DE10230293A1

DE10230293A1 - Flat-Face-Kupplung

Info

Publication number: DE10230293A1
Application number: DE2002130293
Authority: DE
Inventors: Berthold Waldenmaier
Original assignee: Dart Engineering AG
Current assignee: Tema Marketing Ag Zug Ch
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

Eine Hydraulikkupplung ist als Flat-face-Kupplung ausgebildet. Die Kupplung weist einen handbetätigten Kugelhahn auf, der mit einer Steuerscheibe versehen ist. Mit Hilfe des Kugelhahns wird die strömungsmäßige Verbindung zwischen dem steckerbetätigten Ventil in der Kupplung und einem Hydraulikverbraucher unterbrochen. Druckerhöhungen, die sich in diesem Bereich ereignen, können sich nicht bis zu dem Ventil fortpflanzen. DOLLAR A Um zwangsläufig sicherzustellen, dass sich der Hahn immer in der Sperrstellung befindet, wenn der Stecker kuppelbar bzw. entkuppelbar ist, ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eine Bewegung der Betätigungshülse blockiert, wenn der Hahn nicht geschlossen ist.

Description

Flat-Face Kupplungen werden dazu verwendet, hydraulisch betätigte Einrichtungen lösbar mit einer Hydraulikquelle zu verbinden. Beispiele hierfür sind Baggerwerkzeuge. Diese müssen gelegentlich an der Baustelle durch andere Baggerwerkzeuge ersetzt werden, um andere Aufgabe mit dem Bagger erledigen zu können.
Hierzu muss nicht nur die mechanische Verbindung zu dem Werkzeug getrennt werden, sondern auch die hydraulische Verbindung.
Die Flat-Face Kupplungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie das Hydraulikliköl in dem Werkzeug zurückhalten und eine glatte Kupplungsseite zeigen, in der sich kein Schmutz sammeln kann. Die damit kuppelbaren Stecker sind im entkuppelten Zustand ebenfalls an der Vorderseite glatt und enthalten ein Ventil, das ein Auslaufen des Hydrauliköls aus der Hydraulikquelle verhindert.
Beim Wechseln eines Baggerwerkzeugs wird zunächst der Druck in der Hydraulikleitung auf einen niedrigen Wert von ca. bar abgesenkt wird. Nach dem Absenken des Drucks wird der Entriegelungsmechnismus der Hydraulikkupplung geöffnet und der Stecker kann aus der Kupplung entnommen werden. Dabei schließen sich gleichzeitig die Ventile in dem Stecker und in der Buchse.

Nach dem Auftrennen der Hydraulikverbindung bleibt auch in dem abgenommenen Hydraulikkreis ein Restdruck von 10 bar aufrecht erhalten. Durch Erwärmung beispielsweise infolge von Sonneneinstrahlung erhöht sich in dem abgetrennten Teil des Hydraulikkreises der Druck. Er kann bis auf 200 bar ansteigen. Obwohl die zu betätigenden Flächen beim Zusammenstecken von Kupplung und Stecker relativ klein sind, verhindert ein Druck von 200 Bar regelmäßig ein einfaches Zusammenstecken der beiden Teile. Es wurde deswegen gemäß der DE 34 33 787 C2 bereits versucht, ein Vorsteuerventil in der Kupplung und dem Stecker unterzubringen, das mit noch kleineren zu betätigenden Flächen auskommt, damit die hiervon erzeugte Kraft von Hand überwunden werden kann.

Die Teile, die für das Vorsteuerventil erforderlich sind, erhöhen die Komplexität der ohnehin aus einer Reihe von Bauteilen bestehenden Kupplung weiter. Außerdem sind die zusätzlichen vielen Teile empfindlicher gegen Beschädigung. Darüber hinaus erfordern sie einen unerwünschten Spalt in den Fremdkörper eindringen können.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikkupplung zu schaffen, die auch sicher dann von Hand zu kuppeln ist, wenn in dem abgetrennten Hydraulikkreis der Druck ansteigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kupplung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die neue Hydraulikkupplung weist, wie dies üblich ist, ein Ventil auf, das beim Herausnehmen des Steckers selbsttätig geschlossen ist. Das Ventil ist lediglich beim eingesteckten Stecker geöffnet. Um einen übermäßigen Druckanstieg an dem Ventilverschlussglied des Ventils zu vermeiden, ist strömungsmäßig hinter dem Ventil ein zusätzlicher Hahn vorgesehen. Durch Schließen des Hahns, wird ein Druckaufbau im Bereich des Ventils vermieden, d.h. das Ventil ist strömungsmäßig vom Rest des abgetrennten Hydraulikkreises isoliert. Ein dort auftretender Druckanstieg, pflanzt sich nicht bis zum Ventil fort.

Dementsprechend sind die hydraulischen Kräfte klein, die auf dem Ventilverschlussglied lasten und beim Einstecken des Steckers überwunden werden müssen.

Im übrigen hat sich gezeigt, dass der Druckaufbau weniger durch Erwärmung der Kupplung selbst zustande kommt als vielmehr die Hydraulikzylinder, die an dem abgetrennten Hydraulikkreis sitzen. Durch Schließen des Hahns wird die Auswirkung von deren Erwärmung von dem Ventil ferngehalten. Das Ventil selbst, kann sich wegen der viel kleineren Fläche auch bei starker Sonneneinstrahlung nicht so stark erwärmen wie der Rest des abgetrennten Hydraulikkreises. In jedem Falle bleibt der Druck in der Kupplung im Bereich zwischen dem Hahn und dem Ventil kleiner.

Selbst wenn ein Druckanstieg an dieser Stelle stattfinden sollte, baut sich der Überdruck schlagartig auf die ca. 10 bar des übrigen Hydraulikkreises ab, sobald das Ventilverschlussglied nur ganz geringfügig geöffnet ist.

Ein solches Öffnen ist beispielsweise durch leichten Schlag ohne weiteres möglich. Damit erfolgt das Zusammenstecken aus Kupplung und Buchse bei niedrigem Druck von ca. 10 bar, was ohne große Kraftanstrengung vonstatten geht. Erst nachdem der Stecker eingekuppelt ist, wird der Hahn geöffnet, um die Hydraulikverbindung von der Hydraulikquelle zum Hydraulikverbraucher wieder herzustellen.

Wie bei solchen Hydraulikkupplungen üblich sitzt das Ventil konzentrisch in einer Bohrung des Kupplungsgrundkörpers, in die auch der Stecker einzustecken ist. Es bildet mit der Innenwand der Bohrung einen Radialspalt, der den Kragen des Steckers aufnimmt.

Zum Öffnen des Ventils in dem Stecker kann vorteilhafterweise der Ventilsitz selbst herangezogen werden, was die Anzahl der Bauteile verringert.

Das Ventilverschlussglied kann rohrförmig ausgeführt sein, wobei die Außenseite glatt ist, damit dieselbe Dichtung in dem Stecker, die für das dortige Ventilverschlussglied verwendet wird auch auf der Dichtung der Kupplung abdichtet.

Das Ventilverschlussglied weist einen Mitnehmer vorzugsweise in Gestalt einer Radialschulter auf, durch die bei eingeschobenem Stecker das Ventil in der geöffneten Stellung gehalten wird.

Der Ventilsitz selbst ist in dem Grundkörper ortsfest gehalten.

Aufgrund der Abdichtung des eingesteckten Steckers auf dem Ventilverschlussglied selbst, werden Abdichtungen in der Bohrungswand überflüssig. Damit wird jegliche Gefahr beseitigt, die Dichtungen zu beschädigen, wenn Teile der Verriegelungseinrichtung vorbeigleiten, die den Stecker in der eingesteckten Stellung sichern.

Damit der Ringspalt zwischen dem Ventil und der Bohrungswand nicht verschmutzen kann, ist ein ringförmiger Schutzdeckel vorhanden, der mittels einer Feder in Richtung auf die Schutzstellung vorgespannt ist. In der Schutzstellung ist der Schutzdeckel mit der Außenseite des Ventilsitzes im Wesentlichen bündig. Hierdurch ergibt sich eine weitgehend glatte Fläche, die nicht zum Verschmutzen neigt, bzw. leicht zu reinigen ist.

Der Schutzdeckel kann an einem Rohr sitzen, das in der Bohrung des Grundkörpers längsverschieblich ist. Mit Hilfe des Rohres kann gleichzeitig die Halteeinrichtung gesteuert werden, derart, dass sie von dem Rohr des Schutzdeckls in der Lösestellung festgehalten wird, solange bis der Stecker vollständig eingeschoben ist.

Zur Führung des Ventilverschlussglieds ist in der Bohrung ein Träger eingesetzt, der eine zylindrische Bohrung enthält, in der abgedichtet und längsverschieblich das Ventilverschlussglied geführt ist. Das Führungsrohr und das Ventilverschlussglied bilden eine Art rohrförmiges Telekop. Dieses rohrförmige Teleskop ist von dem Grundkörper außen umschlossen. Es ist gegen jede Fremdeinwirkung von außen wirksam geschützt.

Die Halteeinrichtung weist Haltemittel auf, die mit dem Stecker zusammenwirken. Diese Haltemittel können Kugeln sein, die in Radialbohrungen am vorderen Ende des Grundkörpers sitzen. Außerdem kann zu der Halteinrichtung eine Sperreinrichtung gehören, die dazu eingerichtet ist, die Haltemittel in einer radial in die Bohrung vorstehenden Stellung zu halten.

Diese Sperreinrichtung kann von einer auf den Grundkörper längsverschieblichen Betätigungsgehülse gebildet. sein, die eine Ringnut enthält, derart, dass in der Lösestellung der Halteinrichtung die Haltemittel aus dem Lichtraumprofil der Bohrung in die Ringnut zurückweichen können.

Als Hahn wird zweckmäßigerweise ein Kugelhahn verwendet. Der Kugelhahn bietet den großen Vorteil, dass beim Überführen des Hahnkükens aus der Offenstellung in die Schließstellung keine Volumenänderung zustande kommt, die zu einer Druckerhöhung beitragen könnte. Sowohl bei Schiebern, als auch bei Ventilen würde eine Druckerhöhung stattfinden, was unter Umständen zu einer ungünstigen Druckerhöhung beitragen könnten.

Um sicherzustellen, dass im getrennten Zustand mit Sicherheit der Hahn der Hydraulikkupplung geschlossen ist, um die unerwünschte Druckerhöhung vom Ventil fernzuhalten, ist eine Steuereinrichtung in Gestalt einer Steuerscheibe vorhanden, die drehfest mit der Betätigungswelle des Hahnkükens verbunden ist. Die Steuerscheibe verhindert ein Betätigen der Halteeinrichtung im Sinne des Lösens, solange der Hahn in der Offenstellung steht.

Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen. Dabei sollen auch solche Merkmalskombinationen als beansprucht angesehen werden, auf die kein ausdrückliches Ausführungsbeispiel gerichtet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Hydraulikkupplung zusammen mit einem geeigneten Stecker, jeweils im Längsschnitt,
2 die Hydraulikkupplung und der Stecker nach 1, im zusammengesteckten Zustand, und
3 die Hydraulikkupplung nach 1, in einer persepktivischen Explosionsdarstellung.
In den Figuren ist eine Hydraulikkupplung 1 sowie ein zugehöriger Hydraulikstecker 2 dargestellt. Als Hauptbestandteile gehören zu der Hydraulikkupplung 1 ein hinterer Grundkörperabschnitt 3 mit einem darin befindlichen Kugelhahn 4, ein vorderer Grundkörperabschnitt 5, ein in dem vorderen Grundkörperabschnitt 5 enthaltenes Ventil 6 sowie eine auf dem vorderen Grundkörperabschnitt 5 längsverschieblich geführte Betätigungshülse 7.
Der hintere Grundkörperabschnitt 3 setzt sich aus einem Hahngehäuse 8 und einem eingeschraubten Anschlussstück 9 zusammen. Das Hahngehäuse 8 wird von einer Stufenbohrung 11 durchsetzt, die sich an einer Schulter 12 in Richtung auf den vorderen Grundkörperabschnitt 5 verjüngt. Auf der so gebildeten Schulter 12 liegt eine Ringdichtung 13, die zusammen mit einer weiteren Ringdichtung 14, die ebenfalls in der Bohrung 11 angeordnet ist, als Dichtung für ein Hahnküken 15 dient. Das Hahnküken 15 ist als Kugel mit einer Durchlassbohrung 16 ausgeführt.
Am hinteren Ende enthält die Stufenbohrung 11 ein Gewinde 17, in das das rohrförmige Anschlussstück 9 eingeschraubt ist. Mit Hilfe des rohrförmigen Anschlussstücks 9 werden die beiden Ringdichtungen 13 und 14 gegen das Hahnküken 15 festgespannt.
Rechtwinklig zu der Stufenbohrung 11 enthält das Hahngehäuse 3 eine Lagerbohrung 18, in der eine Kükenwelle 19 drehbar gelagert ist, die über einen Flachkant 21 drehfest mit dem Hahnküken verbunden ist. Die Kükenwelle 19 ist mittels einer O-Ringdichtung 22 gegen die Bohrung 18 abgedichtet.
An ihrem oberen Ende läuft die Kükenwelle 19 in einem Vierkant aus, auf dem drehfest und gesichert ein manueller Betätigungsgriff 23 sitzt. Zwischen dem Betätigungsgriff 23 und einer gegenüberliegenden Oberseite des Hahngehäuses 8 liegt eine kreisförmige Steuerscheibe 24, die mit der Kükenwelle 19 drehfest ist. Ihr Außenumfang ist zu der Achse der Kükenwelle 19 konzentrisch. Sie enthält obendrein ein am besten in 3 zu erkennendes Langloch 25, das bogenförmig verläuft und zusammen mit einem gehäusefesten Anschlagzapfen 26 den Drehwinkel des Betätigungshebels 23 und damit des Hahnkükens 15 festlegt.
Die kreisförmige Steuerscheibe 24 ist an einer Seite bei 28 abgeflacht. Sie wirkt im übrigen in einer weiter unten beschriebenen Weise mit der Betätigungshülse 7 zu sammen .
Das Hahngehäuse 8 ist an seinem vorderen Ende mit einem rohrförmigen Fortsatz 29 versehen, der ein Innengewinde 30 enthält. In das Innengewinde 30 ist der rohrförmige vordere Grundkörperabschnitt 5 eingeschraubt, der von einer Durchgangsbohrung 31 durchquert wird. An seinem dem Hahngehäuse 8 zugekehrten Ende trägt der vordere Grundkörperabschnitt 5 ein Außengewinde 32, das im montierten Zustand in das Gewinde 30 eingeschraubt ist.
Am vorderen Ende des Gewindes 32 schließt sich ein Ringbund 33 an, der wiederum in einen zylindrisch glatten Abschnitt 34 mit kleinerem Außendurchmesser übergeht. In der Nähe des vorderen Endes enthält der Abschnitt 34 eine Vielzahl von Radialbohrungen 35, die sich zum Inneren hin verjüngen und als Sitz für Halte- oder Sperrkugeln 36 dienen. Sie liegen in einer gemeinsamen Ebene, die auf der Achse der Bohrung 31 senkrecht steht. Auf Grund der Gestalt der Bohrungen 35 können die Kugeln 36 zwar in die Bohrung 31 hineinragen, aber nicht durchfallen.
Zwischen dem freien Ende des Abschnitts 34 und dem Kranz von Bohrungen 35 befindet sich eine Ringnut 37, in der ein in der 1 erkennbare Sicherungsring 38 sitzt.
Der Ringbund 33 dient als Führungsfläche für die Betätigungshülse 7 und als Widerlager für eine Schraubendruckfeder 39, mit deren Hilfe die Betätigungshülse 7 in Richtung von dem hinteren Grundkörperabschnitt 3 weg vorgespannt ist.
Die Betätigungshülse 7 kann zum Zweck der weiteren Beschreibung als einstückiges Bauteil angesehen werden, obwohl sie wie die 1 und 2 zeigen aus zwei rohrförmigen Abschnitten zusammengeschraubt ist. Sie enthält eine zylindrische Stufenbohrung 40, deren Durchmesser im vorderen Bereich dem Außendurchmesser des Abschnittes 34 entspricht, auf dem sie verschieblich geführt ist.
In der Betätigungshülse 7 ist gemäß 1 eine in Umfangsrichtung verlaufende trapezförmige Nut 41 enthalten. Die Nut 41 befindet sich etwa auf der Höhe der Bohrungen 35, wenn das vordere Ende der Betätigungshülse 7 mit dem vorderen Ende des vorderen Grundkörperabschnitts 5 gemäß 1 exakt bündig ist. In dieser Stellung liegt außerdem der Sicherungsring 38 in der Nähe des vorderen Randes der trapezförmigen Nut 41.
In Richtung auf den hinteren Grundkörperabschnitt 3, erweitert sich die Stufenbohrung 40 an einer Ringschulter 42 in einen größeren Bohrungsabschnitt 43, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Bundes 33 entspricht. An der Schulter 42 liegt die Schraubendruckfeder 39 an.
Eine hintere Stirnfläche 44 der Betätigungshülse 7 steht dem Außenumfang der Steuerscheibe 24 gegenüber.
Die Bohrung 31 in dem vorderen Grundkörperabschnitt 5 ist eine Stufenbohrung, die eine Schulter 45 sowie eine Schulter 46 bildet. Die Schulter 45 steht im Abstand zu dem Grund des Hahngehäuses 8 während die Schulter 46 weiter zum vorderen Ende des Grundkörperabschnittes 5 gelegen ist. Den kleinsten Durchmesser weist der Grundkörperabschnitt 5 an seinem vorderen Ende auf.
Zu dem Ventil 6 gehört ein Führungsrohr 47 mit einer Bohrung 48 und einem Bund 49 am hinteren Ende. In der hinteren Stirnfläche des Bunds 49 ist eine umlaufende Ringnut enthalten, in der zum Abdichten ein O-Ring 50 eingelegt ist. Die Bohrung 48 reicht, wie 1 erkennen lässt, etwa bis zu dem Bund 49. Im Bereich des Bunds 49 enthält das Rohr 47 eine Nabe 51, die über sternförmig verlaufende Speichen 52 in das Rohr 47 übergeht. In der Nabe 51 ist ein Durchgangsgewinde 53 enthalten, in das ein stangenförmiger Träger 54 mit einem Gewinde 55 eingeschraubt ist. Der zapfenförmige Träger 54 ist an seinem vorderen Ende mit einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz 56 einstückig versehen, der eine darauf sitzende O-Ringdichtung 57 trägt. Das vordere Ende des Ventilsitzes 56 bildet eine glatte Fläche 58. Die glatte Fläche 58 hat den größten Durchmesser, d.h. das kegelförmige Teil verjüngt sich in Richtung auf das Gewinde 55.
Das Rohr 47 dient als Führungsteil für ein rohrförmiges Ventilverschlussglied 61 mit einer durchgehenden Bohrung 62. Die Außenseite des ansonsten zylindrischen Ventilverschlussglieds 61 bildet einen Bund 63 mit einer Schulterfläche 64, die in Richtung auf den Ventilsitz 56 zeigt. An seinem hinteren Ende ist das Ventilverschlussglied 61 mit einer umlaufenden Ringnut 65 versehen, in der eine O-Ringdichtung 66 und ein Kunststoffführungsring 67 liegen.
Zum vorderen Ende hin bildet die Bohrung 62 eine kegelstumpfförmige Verjüngung 68, die mit dem Ventilsitz 56 zusammenwirkt. Mittels einer Schraubendruckfeder 69 wird das Ventilverschlussglied 61 in Richtung auf den Ventilsitz 56 vorgespannt. Die Feder 69 stützt sich hierzu einerseits auf den Speichen 52 und andererseits an dem rückwärtigen Ende des rohrförmigen Ventilverschlussgliedes 61 ab.
Der Außendurchmesser des Ventilverschlussglieds 61 ist, wie 1 erkennen lässt, kleiner als die lichte. Weite der zylinderischen Bohrung 31 in dem Bereich zwischen der Schulter 46 und dem vorderen Ende des vorderen Grundkörperabschnittes 5. Hierdurch entsteht ein Ringspalt, in den der Stecker 2 einsteckbar ist. Bei nicht eingesteckten Stecker 2 ist der Ringspalt durch eine Schutzhülse 71 verschlossen.
Die Schutzhülse weist eine ringförmige Scheibe 72 auf, die derart bemessen ist, dass sie in den Spalt zwischen der Bohrung 31 und der Außenseite des Ventilverschlussgliedes 61 im Bereich zwischen dem Bund 63 und dem vorderen Ende passt. Die Scheibe 72 sitzt an einem rohrförmigen Abschnitt 73, der so bemessen ist, dass er in der Bohrung 31 axial verschieblich ist. An seinem hinteren Ende geht der rohrförmige Abschnitt 73 in eine radial nach außen vorstehende Schulter 74 über, die zusammen mit der Schulter 46 als Anschlag dient. Mittels einer Schraubendruckfeder 75 wird die Schutzhülse 71 in die Schutzstellung vorgespannt. Der rohrförmige Abschnitt 73 gleitet im übrigen auf dem Führungsrohr 47
Die Montage der beschriebenen Hydraulikkupplung 1 geschieht wie folgt:
In die Stufenbohrung 11 wird zunächst die Ringdichtung 13 eingelegt. Sodann wird von dem hinteren Ende der Stufenbohrung 11 her die Kükenwelle 19, die mit der oberen Dichtung 22 bestückt ist, eingefädelt. Anschließend werden auf die Außenseite, die Steuerscheibe 24 und der Betätigungs griff 23 aufgesetzt, der mittels einer Schraube 77 gesichert ist.
Nachdem dies erfolgt ist, wird das Kugelküken 15 eingesetzt, das zur drehfesten Verbindung mit der Kükenwelle 19 eine Nut 78 enthält, in die der Flachkant 21 der Kükenwelle 19 eingreift. Anschließend wird der zweite Ring 14 eingesetzt und das hintere Anschlussstück 9 eingeschraubt.
Das Ventil 6 wird als Baugruppe vormontiert. Hierzu wird auf das rohrförmige Ventilverschlussglied 61 als erstes der Kunststoffführungsring 67 und sodann der O-Ring 6 aufgesteckt.
In das Führungsrohr 47 wird die Feder 69 eingesetzt und das Ventilverschlussglied 61. Anschließend wird von der kegelförmigen Seite 62 her der Träger 54 mit dem Ventilsitz 56 in die Gewindebohrung 53 eingeschraubt. Durch die Feder 69 wird das Ventilverschlussglied 61 mit der kegelförmigen Innenfläche 68 gegen die Dichtung 57 abdichtend angepresst.
Von der Rückseite her werden nacheinander in dem vorderen Grundkörperabschnitt 5 die Schutzhülse 73, die Feder 75 und das Ventil 6 eingeführt. Anschließend wird die so vorbereitete Einheit in das Gewinde 30 eingeschraubt, wobei der Bund 49 zwischen der Schulter 45 und dem Grund des Gewindes 30 festgeklemmt wird.
Als letzte Maßnahme wird die Druckfeder 39 auf den Abschnitt 34 aufgesetzt, und es werden die Kugeln 36 in die Bohrungen 35 eingefüllt. Von der Vorderseite her wird die Betätigungshülse 7 aufgeschoben und es wird vor dem voll ständigen Aufschieben in den Spalt den die Nut 41 am vorderen Ende bildet der Sicherungsring 38 eingefädelt, der von der Betätigungshülse 7 bei deren vollständigen Aufschieben in die zugehörige Ringnut 37 transportiert wird. Die Montage ist damit abgeschlossen.
Der Stecker 2 besteht aus einem rohrförmigen Steckergrundkörper 81 mit einer Stufenbohrung 82. Auf die Rückseite des Grundkörpers 81 ist ein Anschlussstück 83 aufgeschraubt.
Der Steckergrundkörper 81 bildet an seinem vorderen Ende einen zylindrischen Abschnitt 84, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser 40 entspricht. In diesem zylindrischen Abschnitt 84 ist eine trapezförmige umlaufende Nut 85 enthalten, die in einer noch zu beschreibenden Weise mit den Kugeln 36 zusammenwirkt.
Im Anschluss an den Abschnitt 84 erweitert sich der Durchmesser des Grundkörpers 81.
Die Stufenbohrung 82 bildet an dem vorderen Ende des Steckers 2 einen zylindrischen Bohrungsabschnitt 86, dessen Durchmesser geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser des Ventilsitzes 58 an seiner größten Stelle. In dem Bohrungsabschnitt 86 ist ein zylindrisches Ventilverschlussglied 87 geführt, das an seinem hinteren Ende mit einer Schulter 88 versehen ist.
Zwischen der Schulter 94 und dem vorderen Ende des Steckers 2 enthält die Bohrung 86 eine umlaufende Ringnut 89, in der sich ein Kunststoffführungsring 91 sowie eine O-Ringdichtung 92 befinden. Letztere dichtet gegen die Außen umfangsfläche des Ventilverschlussglieds 87 ab.
Mittels einer Schraubendruckfeder 93 wird das Ventilverschlussglied 87 in die Schließstellung vorgespannt, in der die Schulter 88 an einer Schulter 94 der Stufenbohrung 82 anliegt.
Das Ventilverschlussglied 87 geht an seiner Rückseite in eine Führungsstange 95 über, die in einer Führungsbüchse 96 geführt ist. Die Führungsbüchse 96 stützt sich über eine sternförmige Nabe 97 an einer Schulter 98 ab, die von dem Anschlussteil 83 gebildet ist.
Die Wirkungsweise der Kupplung ist wie folgt:
Zunächst sei angenommen, dass der Stecker 2 nicht in die Kupplung 1 eingesteckt ist. In dieser Stellung befindet sich der Kugelhahn 4 in der Sperrstellung, wie sie in 1 veranschaulicht ist. Damit ist ein an das Anschlussstück 9 angeschlossener Hydraulikverbraucher beispielsweise ein Hydraulikzylinder oder ähnliches strömungsmäßig von dem Ventil 6 abgekoppelt oder isoliert. Ein evtl. Druckaufbau der links von dem Kugelhahn 4 stattfindet, kann sich nicht nach rechts in den Raum fortsetzen, in dem das Ventil 6 angeordnet ist.
Die Schutzhülse 71 ist durch die Feder 75 nach vorne geschoben, so dass der rohrförmige Teil 73 unter den Sperrkugeln 36 zu liegen kommt. Die Sperrkugeln 36 sind in die äußere Stellung gedrückt, in der sie radial innen mit der Wand der Bohrung 31 fluchten. In dieser Stellung stehen sie, wie 1 erkennen lässt, ein Stück weit radial über die Außenumfangsfläche des Abschnittes 34 über. Sie liegen in der Nut 41, die mit ihrer hinteren (linken) schrägen Seitenwand gegen den überstehenden Teil der Kugeln 36 anliegt. Mit Hilfe der Druckfeder 39 wird die Betätigungshülse 7 in dieser Stellung gehalten.
Das Ventilverschlussglied 61 wird mittels der Feder 69 gegen die Dichtung 57 angepresst.
Die Hydraulikkupplung 1 ist an dem vorderen Ende das in der 1 das rechte Ende ist, im Wesentlichen flach.
In der beschriebenen Stellung der Kupplung 1 steht die Flachstelle 28 in der Steuerscheibe 24 gegenüber der hinteren Stirnfläche 44 der Betätigungshülse 7. Wie 1 erkennen lässt, ist der Abstand so klein, dass eine Verdrehung der Steuerscheibe 24 nicht möglich wäre. Die Steuerscheibe 24 blockiert folglich in Verbindung mit der Betätigungshülse 7 ein Drehen des Handhebels 23. Der Kugelhahn 4 bleibt zwangsläufig in der abgesperrten Stellung.
An das hintere Ende des Steckers 2, das in der 1 rechts gezeichnet ist, ist die Hydraulikquelle angeschlossen. Das Hydrauliköl kann aus dem Stecker 2 nicht auslaufen, weil der Stecker 2 an seinem vorderen Ende durch das Ventilverschlussglied 87 verschlossen ist. Es dichtet mit seiner zylindrischen Außenumfangsfläche gegen den O-Ring 92 ab.
Wenn der Benutzer den Stecker 2 in die Kupplung 1 einführt, wird von der ringförmigen Stirnseite des Abschnittes 84 des Steckers 2 der Schutzring 72 zurückgeschoben. Gleichzeitig mit dieser Bewegung drückt die Fläche 58 des Ventilssitzes 56 das Ventilverschlussglied 87 gegen die Wirkung der Feder 93 in den Steckergrundkörper 81 zurück.
Bei der Einsteckbewegung wird irgendwann die Stirnseite des Abschnittes 84 mit dem Bund 64 in Berührung kommen. Das weitere Einstecken des Steckers 2 hebt das rohrförmige Ventilverschlussglied 61 von dem Ventilsitz 56 bzw. der Dichtung 57 ab, indem es das Ventilverschlussglied 61 zurückschiebt.
Das Ende der Einsteckbewegung ist erreicht, wenn die Nut 85 die Bohrungen 35 erreicht hat, in denen die Kugeln 36 sitzen. Sobald diese Stellung erreicht ist, können die Kugeln 36 radial nach innen ausweichen und in die Nut 85 eindringen. Diese Bewegung ist eine Folge der schrägen Flanke der Nut 41 in Verbindung mit der Druckkraft der Feder 39, die bestrebt ist, die Betätigungshülse 7 mit Bezug auf 1 nach rechts zu verschieben. Die Verschiebung nach rechts wird von dem Sicherungsring 38 gestoppt, der an der Wand der Nut 41 zur Anlage kommt. Die Bohrung 40 hält die Kugeln 36 in der nach innen vorstehenden Stellung, in der sie in die Nut 85 ragen und den Stecker 2 axial festhalten.
Der gekuppelte Zustand ist in 2 dargestellt.
Das Ventilverschlussglied 87 ist aus der Bohrung 86 vollständig zurückgedrückt und steht satt auf der Stirnfläche 58, des Ventilverschlussgliedes 56 auf. Das Ventilverschlussglied 61 ist zurückgeschoben, wodurch eine strömungsmäßige Verbindung aus dem Innenraum des Ventilverschlussgliedes 61 an der Außenseite des Ventilsitzes 58 vorbei, durch den Ringspalt zwischen der Stufenbohrung 82 und dem Ventilverschlussglied 87 hergestellt ist.
Die Betätigungshülse 7 hat eine vordere Stellung eingenommen.
Die Stirnfläche 44 der Betätigungshülse 7 steht nunmehr im Abstand zu der Flachstelle 28, wobei der Abstand so groß ist, dass eine Drehung der Steuerscheibe 24 nicht mehr verhindert wird. die Steuerscheibe lässt sich mit Hilfe des Betätigungshebels 23 drehen, um das Hahnküken 15 in die geöffnete Stellung gemäß 2 zu bringen. Nach dem Drehen der Steuerscheibe 24 ist die Flachstelle 28 von der Stirnfläche 44 weggewandert. Der Abstand zwischen dem Umfang der Steuerscheibe und der Stirnfläche 44 ist zu klein. Die Betätigungshülse 7 kann nicht in Richtung auf das Hahngehäuse 8 geschoben werden.
Zum Entnehmen des Steckers 2 muss zunächst der Hebel 23 in die Stellung entsprechend der Schließstellung des Kugelhahns 4 gebracht werden. Vorher ist ein Zurückschieben der Betätigungshülse 7 nicht möglich.
Nachdem der Betätigungshebel 23 in die Schließstellung des Kugelhahns 4 gebracht ist, steht die Flachstelle 28 wiederum der Stirnseite 44 der Betätigungshülse 7 gegenüber. Sie kann bezogen auf 1 nach links zurückgezogen werden, wodurch die Kugeln 36 in den Bereich der Nut 41 kommen. Sie können jetzt radial nach außen zurückweichen und geben das eingeführte Teil des Steckers 2 frei. Der Stecker 2 wird durch den herrschenden hydraulischen Druck und die Kraft der verschiedenen Federn aus der Kupplung 1 herausgedrückt.
Schlussendlich wird wieder die Stellung nach 1 erreicht.
Selbst wenn sich aufgrund von Erwärmung links von dem Kugelhahn 2 in dem dort angeschlossenen Hydraulikkreis eine Druckerhöhung einstellen sollte, pflanzt sich diese Druckerhöhung nicht bis in den Raum der Kupplung 1 fort, in dem das Ventil 6 angeordnet ist. Der Druck in dem Ventilbereich 6 wird genauso hoch bleiben wie er war, als der Stecker 2 entnommen wurde. Somit erfolgt ein erneutes Einführen eines Steckers 2 bei einem niedrigen Druck selbst dann, wenn zwischen dem Kugelhahn 4 und einem angeschlossenen Hydraulikverbraucher eine erhebliche Druckerhöhung stattgefunden haben sollte.
Eine Hydraulikkupplung ist als Flat-face-Kupplung ausgebildet. Die Kupplung weist einen handbetätigten Kugelhahn auf, der mit einer Steuerscheibe versehen ist. Mit Hilfe des Kugelhahns wird die strömungsmäßige Verbindung zwischen dem steckerbetätigten Ventil in der Kupplung und einem Hydraulikverbraucher unterbrochen. Druckerhöhungen, die sich in diesem Bereich ereignen, können sich nicht bis zu dem Ventil fortpflanzen.
Um zwangläufig sicher zu stellen, dass sich der Hahn immer in der Sperrstellung befindet, wenn der Stecker kuppelbar bzw. entkuppelbar ist, ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eine Bewegung der Betätigungshülse blockiert, wenn der Hahn nicht geschlossen ist.

Claims

Hydraulikkupplung (1) zur Aufnahme eines mit einer Hydraulikquelle verbundenen Steckers (2), der ein durch die Kupplung (1) zu öffnendes Ventil (86,87) enthält und mit einer Haltenut (85) versehen ist, mit einem Grundkörper (3,5), der einen durchgehenden Kanal (11,31) enthält, der an seinem hinteren Ende mit einer Anschlusseinrichtung (9) für einen Hydraulikverbraucher versehen ist und in den von seinem vorderen Ende her der Stecker (2) einsteckbar ist, mit einem in dem Kanal (11,31) angeordneten Ventil (6) mit einem Ventilsitz (56) und einem Ventilverschlussglied (61), wobei das Ventil (6) derart gestaltet ist, das es bei eingestecktem Stecker (2) geöffnet und sonst geschlossen ist, mit einem Stößel (54,58) zum Öffnen des Ventils (86,87) des Steckers (2), mit einer Halteeinrichtung (7,36) zum Halten des eingesteckten Steckers (2), die eine Haltestellung und eine Lösestellung aufweist, in der der Stecker (2) einsteckbar ist, mit einer manuell zu betätigenden Absperreinrichtung (4), die strömungsmäßig zwischen dem Ventil (6) und der Anschlusseinrichtung (9) für den Hydraulikverbraucher angeordnet ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3,5) zumindest in seinem vorderen Ende eine Bohrung (31) enthält, die zumindest ein Teil des Kanals (11,31) bildet.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ventil (6) konzentrisch in der Bohrung (31) enthalten ist, derart, dass zwischen der Außenseite des Ventils (6) und der Innenwand der Bohrung (31) ein Radialspalt entsteht, in den der Stecker (2) einführbar ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (56) an einem Träger (54) gehalten ist, der im Abstand von dem Ventilsitz (56) im Inneren des Kanals (11,31) gehalten ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (56) den Stößel bildet.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Ventil (6) ein rohrförmiges Ventilverschlussglied (61) gehört, das durch eine Druckfeder (69) in die Schließstellung vorgespannt ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilverschlussglied (61) einen Mitnehmer (64) aufweist, der bei eingeschobenem Stecker (2) das Ventil (6) in der geöffneten Stellung hält.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Ventilverschlussglied (61) abgedichtet, vorzugsweise radial außen abgedichtet in dem Grundköper (3,5) längsverschieblich geführt ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (31) eine rohrförmige Führung (47) sitzt, in der abgedichtet und längsverschieblich das Ventilverschlussglied (61) geführt ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem rohrförmigen Ventilverschlussglied (61) und der Innenseite der Bohrung (31) ein Ringspalt zur Aufnahme des Steckers (2) vorgesehen ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (56) ortsfest in dem Grundkörper (3,5) gehalten ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ringspalt ein ringförmiger Schutzdeckel (72) zugeordnet ist, der mittels einer Feder (75) in Richtung auf die Schutzstellung vorgespannt ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (72) in der Schutzstellung mit einer Außenseite (58) des Ventilsitzes (56) bündig ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzdeckel (72) an einem Rohr (73) sitzt, das in dem Grundkörper (3,5) längsverschieblich ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (7,36) Haltemittel (36) aufweist, die mit dem Stecker (2) formschlüssig zusammenwirken.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (36) von Kugeln gebildet sind, die in Radialbohrungen (35) am vorderen Ende des Grundkörpers (3,5) sitzen.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Halteeinrichtung (7,36) eine Sperreinrichtung (7) gehört, die dazu eingerichtet ist, die Haltemittel (36) in einer radial in den Kanal (31) vorstehenden Stellung zu halten.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (7) von einer auf dem Grundkörper (3,5) längsverschieblichen Betätigungshülse gebildet ist, die eine Ringnut (41) enthält, derart, dass in der Lösestellung die Haltemittel (36) aus dem Lichtraumprofil des Kanals (31) herausdrängbar sind.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperreinrichtung (4) eine Steueranordnung (24,28) zugeordnet ist, die derart gestaltet ist, dass ein Überführen der Halteeinrichtung (7) in die Lösestellung, lediglich bei geschlossener Absperreinrichtung (4) freigegeben ist, wobei in der geschlossenen Stellung die Strömungsverbindung von dem Hydraulikverbraucher zu dem Ventil (6) in dem Grundkörper (3,5) unterbrochen ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperreinrichtung (4) ein Hahn vorzugsweise ein Kugelhahn ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Hahn (4) einen Betätigungsgriff (23) aufweist, der über eine Welle (21) mit dem Hahnküken (15) verbunden ist.
Hydraulikkupplung nach Anspruch 19, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) von einer Steuerscheibe gebildet ist
Hydraulikkupplung nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerscheibe drehfest mit der Betätigungswelle (21) des Hahnkükens (15) verbunden ist.