Verbindungsvorrichtung
aufweisen. Auch kann der Trägerkörper einen
Fixierbereich für
einen Schlauch aufweisen. Der Schlauch kann einfach auf den Fixierbereich
geschoben und mittels einer Schelle oder dergleichen gesichert werden.
Auch kann auf dem Trägerkörper eine
Presshülse
zur Fixierung eines Schlauchs oder eines Rohrs angeordnet sein. Die
Verbindungsvorrichtung bildet dann eine Schlauch- bzw. Rohrarmatur.
Auch kann die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung als Eckverbinder
oder auch als Adapter zur Kopplung unterschiedlicher Schlauch- oder
Rohrdurchmesser eingesetzt werden. Es kann sich auch um einen T-
oder Kreuzverbinder handeln.
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Um
die Verbindungsvorrichtung in einfacher Weise von Hand mit einem
Gegenstück
verbinden zu können,
ist der Überwurfverbinder
bei einer zweckmäßigen Ausführungsform
eine Rändelmutter.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach
der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Vier
Ausführungsbeispiele
einer Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung sind in der Zeichnung
schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt
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1 eine
Seitenansicht eines Adapters zur Verbindung zweier Fluidbereiche;
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2 einen
Längsschnitt
durch den Adapter nach 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Verbinders zur Kopplung zweier Fluidbereiche;
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4 eine
Schnittdarstellung des Verbinders nach 3;
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5 einen
als Eckverbinder ausgebildeten Adapter;
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6 eine
Schnittdarstellung des Adapters nach 5;
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7 einen
Ventilnippel;
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8 einen
Längsschnitt
durch den Ventilnippel nach 7; und
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9 eine
perspektivische Darstellung einer Deckscheibe zur Halterung eines
O-Rings.
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In
den 1 und 2 ist ein Adapter 10 dargestellt,
mittels dessen ein auf einer Seite A mündender erster Pneumatikbereich
mit einem auf einer Seite B mündenden,
zweiten Pneumatikbereich koppelbar ist.
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Der
Adapter 10 umfasst ein Gehäuse 12, das einen
Trägerkörper 14 aufweist,
der hülsenartig
ausgebildet ist und einen Außensechskant 16 zum
Angriff eines Gabelschlüssels
oder dergleichen aufweist. Im Bereich des Außensechskants 16 weist
der Trägerkörper 14 innenseitig
ein Innengewinde 18 auf, in welches ein ebenfalls hülsenartiger
Ventilkörper 20 eingeschraubt
ist. Die Dichtung des Innenraums des Trägerkörpers 14 gegenüber der
Umgebung erfolgt im Bereich der Schraubverbindung zwischen dem Trägerkörper 14 und
dem Ventilkörper 20 mittels
eines O-Rings 22.
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Der
Ventilkörper 20 weist
an der dem Gewinde 18 abgewandten Seite einen Ringbund 24 auf,
an dem eine als Rändelmutter
ausgebildete Überwurfmutter 26 drehbar
gelagert ist. Die Überwurfmutter 26 dient
zur mechanischen Verbindung des Adapters 10 mit dem an
der Seite B mündenden
Pneumatikbereich.
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Der
Ventilkörper 20 hat
einen in axialer Richtung des Adapters ausgerichteten Führungskanal 28 für ein stößelartiges
bzw. stiftartiges Ventilglied 30, das einen Ringbund 32 aufweist,
der mit einem Ventilsitz 34 zusammenwirkt, der im Bereich
des Führungskanals 28 des
Ventilkörpers 20 ausgebildet
ist.
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Des
Weiteren weist das Ventilglied 30 an der der Überwurfmutter 26 abgewandten
Seite des Ringbundes 32 eine Ringnut 36 auf, in
der ein Dichtring 38 gelagert ist. Der Dichtring 38 dient
zur Dichtung des Ventilsitzes in Schließstellung des Ventilglieds 30.
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Das
Ventilglied 30 weist eine Querbohrung 40 auf,
die im Bereich einer Ringnut 42 angeordnet ist und mit
einem sacklochartigern Axialkanal 44 in Verbindung steht,
der an der dem Trägerkörper 14 abgewandten
Stirnseite des Ventil glieds 30 eine Austrittsöffnung 46 hat.
Im Bereich der Austrittsöffnung 46 hat
das Ventilglied 30 des Weiteren einen stirnseitigen Schlitz 48.
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Das
Ventilglied 30 ist an der Innenseite einer ringartigen
Deckscheibe 50 geführt,
die an der dem Trägerkörper 14 abgewandten
Stirnseite des Ventilkörpers 20 in
diesen eingeschraubt ist. Die Deckscheibe 50 hält einen
Dichtring 52, an dem das Ventilglied 30 ebenfalls
geführt
ist. Zum Lösen
bzw. Befestigen der Deckscheibe 50 weist diese, wie insbesondere 8 zu
entnehmen ist, stirnseitig einen Schlitz 54 zum Angriff
eines Werkzeugs auf.
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Das
Ventilglied 30 ist mittels einer Spiralfeder 56,
die in einem im Wesentlichen von dem Trägerkörper 14 begrenzten
Ventilraum 58 angeordnet ist, in Schließrichtung vorgespannt, d. h.,
in eine Stellung vorgespannt, in der der Ringbund 32 an
dem Ventilsitz 34 anliegt. Die Spiralfeder 56 stützt sich
an einem zweiten Ventilglied 60 ab, das über einen
Ringbund 62 mit einem an dem Trägerkörper 14 ausgebildeten zweiten
Ventilsitz 64 zusammenwirkt und zur Dichtung dieses Ventilsitzes 64 in
einer Ringnut 66 einen O-Ring 68 trägt. Das
zweite Ventilglied 60 ist ebenfalls mittels der Spiralfeder 56 in
Schließstellung
vorgespannt.
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In
seinem der Seite A zugewandten Endbereich weist der Trägerkörper 14 ein
Außengewinde 70 auf,
mittels dessen eine mechanische Verbindung zu dem an der Seite A
mündenden
Pneumatikbereich hergestellt werden kann, und zwar beispielsweise mittels
einer diesem Pneumatikbereich zugeordneten Überwurfmutter der der Überwurfmutter 26 entsprechenden
Art.
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An
der dem Ventilkörper 20 abgewandten Stirnseite
ist in den Trägerkörper 14 eine
ringförmige Deckscheibe 72 lösbar eingeschraubt,
die einen Dichtring 74 in dem Trägerkörper 14 bzw. dem Gehäuse 12 hält. Zur
Montage bzw. Demontage weist die Deckscheibe 72 stirnseitig
einen Schlitz 76 zum Angriff eines entsprechenden Werkzeugs
auf. Alternativ kann die Fixierung des Dichtrings 74 auch
durch eine Pressmontage erfolgen.
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Der
in den 1 und 2 dargestellte und komplett
zerlegbare Adapter 10 arbeitet derart, dass er mittels
der Überwurfmutter 26 mit
einem an der Seite B mündenden
Pneumatikbereich verschraubt wird. Hierbei drückt ein entsprechendes Gegenstück das Ventilglied 30 entgegen
der Kraft der Spiralfeder 56 in Öffnungsstellung, so dass nach
einem Abheben des Ringbundes 32 bzw. des O-Rings 38 von
dem Ventilsitz 34 ein Fluidstrom zwischen dem Ventilraum 58,
der Querbohrung 40, dem Axialkanal 44 und dem auf
der Seite B mündenden
Pneumatikbereich freigegeben ist. Es müssen nur geringe Kupplungskräfte aufgebracht
werden.
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Über das
Außengewinde 70 kann
nun ein auf der Seite A mündender
Pneumatikbereich mit dem Adapter 10 mechanisch verbunden
werden, und zwar beispielsweise mittels einer diesem Pneumatikbereich
zugeordneten Überwurfmutter.
Hierbei drückt ein
ebenfalls diesem Pneumatikbereich zugeordneter Stößel auf
die der Spiralfeder 56 abgewandete Stirnseite des zweiten
Ventilglieds 60, so dass dieses entgegen der Kraft der
Spiralfeder 56 in Freigabestellung verfahren wird und ein
Fluidstrom zwischen dem angekoppelten Pneumatikbereich und dem Ventilraum 58 freigegeben
ist. Somit ist auch ein Fluidstrom zwischen den beiden mittels des
Adapters 10 verbundenen Pneumatikbereichen gewährleistet.
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In
den 3 und 4 ist ein Verbinder 80 zur
Kopplung zweier Pneumatikbereiche dargestellt. Der Verbinder 80 ist
symmetrisch ausgebildet und weist zwei Ventilkörper 20 und 20' auf, die jeweils dem
Ventilkörper 20 des
Adapters nach den 1 und 2 entsprechen
und in denen jeweils ein Ventilglied 30 bzw. 30' geführt ist,
dessen Ausbildung derjenigen des Ventilglieds 30 des Adapters
nach den 1 und 2 entspricht.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die Beschreibung
der Ausführungsform
nach den 1 und 2 verwiesen.
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Die
Ventilkörper 20 und 20' sind von entgegengesetzten
Seiten in einen gemeinsamen Trägerkörper 14 eingeschraubt,
wobei die Dichtung des von dem Trägerkörper 14 und den Ventilkörpern 20 und 20' gebildeten
Ventilraums 58 gegenüber
der Umgebung jeweils mittels eines O-Rings 52 bzw. 52' erfolgt. Der
Trägerkörper 14 ist
mit einem Außensechskant 16 zum
Angriff eines Gabelschlüssels
oder dergleichen versehen und ist durch seine Ausbildung mit einem
Innengewinde 18 bzw. 18' mutterartig ausgebildet. Beim
mittels zweier Überwurfmuttern 26 und 26' erfolgenden
mechanischen Koppeln des Verbinders 80 mit zwei Pneumatikbereichen
werden die Ventilglieder 30 und 30' jeweils entgegen der Federkraft
der gemeinsamen Spiralfeder 58 in Freigabestellung gedrückt, so
dass ein Fluidstrom zwischen beiden Seiten des Verbinders 80 freigegeben
ist. Alternativ kann auch für
jedes Ventilglied 30 und 30' eine als Schließfeder wirkende
Spiralfeder vorgesehen sein, die sich an einem entsprechen Auflager
des Gehäuses 12 abstützt.
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In
den 5 und 6 ist ein Adapter 90 dargestellt,
der als Eckverbinder ausgebildet ist, und ebenfalls ein Gehäuse 12 aufweist,
das einen Trägerkörper 14 umfasst,
in dem ein Ventilkörper 20 der
in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen
nach den 1 bis 4 beschriebenen
Art eingeschraubt ist. Der Ventilkörper 20 ist mithin
ebenfalls so ausgelegt, dass er mit einem Ventilglied 30 zusammenwirkt,
das dem in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 4 beschriebenen
Ventilglied 30 bzw. 30' entspricht. Des Weiteren ist an
dem Ventilkörper 20 ebenfalls
eine als Rändelmutter
ausgebildete Überwurfmutter 26 drehbar
gelagert.
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Anders
als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Ventilglied 30 aber
im vorliegenden Fall mittels einer Spiralfeder 56 in Schließstellung
vorgespannt, die sich direkt an dem Trägerkörper 14 abstützt. Ein
zweites Ventilglied ist nicht vorgesehen.
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Der
Adapter 90 weist des Weiteren einen Einsatz 92 auf,
der rechtwinklig zur Ausrichtung des Ventilglieds 30 lösbar in
den Trägerkörper 14 eingeschraubt
ist und ein Außengewinde 94 aufweist,
mittels dessen ein Fluidbereich ankoppelbar ist.
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Der
Einsatz 92 weist an seiner dem Trägerkörper 14 abgewandten
Seite eine Deckelscheibe 96 auf, die einen O-Ring 98 hält, an dem
ein einen Fluidkanal aufweisendes Führungselement des anzukoppelnden
Pneumatikbereichs geführt
werden kann.
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In
den 7 und 8 ist ein Ventilnippel 100 dargestellt,
der einen mit einem Außensechskant 16 versehenen
Trägerkörper 14 eines
Gehäuses 12 aufweist,
in welchen ein Ventilkörper 20 der
in Verbindung mit den Ausführungsformen
nach den 1 bis 6 beschriebenen
Art eingeschraubt ist, der mithin mit einem entsprechenden Ventilglied 30 zusammenwirkt
und an dem eine Überwurfmutter 26 zur mechanischen
Ankopplung eines Pneumatikbereichs ausgebildet ist.
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An
seiner der Überwurfmutter 26 abgewandten
Seite weist der Trägerkörper 14 eine
als Schlauchteil ausgeführten
Fixiereinrichtung 102 für einen
nicht näher
dargestellten Schlauch auf. Der Schlauch kann einfach auf den Fixierbereich 102 aufgeschoben
werden, wo er durch die dort ausgebildete Riffelung in Verbindung
mit einer Presshülse, Schlauchschelle
oder Quetschhülse
gehalten wird.