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Die
Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere Rohrkupplung für
Hochdruckrohre oder Hochdruckschläuche, mit jeweils an
zu verbindenden Enden vorgesehenen Kupplungsstücken, und
mit wenigstens einem Scherelement zur Kopplung der Kupplungsstücke,
wobei das Scherelement in einer aus zwei Nuthälften zusammengesetzten
Nut aufgenommen wird.
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Eine
solche Kupplung wird beispielsweise in dem Gebrauchsmuster
DE 73 41 019 beschrieben. Bei
dem Scherelement handelt es sich um ein biegsames Verbindungselement,
welches aus aneinander gereihten Zylinder-, Kugelkörpern
oder dergleichen, insbesondere aus Stahl oder Eisen, zusammengesetzt
ist. Das bekannte Scherelement wird von einer elastischen, schlauchartigen
Hülle umgeben und verfügt über einen
insgesamt asymmetrischen Querschnitt. Dadurch will man bei der bekannten Ausführungsform
die Korrosionssicherheit verbessern und die Montage erleichtern.
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Die
bekannte Ausgestaltung hat sich grundsätzlich bewährt.
Allerdings ergeben sich nach wie vor Probleme dergestalt, dass der
Zusammenbau schwierig ist. Denn aufgrund des im Querschnitt asymmetrischen
Charakters des Scherelementes wie der aus den beiden Nuthälften
zusammengesetzten Nut kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich
das Scherelement innerhalb der beiden Nuthälften verkantet
und als Folge hiervon die Muffe, welche die beiden Kupplungsstücke übergreift,
nicht oder nur unter erheblichen Schwierigkeiten von den Kupplungsstücken
abgezogen werden kann. Hier setzt die Erfindung ein.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige
Kupplung, insbesondere Rohrkupplung für Hochdruckrohre
oder Hochdruckschläuche, so weiter zu entwickeln, dass
die Montage und Demontage problemlos gelingt, und zwar insbesondere
dann, wenn die beiden Kupplungsstücke durch eine Muffe
oder ein vergleichbares Zwischenstück miteinander gekoppelt
sind.
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Zur
Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt
die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Kupplung
vor, dass zumindest eine Nuthälfte der beiden Nuthälften
mit einem zusätzlichen Ausweichbereich ausgerüstet
ist.
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In
der Regel ist das Scherelement im Querschnitt rotationssymmetrisch
ausgebildet. Das gilt auch für die beiden Nuthälften,
die eine an das Scherelement angepasste und im Wesentlichen im Querschnitt
ebenfalls rotationssymmetrische Nut bilden. Da die Kupplung insgesamt
bzw. deren Kupplungsstücke zylindrisch gestaltet sind,
formen das Scherelement und die beiden zusammengesetzten Nuthälften
im Raum jeweils einen Ring mit praktisch kreisförmigem
Querschnitt.
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Meistens
ist der Ausweichbereich an lediglich einer der beiden Nuthälften
realisiert. Dabei hat es sich bewährt, wenn der Ausweichbereich
an der äußeren Nuthälfte angeordnet ist.
Die äußere Nuthälfte beschreibt dabei
diejenige Nuthälfte, welche vom einem Kupplungsmittelpunkt
bzw. einer Kupplungsmittelachse aus gesehen radial außen
liegt und mit der inneren Nuthälfte die zusammengesetzte
Nut zur Aufnahme des Scherelementes bildet. Meistens ist die Kupplung
insgesamt rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass die Kupplungsmittelachse
mit der Rotationsachse zusammenfällt.
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Im
Allgemeinen ist der Ausweichbereich im Querschnitt dreieckförmig
gestaltet, wobei regelmäßig die Spitze des dreieckigen
Querschnittes nach innen weist, wohingegen eine Basis des Dreieckes nach
außen im Bezug auf das die zugehörige Nuthälfte
aufnehmende Element angeordnet ist. Bei diesem Element handelt es
sich entweder um das jeweilige Kupplungsstück und/oder
ein Zwischenstück bzw. eine Muffe, welche die beiden Kupplungsstücke (unter
Zwischenschaltung des Scherelementes) miteinander koppelt.
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Es
hat sich bewährt, die jeweilige Nuthälfte durch
Kaltverformen in dem zugehörigen Kupplungsstück
und/oder in dem bereits angesprochenen Zwischenstück zu
definieren. Auch der Ausweichbereich lässt sich alternativ
oder zusätzlich durch Kaltverformen in dem Kupplungsstück
und/oder dem Zwischenstück anbringen. Als Vorgänge
für das Kaltverformen empfiehlt die Erfindung bevorzugt
das Rollen, Pressen oder auch Walzen. Dabei können die
einzelnen Vorgänge an einem gesamten Rohr vorgenommen werden,
und zwar endseitig, sofern die Kupplung als Rohrkupplung für
Hochdruckrohre ausgestaltet ist. Kommt die Kupplung jedoch zur Verbindung
von Hochdruckschläuchen zum Einsatz, so findet der beschriebene
Vorgang des Kaltverformens naturgemäß nur im Bereich
der Kupplungsstücke statt.
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Im
Allgemeinen ist die Kupplung respektive Rohrkupplung insgesamt aus
einem Metall hergestellt. Da vorliegend der Hochdruckbereich abgedeckt
werden soll, also Drücke von mehr als 20 bar (2 MPa), empfiehlt
es sich, an dieser Stelle mit einem Metall zu arbeiten, welches
eine Streckgrenze von mehr als 200 N/mm2 aufweist.
Anstelle der Streckgrenze kann aber auch die 0,2% – Dehngrenze
angegeben werden, die in vergleichbaren Größenordnungen
angesiedelt ist. Jedenfalls kommen als Werkstoffe überwiegend
hochfeste Stähle zum Einsatz. Bevorzugt sogar Metalle mit
einer Streckgrenze von mehr als 300 N/mm2.
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Schlussendlich
empfiehlt es sich, wenn in dem jeweiligen Kupplungsstück
und/oder dem Zwischenstück bzw. der Muffe wenigstens eine
Dichtung vorgesehen ist. Bei dieser Dichtung mag es sich um eine
O-Ringdichtung handeln, die bei montierten Kupplungsstücken
bzw. montierten Kupplungsstücken und aufgebrachter Muffe
zumindest geringfügig gequetscht wird, um die notwenigen
Dichtungskräfte aufbringen zu können.
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Im
Ergebnis lässt sich erfindungsgemäß eine besonders
preiswerte Kupplung, insbesondere Rohrkupplung für Hochdruckrohre
oder Hochdruckschläuche realisieren, die einfach montiert
und demontiert werden kann. Das lässt sich im Kern auf
das rotationssymmetrische Scherelement zurückführen,
welches in einer entsprechend gestalteten und aus den beiden Nuthälften
zusammengesetzten Nut aufgenommen wird. Durch den zusätzlich
realisierten Ausweichbereich wird darüber hinaus die Demontage besonders
leicht ermöglicht, indem das korrespondierende Kupplungsstück
abgezogen wird, respektive die Muffe durch Schieben entfernt wird.
Das gelingt selbst dann, wenn sich das Scherelement durch die auftretenden
hohen Drücke (mehr als 20 bar, meistens sogar mehr als
30 bar oder sogar mehr als 50 bzw. 100 bar) "gesetzt" hat und geringfügig
verkantet ist.
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An
dieser Stelle hat es sich ergänzend bewährt, wenn
die Muffe, respektive das eine oder die beiden Kupplungsstücke,
mit einer zusätzlichen und nach außen sich aufweitenden
Anschrägung ausgerüstet sind. Denn hierdurch kann
der beschriebene Montage- und Demontagevorgang nochmals erleichtert
werden. Weil das Scherelement im Innern der Kupplung bzw. zwischen
den beiden Kupplungsstücken aufgenommen wird, lässt
sich die Kupplung regelmäßig realisieren, ohne
dass der Innen- und/oder Außendurchmesser der Hochdruckrohre
oder Hochdruckschläuche im Bereich der Kupplung übermäßig wächst.
Tatsächlich beobachtet man im Allgemeinen sogar, dass der
Innendurchmesser und/oder der Außendurchmesser einer mit
den erfindungsgemäßen Kupplungen ausgeführten
Rohrleitung auch im Kupplungsbereich praktisch gleich bleibend ausgebildet ist.
Dadurch eignet sich die beschriebene Kupplung besonders zur Führung
von Medien unter Hochdruck, insbesondere im Zuge der Hydraulikversorgung
von Maschinen und hier vorzugsweise untertage. Denn in diesem Einsatzgebiet
sind die Einbauräume beschränkt und kommt es auf
eine besonders kompakte und nicht ausladende Bauweise an.
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Von
besonderer Bedeutung für die Erfindung ist darüber
hinaus der Umstand, dass die Kupplungsstücke unter Zwischenschaltung
eines Federelementes miteinander verbunden sind bzw. werden können. Dieses
Federelement ist üblicherweise als Federring ausgebildet,
welcher – wie die Kupplung im Ganzen – vorteilhaft
rotationssymmetrisch zur übereinstimmenden Rotationsachse
bzw. Mittelachse ausgeführt ist. Dabei hat es sich besonders
bewährt, wenn das Federelement zugleich als Dichtungselement
fungiert. Denn in einem solchen Fall sorgt das Federelement bzw.
Dichtungselement gleichzeitig dafür, dass ein stirnseitiger
Spalt zwischen den Kupplungsstücken nach außen
verschlossen wird. Folglich kann Wasser, Schmutz etc. über
den Spalt nicht bis in den Bereich des Scherelementes eindringen
und wird somit die Montage/Demontage – auch nach Jahren oder
unter schwierigen Umweltbedingungen – erleichtert.
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Hierzu
trägt auch und insbesondere das angesprochene Federelement
bei, welches dafür sorgt, dass die beiden mit Hilfe des
Scherelementes zu koppelnden Kupplungsstücke unter einer
einstellbaren Vorspannung in ihrer betriebsbereiten Stellung bzw.
der Betriebsposition gehalten werden. Für die Montage des
Scherelementes ist es nun lediglich erforderlich, diese Vorspannung
in der Betriebsposition zu überwinden, damit die Kupplung
bzw. die beiden Kupplungsstücke in ihrer dann erreichten
Montageposition die zusammengesetzte Nut besonders einfach frei
geben, damit das Scherelement eingeführt werden kann.
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In
diesem Zusammenhang verfügt meistens nicht nur die äußere
Nuthälfte über einen Ausweichbereich, sondern
ist zusätzlich auch die innere Nuthälfte mit einem
Ausweichbereich ausgerüstet. Das führt dazu, dass
in der Montageposition mit komprimiertem Federelement nicht nur
die beiden Nuthälften, sondern zusätzlich auch
die beiden Ausweichbereiche mehr oder minder in Deckung gebracht
werden, so dass in dieser Stellung das Scherelement unschwer in
die sich dann bildende (erweiterte) Nut eingeführt und
aus dieser herausgenommen werden kann, falls dies erforderlich ist.
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Sobald
das Scherelement in der Montageposition die aus den beiden Nuthälften
gebildete Nut ausfüllt, werden die Kupplungsstücke
und mit ihnen das Federelement entlastet. Dadurch streben die beiden
Kupplungsstücke so weit (geringfügig) auseinander,
bis das Scherelement sicher in den beiden Nuthälften verkeilt
ist. Der sich bildende stirnseitige Spalt zwischen den beiden Kupplungsstücken
wird bei diesem Vorgang durch das in diesem Spalt befindliche Federelement
bzw. Dichtungselement verschlossen.
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Insgesamt
sorgt die auf diese Weise in der Betriebsposition der Kupplung aufgebrachte
Vorspannung dafür, dass die beiden Kupplungsstücke tendenziell
auseinandergedrückt werden. Kräfte in gleicher
Richtung wirken auf die Kupplung, sobald ein Fluid oder allgemein
eine fluides Medium unter Hochdruck durch angeschlossene Hochdruckrohre oder
Hochdruckschläuche befördert wird. Selbst bei nicht
vorhandenem Druck liegt also unverändert die Vorspannung
des Federelements an und sorgt für die beschriebenen Kräfte.
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Das
hat zur Folge, dass auf die Kupplung einwirkende Lastwechsel durch
Druckstöße, wechselnden Druck etc. in einer mit
der Kupplung ausgerüsteten Hochdruckrohrleitung oder Hochdruckschlauchleitung
jedenfalls nicht dazu führen, dass sich die beiden Kupplungsstücke
gegeneinander bewegen, weil das Federelement unter allen Umständen
für den angesprochenen strammen Sitz in der Betriebsposition
sorgt. Dadurch treten etwaige Verschleißerscheinungen zwischen
dem Scherelement und den beiden Nuten – im Gegensatz zum
Stand der Technik – praktisch nicht (mehr) auf. Die erfindungsgemäße
Kupplung zeichnet sich also neben der einfachen Montage und Demontage noch
durch eine besonders lange Lebensdauer und Standzeit aus. Hierin
sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung,
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2 eine
abgewandelte zweite Ausführungsform,
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3 eine
dritte Ausgestaltungsvariante,
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4 den
Bereich der Nut mit dem Scherelement im Detail und
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5 eine
vierte Ausführungsform.
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In
den Figuren ist eine rohrartige Kupplung dargestellt, die vorliegend
als Rohrkupplung zur Verbindung von insbesondere in den 2, 3 und 5 zu
erkennenden Hochdruckrohren 1 dient. Anstelle der Hochdruckrohre 1 können
auch Hochdruckschläuche mit Hilfe der nachfolgend noch
im Detail zu beschreibenden Kupplung respektive Rohrkupplung miteinander
verbunden werden. Solche Kupplungen bzw. Rohrkupplungen kommen beispielsweise
im untertägigen Betrieb zum Einsatz, wo es darum geht,
ein Hydraulikmedium unter hohem Druck (mehr als 20 bar) für
den dortigen Strebausbau zur Verfügung zu stellen.
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Allgemein
wird die Kupplung eingesetzt, um Maschinen mit einem Medium unter
Hochdruck zu versorgen. Bei den Maschinen handelt es sich bevorzugt
um Hydraulikmaschinen. Diese können untertage aber auch übertage
Verwendung finden. Das durchgeleitete Medium stellt ein Hydraulikmedium dar, welches
unter Hochdruck (mehr als 20 bar, insbesondere mehr als 50 bar,
vorzugsweise mehr als 100 bar) steht.
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Man
erkennt, dass die Kupplung an den jeweils zu verbindenden Enden
der Hochdruckrohre 1 respektive der Hochdruckschläuche
mit Kupplungsstücken 2, 3 ausgerüstet
ist. Zusätzlich zu diesen Kupplungsstücken 2, 3 weist
die Kupplung im Rahmen der Varianten nach den 1 und 3 noch ein
ergänzendes Zwischenstück 4, bzw. eine
zusätzliche Kupplungsmuffe 4 auf. Dieses Zwischenstück bzw.
die Kupplungsmuffe 4, übergreift die Kupplungsstücke 2, 3 zumindest
endseitig im Rahmen der Ausgestaltung nach der 1 oder
wird von den Kupplungsstücken 2, 3 bei
der Variante nach 3 selbst übergriffen.
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Im Überlappbereich
der jeweiligen Kupplungsstücke 2, 3 mit
dem Zwischenstück respektive der Kupplungsmuffe 4 nach
den 1 und 3 oder im Überlappbereich
der Kupplungsstücke 2, 3 untereinander
entsprechend den Varianten nach den 2 und 5 ist
jeweils ein Scherelement 5 vorgesehen. Das Scherelement 5 dient
zur Kopplung der Kupplungsstücke 2, 3 und
befindet sich im Innern der Kupplung gleichsam zwischen den beiden
Kupplungsstücken 2, 3 (vgl. 2 und 5)
respektive zwischen den Kupplungsstücken 2, 3 und
dem Zwischenstück 4 (vgl. 1 und 3).
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Dabei
werden bei der Variante nach den 2 und 5 die
beiden Kupplungsstücke 2, 3 unmittelbar
mit Hilfe des Scherelementes 5 gekoppelt, wohingegen im
Rahmen der Ausgestaltung nach den 1 und 3 die
Kupplungsstücke 2, 3 mittelbar über
das Scherelement 5 bzw. die mehreren Scherelemente 5 miteinander
gekoppelt werden, und zwar unter Zwischenschaltung des Zwischenstückes bzw.
der Kupplungsmuffe 4.
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Man
erkennt, dass das Scherelement 5 in einer aus zwei Nuthälften 6a, 6b,
zusammengesetzten Nut 6a, 6b aufgenommen wird.
Bei dem Scherelement 5 handelt es sich seinerseits um ein
solches, das zweiteilig ausgeführt sein mag und über
eine flexible Seele und auf der Seele aufgefädelte starre Scherkörper
verfügt. Dadurch sind die Scherkörper und mithin
das Scherelement 5 in der Lage, große Scherkräfte
aufnehmen zu können, wobei zugleich die erforderliche Flexibilität
gewährleistet ist. Denn die Seele kann als Drahtseele aus
Stahl oder auch solche aus Kunststoff ausgeführt werden.
Außerdem liegt es grundsätzlich im Rahmen der
Erfindung, das Scherelement mit einem Kunststoffüberzug
zu versehen. – Es versteht sich, dass die Scherkörper – wie die
Kupplungsstücke 2, 3 – aus einem
hochfesten Metall mit einer Streckgrenze größer
200 N/mm2, vorzugsweise mehr als 300 N/mm2, hergestellt sind.
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Im
Allgemeinen ist das Scherelement 5 rotationssymmetrisch
ausgebildet. Das gilt im Wesentlichen auch für die aus
den beiden Nuthälften 6a, 6b zusammengesetzte
Nut 6a, 6b. Dabei versteht es sich, dass die Nut 6a, 6b von
ihrer Größe und Querschnittsform her an die Scherkörper
bzw. das Scherelement 5 angepasst ist.
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Die
dargstellte Kupplung ist ebenfalls rotationssymmetrisch im Vergleich
zu einer Mittelachse bzw. Rotationsachse M ausgestaltet. Im Vergleich
zu dieser Mittelachse M findet sich radial innen die eine Nuthälfte 6a,
während radial außen die andere Nuthälfte 6b angeordnet
ist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach den 1 bis 4 ist
lediglich die radial äußere Nuthälfte 6b mit
einem Ausweichbereich 7 ausgerüstet. Bei der Variante
nach der 5 verfügt auch die
radial innere Nuthälfte 6a über einen
Ausweichbereich 7'. Der Ausweichbereich 7 verfügt
im Querschnitt über eine im Wesentlichen dreieckförmige
Gestaltung. Man erkennt insbesondere anhand der 4,
dass eine Spitze 7a des Ausweichbereiches 7 nach
innen bzw. ins Innere der Kupplung gerichtet ist, und zwar in Bezug
auf das die fragliche und mit dem Ausweichbereich 7 ausgerüstete
Nuthälfte 6b aufnehmende Element. Bei diesem Element
handelt es sich im Rahmen der Variante nach den 2, 3 und 5 um
ein Kupp lungsstück 2, 3, wohingegen bei
der Ausgestaltung nach 1 die fragliche Nuthälfte 6b und
mit ihr der Ausweichbereich 7 in dem Zwischenstück
bzw. der Kupplungsmuffe 4 definiert ist.
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Dagegen
weist eine Basis 7b des dreieckförmigen Querschnittsbereiches 7 nach
außen in Bezug auf das besagte Element 2, 3, 4,
wobei zudem die Basis 7b mit einer Außenwandung 8 des
die andere Nuthälfte 6a aufnehmenden Elementes
einen stumpfen Winkel α einschließt.
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Auf
diese Weise wird die Spitze 7a des dreieckförmigen
Ausweichbereiches 7 von einerseits der Außenwandung 8 und
andererseits einer Tangente im Hinblick auf das in der Nut 6a, 6b aufgenommene Scherelement 5 gebildet.
Die Außenwandung 8 findet sich bei der Variante
nach den 1, 2 und 5 in
einem Kupplungsstück 2, 3, während
sie im Rahmen der Ausgestaltung nach 3 im Zwischenstück
bzw. der Kupplungsmuffe 4 angeordnet ist.
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Man
erkennt, dass der Ausweichbereich 7 an lediglich der einen
Nuthälfte 6b realisiert ist, und zwar an der Nuthälfte 6b,
welche radial im Vergleich zur Mittellinie M außen angeordnet
ist. Dabei lässt sich der Ausweichbereich 7 vorteilhaft
durch Kaltverformen in dem Kupplungsstück 2, 3 (vgl. 2, 3 und 5)
und/oder in dem Zwischenstück 4 definieren (vgl. 1). Ähnliches
gilt für den Ausweichbereich 7' der Nuthälfte 6a,
welcher ebenfalls durch Kaltverformen in dem fraglichen Kupplungsstück 2, 3 definiert
wird (vgl. 5). Dieses Kaltverformen lässt sich
durch Rollen, Pressen, Walzen ect. realisieren.
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Das
jeweilige Kupplungsstück 2, 3 kann an die
Rohre 1, respektive die nicht dargestellten Rohrschläuche,
durch jede beliebige Verbindungsart angeschlossen werden. Im Rahmen
des Ausführungsbeispiels nach den 2, 3 und 5 sind
die Kupplungsstücke 2, 3 an die zugehörigen
Rohre 1 angeschweißt. Selbstverständlich
ist auch eine Schraubverbindung denkbar.
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Bei
dem Metall zur Herstellung des Kupplungsstückes 2, 3,
wie auch des Zwischenstückes 4 respektive der
Kupplungsmuffe 4 und auch der Scherkörper, handelt
es sich um ein solches, welches aufgrund seiner Streckgrenze die
auftretenden Drücke des darin transportierten Hydraulikmediums
aufnehmen kann. Tatsächlich empfiehlt die Erfindung an dieser
Stelle ein Metall mit einer Streckgrenze von mehr als 200 N/mm2 oder sogar ein solches mit einer Streckgrenze
von mehr als 300 N/mm2 einzusetzen.
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Bei
der Variante nach den 1 und 3 kommen
jeweils zwei Scherelemente 5 zum Einsatz, die in zugehörigen
Nuten 6a, 6b aufgenommen werden. Die beiden Scherelemente 5 und
die beiden Nuten 6a, 6b finden sich jeweils spiegelsymmetrisch
im Vergleich zu einer Teilungsebene T, welche den Verbindungsbereich
zwischen den beiden Rohren respektive Hochdruckrohren 1 unterteilt.
Zusätzlich sind eine oder mehrere Dichtungen 9 realisiert,
die im Rahmen nach der Variante entsprechend den 1 und 3 jeweils
im Zwischenstück respektive der Kupplungsmuffe 4 angeordnet
werden.
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Bei
der Ausführungsform nach den 2 und 5 finden
sich dagegen nur ein Scherelement 5 und auch nur eine Dichtung 9,
welche in dem einen Kupplungsstück 3 der beiden
Kupplungsstücke 2, 3 aufgenommen wird.
In zusammengebautem Zustand werden die jeweiligen Dichtungen 9 bei
allen Ausgestaltungen geringfügig gequetscht, um die nötigen Dichtungskräfte
aufbringen zu können. Das deutet die 4 an.
Bei den Dichtungen 9 handelt es sich regelmäßig
um O-Ringdichtungen aus Gummi oder gummielastischem Material.
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Von
besonderer Bedeutung ist ferner der Umstand, dass die Rohre respektive
Hochdruckrohre 1 oder auch entsprechend gestaltete und
an dieser Stelle vorgesehene Hochdruckschläuche im Bereich der
Kupplung praktisch keine Querschnittsverringerungen hinsichtlich
des Innenquerschnittes erfahren, so dass hohe Durchflussraten ohne
Turbulenzen erreicht werden. Auch der äußere Querschnitt
einer aus Hochdruckschläuchen oder Hochdruckrohren 1 aufgebauten
und mit der erfindungsgemäßen Kupplung ausgerüsteten
Rohrleitung ändert sich im Bereich der Kupplung allenfalls
geringfügig. Dadurch ist eine solchermaßen aufgebaute
Rohrleitung für Anwendungen prädestiniert, die
nur einen geringen Einbauraum zur Verfügung stellen, wie
dies oftmals untertage der Fall ist.
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Das
heißt, die Kupplung ist äußerst schmalbauend
aufgebaut, und insbesondere nicht mit ausladenden Spannringen, Spannschrauben
usw. versehen. Vielmehr verfügt sie über mehr
oder minder glatte Außenflächen und ergeben sich
hierdurch keine Ansatzpunkte für Beschädigungen.
Denn das eigentliche Verbindungselement in Gestalt des einen oder der
mehreren Scherelemente 5 wird geschützt im Innern
entweder zwischen den beiden Kupplungsstücken 2 oder 3 nach
den Varianten gemäß 2 und 5 aufgenommen
oder mit Hilfe des Zwischenstückes respektive der Kupplungsmuffe 4 entsprechend der
Variante nach der 1 abgedeckt. Bei der Ausgestaltung
nach 3 wird das Scherelement 5 zum Rohrinneren
hin durch die Kupplungsmuffe 4 abgedeckt, wohingegen ein
Schutz gegenüber dem Äußeren durch die
beiden Kupplungsstücke 2, 3 erfolgt, die
das zugehörige Scherelement 5 übergreifen.
Bei der Ausgestaltung nach 1 wird umgekehrt
verfahren.
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Man
erkennt, dass die die Scherelemente 5 übergreifende
Kupplungsstücke 2, 3 Stoß an
Stoß aneinander liegen, wie dies die 2, 3 und 5 zeigen.
Das Gleiche gilt im Falle der Variante nach 1, bei welcher
die aneinander stoßenden Kupplungsstücke 2, 3 von
der Kupplungsmuffe 4 übergriffen werden.
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Schlussendlich
erkennt man noch eine Anschrägung bzw. mehrere Anschrägungen 10,
die sich nach außen in Bezug auf das sie aufnehmende Element
hin öffnen. Bei diesem Element handelt es sich im Rahmen
der 2 und 3 jeweils um das Kupplungsstück 2 respektive 2, 3,
welches die äußere Nuthälfte 6b mit
dem Ausweichbereich 7 aufweist. Tatsächlich ist
die fragliche Anschrägung 10 im Vergleich zum
Scherelement 5 und dem Ausweichbereich 7 gegenüberliegend
in Bezug auf den Ausweichbereich 7 platziert. Bei der Variante
nach der 1 findet sich die Anschrägung 10 demgegenüber in
der Kupplungsmuffe 4.
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Sowohl
die Anschrägung 10 als auch insbesondere der Ausweichbereich 7 erleichtern
in Verbindung mit dem rotationssymmetrischen Aufbau des Scherelementes 5 in
Kombination mit der zugehörigen Nut 6a, 6b die
Montage und Demontage der beschriebenen Kupplung. Tatsächlich
lassen sich hierzu die Kupplungsstücke 2, 3 entweder über
die Kupplungsmuffe 4 schieben und hiervon abziehen, entsprechend
der Variante nach 3, oder gehen eine Kopplung
respektive Entkopplung direkt entsprechend der Ausgestaltung nach
den 2 und 5 ein. Vergleichbares gilt für
die 1, welche ein vereinfachtes Aufstecken und Abziehen
der Kupplungsmuffe 4 ermöglicht.
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Das
lässt sich im Kern darauf zurückführen, dass
der Ausweichbereich 7 nach innen in Bezug auf das ihn aufnehmende
Element (4 in 1; 2 in 2 und 5,
und 2, 3 in 3) mit einer
Spitze 7a ausgerüstet ist. Denn hierdurch kann
der Ausweichbereich 7 nach Entfernen des Scherelementes 5 eventuelle
Rückstände, Schmutzpartikel, Korrosionen etc. aufnehmen,
die bei der anschließenden Abziehbewegung in die andere
Nuthälfte 6a ausweichen bzw. den Demontagevorgang
insgesamt nicht beeinträchtigen. In die vergleichbare Richtung
zielt die Anschrägung 10. Außerdem stellt
der Ausweichbereich 7 ggf. in Verbindung mit der Anschrägung 10 sicher,
dass die Kupplung auch bei einem leicht verkanteten Scherelement 5 sicher
demontiert werden kann.
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Diese
Montage und Demontage wird im Rahmen der Variante nach 5 zusätzlich
noch dadurch erleichtert, dass die beiden Kupplungsstücke 2, 3 unter Zwischenschaltung
eines Federelementes 11 miteinander verbunden sind. Dieses
Federelement 11 ist vorliegend zugleich als Dichtungselement 11 ausgebildet
und verschließt einen stirnseitigen Spalt 12 zwischen
den beiden Kupplungsstücken 2, 3 nach
außen. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels und
nicht einschränkend ist das Federelement 11 als rotationssymmetrischer
Ring aus beispielsweise Kunststoff oder einem anderen geeigneten
Material aufgebaut. Auch Materialkombinationen sind denkbar.
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Das
Federelement 11 sorgt dafür, dass die Kupplung
in der dargestellten Betriebsposition nach 5 bzw. die
einzelnen Kupplungsstücke 2, 3 unter Vorspannung
gehalten werden. Diese Vorspannung führt dazu, dass die
beiden Kupplungsstücke 2, 3 in Bezug
auf eine Teilungsebene S jeweils mit entgegengesetzten Kräften
beaufschlagt werden bzw. auseinandergedrückt werden. Das
deuten zwei Pfeile in 5 an.
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Für
die Montage des Scherelementes 5 ist es nun erforderlich,
die beiden Kupplungsstücke 2, 3 aufeinander
zuzubewegen, wobei die Vorspannung des Federelementes 11 überwunden
werden muss. Als Folge dieser verringerten Beabstandung der beiden
Kupplungsstücke 2, 3 bewegen sich die
beiden Ausweichbereiche 7 an der Nuthälfte 6b und 7' an der
Nuthälfte 6a aufeinander zu, so dass die zusammengesetzte
Nut 6a, 7'; 6b, 7 in dieser
Montageposition über einen Querschnitt verfügt,
welcher größer als derjenige des Scherelementes 5 ausgestaltet
ist. Dadurch lässt sich das Scherelement 5 in
dieser Montageposition einfach montieren und demontieren.
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Sobald
die die Vorspannung des Federelementes 11 überwindende
Kraft beim Zusammenbau bzw. der Montage wegfällt und das
Scherelement 5 von der Nut 6a, 6b aufgenommen
worden ist, sorgt das Federelement 11 dafür, dass
das Scherelement 5 in den beiden Nuthälften 6a, 7'; 6b, 7 verkeilt
wird. Denn die beiden Ausweichbereiche 7, 7' liegen
sich in Bezug auf das Scherelement 5 gegenüber.
Das gilt auch für Anlageflächen 13 in
den beiden Nuthälften 6a, 6b, an welchen
das Scherelement 5 durch die von dem Federelement 11 aufgebaute
Vorspannung anliegt.
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Wenn
nun die Kupplung bzw. die Hochdruckrohre 1 mit einem fluiden
Medium unter Hochdruck beaufschlagt werden, so resultieren hieraus
Kräfte, die in gleicher Richtung wie die Vorspannung des
Federelementes 5 wirken und arbeiten. D. h., diese Kräfte
wirken dahingehend, dass die beiden Kupplungsstücke 2, 3 in
ihrem Abstand vergrößert werden. Das führt
zu einer gesteigerten Verkeilung des Scherelementes 5 in
den beiden Nuthälften 6a, 6b, ohne dass
sich die beiden Kupplungsstücke 2, 3 signifikant gegeneinander
verschieben. Dadurch tritt letztlich selbst bei wechselnden Beanspruchungen
praktisch kein Verschleiß auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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