DE1034431B - Kugelgelenk-Steckverbindung zweier hydraulisch miteinander verbundener Teile - Google Patents

Description

• Kugelgelenk-Steckverbindung zweier hydraulisch miteinander verbundener Teile Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenk-Steckverbindung von Teilen, bei denen nicht nur mechanische Kräfte zueinander übergeleitet werden., sondern auch hydraulische oder pneumatische Medien. Diese Medien können beispielsweise von einer Pumpe zu einem Betätigungszylinder hingeleitet und von demselben zur Pumpe zurückgeleitet werden.
• Bekannte Kugelgelenk-Steckverbindungen beschränken sich auf die rein mechanische Kupplung der Teile. Die hydraulische Verbindung erfolgt mittels Schläuche. Es sind auch bekannt, die als Rohrkupplungen ausgebildet sind. Das Kugelgelenk ist bei diesen Verbindungen in axialer Richtung hohl.
• Die Erfindung bezweckt, eine Kugelgelenk-Steckverbindung zu schaffen, bei der zwei Leitungsadern, gegeneinander abgedichtet, durch das Kugelgelenk hindurchgeführt werden, beispielsweise die Doppelleitung eines doppelt wirkenden Betätigungszylinders.
• Gemäß der Erfindung ist bei einer Kugelgelenk-Steckverbindung zweier hydraulisch miteinander verbundener Teile in dem einen Teil eine Kugel gelagert. Die Kugel weist zwei Kanäle auf, die in einen konzentrischen Doppelleitungszapfen der Kugel münden. Derselbe kann zur Herstellung der Verbindung in eine Doppelkammer des anderen Teiles hineingesteckt werden.
• Vorzugsweise soll der eine Kanal der Pollinie und der andere quer dazu verlaufen.
• Die Kugel kann geteilt und jede Hälfte kann so mit je einem Hohlzapfen des Doppelleitungszapfens verbunden sein, daß die beiden Teile lediglich ineinandergesteckt zu werden brauchen und ihre Zentrierung durch die Kugelschale erhalten. Die Kugel kann durch Kolbenflächenausgleich selbst bei hohem Flüssigkeitsdruck von mäßiger Pressung in der Kugelschale sein.
• Für die Abdichtung der Kugel gegen hohen Flüssigkeitsdruck kann dieselbe zweckmäßig mit einer kegelförmigen Nutringmanschette versehen sein, die bei Hochdruck-Kugeldichtungen schlechthin vorteilhaft ist.
• Die Kugel kann für die Aufnahme der mechanischen Stützkräfte der Verbindung vorgesehen werden. Man kann aber auch die Kugel mit einer konzentrischen größeren Kugel umgeben und sie durch die letztere von den mechanischen Stützkräften befreien. In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann der die mechanischen Kräfte aufnehmende Teil des Gelenks aus einer Kalotte und einer Gummihülse gebildet werden.
• In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Sie zeigt im Längsschnitt den Fuß eines hydraulischen Grubenstempels, der in ein Aufnahmestück für verschieden lange Stempel hineingesteckt ist.
• An einem Fußstück 1 eines Grubenstempels ist dessen Außenstempel 2 angeschweißt. Der kolbenartig in dem Außenstempel heb- und senkbare Innenstempel ist nicht gezeichnet. Der oberhalb des Innenstempelkodbens befindliche Vorratsraum der Druckflüssigkeit ist durch ein durch den nicht gezeichneten Kolben hindurchtretendes Rohr 3 mit dem Fußstück 1 verbunden. Das Fußstück 1 sitzt in einem Aufnahmestück 4, das Teil eines Sohlstückes eines Ausbaurahmens sein kann, jedoch in der Zeichnung als Aufnahmestück nur im Prinzip dargestellt ist.
• Der Boden des Fußstückes 1 ist kugelförmig und ruht in einer Kalotte 5 des Aufnahmestückes. In einem Kragen 6 des Aufnahmestückes 4 sitzt eine Weichgummihülse 7, die durch einen Flansch 8 gegen Herausziehen gesichert ist. Konzentrisch zur Kalotte 5 besitzt das Fußstück 1 eine Kugelpfanne 9; deren unterer Teil aus einem durch einen in eine Ringnut einschnappenden Haltering 10 gesicherten Schulterring 11 gebildet ist. In dem Fußstück 1 befinden sich eine Bewegungskammer 12, eine Verbindungsbohrung 13 zum Hochdruckraum 14 des Stempels, eine Verbindungsbohrung 15 zum Rohr 3 und eine Querbohrung 16 mit Verschlußstopfen 17.
• In der Kugelpfanne 9 sitzt eine zweigeteilte Kugel 18, deren vordere Kugelhälfte 19 mit einem inneren Hohlzapfen 20 ein einziges Teil bildet und deren rückwärtige Kugelhälfte 21 mit einem äußeren Hohlzapfen 22 ebenfalls ein einziges Teil bildet. Die Kugel 18 besitzt in, der Pollinie A eine Bohrung 23 und in der Äquatorlinie B Kanäle 24, die in eine Ringkammer 25 münden, an welche, um 90° abgewinkelt, ein von dem inneren Hohlzapfen 20 und dem äußeren Hohlzapfen 22 gebildeter Ringkanal 26 anschließt. Die beiden Teile 19/20 'und 21/22 besitzen eine gegenseitige Berührung 27 nur in oder in der Nähe der Äquatorlinie B. Die Berührungsfläche der rückwärtigen Kugelhälfte 21 ist infolge der Kanäle 24 kronenartig unterbrochen. Die Teile 19/20 und 21/22 werden durch die Kugelpfanne 9 und deren Schulterring 11 zentriert. Die vordere Kugelhälfte 19 trägt eine kegelförmige Nutringmanschette 28 und der Schulterring 11 einen Rundschnurring 29 und einen Rundschnurring 30.
• In einer Doppelkammer 31 des Aufnahmestückes 4 sitzen, durch in Ringnuten einschnappende Halteringe 32 und 33 gesichert, Durchtrittsböden 34 bzw. 35, wovon der erstere innen und außen durch j e einen Rundschnurring 36 und 37 gedichtet ist, während der letztere durch eine mit einem Gegenring 38 gesicherte Nutringmanschette 39 gedichtet ist.
• Der innere Hohlzapfen 20 ist durch Aufstecken einer Hülse 40 derart groß bemessen, daß durch den auf diese Weise gebildeten Ringkolben die Wirkung des in Richtung auf die Doppelkammer 31 wirkenden Flüssigkeitsdruckes der vorderen Kugelhälfte zum großen Teil oder ganz aufgehoben wird. Von der durch die Dichtungen 36/37 und 39 in eine Kammer 41 und eine Kammer 42 unterteilten Doppelkammer 31 führen Bohrungen 43 und 44 zu Anschlußrohren 45 und 46.
• Zur Herstellung der Verbindung führt man das Fußstück 1 in die Gummihülse 7 ein, nachdem man vorher den Doppelleitungszapfen 20/22 etwa in axialer Richtung eingeschwenkt hat. Derselbe ist von Hand gegen den vom vorgespannten Rundschnurring 29 herrührenden Widerstand verstellbar. Der Widerstand ist so groß, daß der Doppelzapfen nicht von selbst ausschwenken kann. Während des Hineinschiebens des Fußstückes 1; d. h. des ganzen Stempels in die Gummihülse 7, passiert der Doppelleitungszapfen 20/22 die Durchtrittsbögen 34 und 35 und schiebt sich fest in die Dichtungen 36 und 39 hinein. Für eine Richtungskorrektur des Doppelzapfens 20/22 ist die Hülse 40 angespitzt und ist der Durchtrittsboden 34 trichterförmig ausgebildet. Nach Aufsetzen des kugeligen Bodens des Fußstückes 1 auf die Kalotte 5 ist die Verbindung hergestellt. Zur Sicherung oder Dichtung der Verbindung braucht nichts Zusätzliches unternommen zu werden, wenn - wie bei einem Grubenstempel - die Preßkraft sich am Aufnahmestück abstützt. Durch einfaches Herausziehen des Stempels aus dem Aufnahmestück kann die Verbindung wieder gelöst werden.
• Zum Setzen des Stempels gegen das Hangende wird durch eine Pumpe Druckflüssigkeit in das Rohr 46 hineingeleitet. Auf dem Wege über die Teile 44, 42, 23 und 13 wird der Hochdruckraum 14 des Stempels gespeist, so daß der nicht gezeichnete Innenstempel gegen das Hangende ausfahren kann. Soll der Pumpe die Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum des Innenstempels heraus zufließen, so geschieht das in dem Beispiel auf dem Wege über die Teile 3, 15, 16, 24, 25, 26, 41, 43 und 45. Baut sich nach dem Anfahren des Stempels gegen das Hangende in dem Raum 14 ein Flüssigkeitsdruck auf, gegen den die Pumpe zu fördern hat, so hat die kegelförmige Nutringmanschette 28 gegen diesen Druck, der sogar beim Tragen des Stempels auf viele hundert atü anwachsen kann, zu dichten.
• Bei Fehlen der Hülse 40 würde die rückwärtige Kugelhälfte 21 so stark gegen den Schulterring 11 gepreßt, daß die Kugelverbindung bei hohem Druck sich als starr erweisen würde. So aber kann die Kugel 18 wegen der Auflastung durch die Hülse 40 auch bei, sehr hohen Flüssigkeitsdrücken noch in der Kugelpfanne 9/11 bewegt werden. Die Verbindung ist also selbst bei hohen Drücken nicht starr.
• Die mechanischen Stützkräfte einschließlich der Seitenkräfte können durch eine vollständige Halbkugelschale an Stelle der verhältnismäßig flachen Kalotte aufgenommen werden. Kommt es, wie bei einem Grubenstempel, aber darauf an, der Verbindung nicht nur die Eigenschaft eines Kugelgelenkes, sondern auch die Eigenschaft eines Geradhalters zu verleihen, so fällt bei der Erfindung die erstere Aufgabe der Kalotte 5 und die zweitere Aufgabe der Gummihülse 7 zu. Hülse 7 und Kalotte 5 ersetzen also in vorteilhafter und einfacher Weise eine gegen eine Ruhelage rückfedernde Kugel.
• Die Erfindung erstreckt sich auf allgemeine Kugelgelenk-Steckverbindungen. Sie setzt also nicht in allen Fällen voraus, daß die Wirkkraft des Betätigungszylinders die Verbindung sichert. Man wird daher in gewissen Fällen darauf angewiesen sein, den dem Außenstempel 2 entsprechenden Teil beispielsweise mit einer zusätzlichen Kalotte zu versehen, die auf der Peripherie der Kalotte 5 liegt und sich an einer Gegenkalotte abstützen kann. Anderenfalls würde der auf den auf den Außendurchmesser bezogenen Gesamtquerschnitt der Hülse 40 wirkende Flüssigkeitsdruck in der Kammer 42 versuchen, den dem Teil 2 entsprechenden Teil aus der Verbindung herauszuschieben. Gegebenenfalls genügen für den gleichen Zweck in verhältnismäßig großen Bohrungen bewegliche Querstifte, da der dem Teil 2 entsprechende Teil schadlos in Einsteckrichtung in einem gewissen Bereich oszillieren kann.
• Bei Sohlstücken von Ausbaurahmen können diese in kurzen Abständen mit Aufnahmestücken für Stempel versehen werden. In engen Biegeradien verlegte und störungsanfällige Schläuche sind nicht mehr erforderlich. Außerdem lassen sich für beliebige Stempelhöhen gleichbleibende Sohlstücke fertigen, in denen Pumpen oder Ventilanordnungen geschützt untergebracht werden können.
• Die kegelförmige Nutringmanschette 28 ist über die Kugelgelenk-Steckverbindung hinaus immer dann von Bedeutung, wenn es sich darum handelt, eine Kugeldichtung vor allem gegen hohen Druck auszuführen, ohne die hohe Vorpressung eines Rund schnurringes gegen die Kugelpfanne in Kauf nehmen zu müssen. Im Gegensatz zu der bekannten zylindrischen Nutringmanschette 39 benötigt eine kegelförmige Nutringmanschette nicht immer einen Gegenring 38. Sie kann, wenn sie am Manschettenrücken mit einer zusätzlichen Dichtlippe versehen wird, auch gegen geringe rückwärtige Drücke dichten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Kugelgelenk-Steckverbindung zweier hydraulisch miteinander verbundener Teile, dadurch gekennzeichnet, daß eine in dem einen Teil (1) gelagerte Kugel (18) zwei Kanäle (23, 24) aufweist, die in einen konzentrischen Doppelleitungszapfen (20/22) der Kugel (18) münden, welcher zur Herstellung der Verbindung in eine Doppelkammer (31) des anderen Teiles (4) hineingesteckt werden kann. 2.Kugelgelenk-Steckv erbindungnachAnspruchl dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Kanäle eine längs der Pollinie (A) der Kugel (1,8) verlaufende Bohrung (23) ist und der andere Kanal (24) in der Äquatorlinie (B) beginnt und nach Abwinkelung um 90° in Richtung der Pollinie (A) weiterläuft. 3. Kugelgelenk-Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelleitungszapfen aus konzentrisch ineinandersitzenden Hohlzapfen (20, 22) besteht, wovon der innere (20) fest mit der vorderen Kugelhälfte (19) und der äußere (22) fest mit der rückwärtigen Kugelhälfte (21) verbunden ist. 4. Kugelgelenk-Steckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden aus je einem Hohlzapfen (20 oder 22) und einer Kugelhälfte (19 bzw. 21) bestehenden Teile eine einzige Berührung (27) etwa in der Äquatorlinie (B) der Kugel (18) besitzen. 5. Kugelgelenk-Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in eine Nutringmanschette (39) der Doppelkammer (31) hineingesteckte innere Hohlzapfen (20) derart groß dimensioniert ist, daß er in seiner Wirkung als Kolben die Kugelpressung auf den Schulterring (11) so weit verringert, daß dieselbe auch noch bei Hochdruck der Flüssigkeit eine Kugelbeweglichkeit zuläßt. 6. Kugelgelenk-Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (18) eine gegen Hochdruck dichtende, kegelförmige Nutringmanschette (28) aufweist. 7. Kugelgelenk-Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutringmanschette als eine auch gegen einen niedrigen rückwärtigen Überdruck dichtende Doppellippendichtung ausgebildet ist. B. Kugelgelenk-Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (18) durch eine konzentrische größere Kugel von mechanischen Stützkräften entlastet ist. 9. Kugelgelenk-Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein der konzentrischen größeren Kugel gleichzusetzender Gelenkteil aus einer Kalotte (5) und einer Hülse (7) aus elastisch leicht deformierbarem Material besteht. 10. Anwendung einer Kugelgelenk-Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf mit hydraulischen Grubenstempeln versehene Ausbaurahmen im Bergbau, dadurch gekennzeichnet, daß in das Sohlstück des Ausbaurahmens hydraulische Grubenstempel hineingesteckt und allein durch deren Auflastung gesichert sind.