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Um einen vorbestimmten Winkel drehbare Kupplung für hydraulische Leitungen
zum Anschluß zweier unter verschiedenem Betriebsdruck stehender Rohrleitungssysteme
Die Erfindung betrifft eine um einen vorbestimmten Winkel drehbare Kupplung für
hydraulische Leitungen zum Anschluß zweier unter verschiedenem Betriebsdruck stehender
Rohrleitungssysteme, bestehend aus einer Kupplungsmuffe und einem Kupplungsstecker,
der in der Kupplungsmuffe über Kugeln drehbar gelagert ist und voneinander getrennte
Strömungskanäle aufweist, die mit entsprechenden Strömungskanälen in der Kupplungsmuffe
korrespondieren, wobei zur Abdichtung der Strömungskanäle untereinander und der
Kupplung zur Atmosphäre hin Dichtringe vorgesehen sind. Kupplungen dieser Art sind
zwar sehr betriebssicher, es lassen sich jedoch Leckverluste nur sehr schwer vermeiden.
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Das trifft sowohl auf bekannte drehbare Kupplungen, die zum Anschluß
von umlaufenden Druckzylindern zur Betätigung der Aufspannvorrichtungen von Drehbänken
an die Zuleitung dienen und bei denen zur Abdichtung der beiden Strömungskanalsysteme
eine in der Kupplungsmuffe gelagerte und über Federn an die Stirnseite des Kupplungssteckers
preßbare, vom Flüssigkeitsdruck im abdichtenden Sinn beaufschlagte Dichtmuffe vorgesehen
ist, wie auf weitere bekannte Kupplungen dieser Art, die ebenfalls in erster Linie
für die Betätigung der Aufspannvorrichtungen von Drehbänken bestimmt sind und bei
denen das unter Druck stehende Medium über eine Zwischenkammer und eine Mehrzahl
von Kanälen dem zu beaufschlagenden Zylinder zugeführt wird, wobei in dem einen
der beiden zu kuppelnden Teile ein in drei Kammern unterteiltes Gehäuse vorgesehen
ist, in welches sich das andere der zu kuppelnden Glieder erstreckt, sowie bekannte
Drehkupplungen, die von zwei völlig voneinander verschiedenen Medien mit gegebenenfalls
verschiedenen Drücken und verschiedenen Geschwindigkeiten durchströmt werden und
bei denen jedes dieser beiden Leitungssysteme durch besondere Dichtungen abgedichtet
ist, zu. Bei keiner der bekannten Drehkupplungen werden die Leckverluste vermieden,
die im Bereich der Verbindung der von dem Medium durchströmten Leitungen, unabhängig,
ob es sich um das Medium mit dem höheren oder das mit dem niedrigeren Druck handelt,
auftreten. Diese Leckverluste, die insbesondere nachteilig bei von flüssigen Medien
durchströmten Leitungen sind, zu vermeiden bzw. auf ein Mindestmaß zu reduzieren,
ist Aufgabe der Erfindung.
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Dieser Erfolg wird gemäß der Erfindung mit anderen Mitteln und in
technisch vorteilhafterer Weise als bei den bekannten Drehkupplungen dadurch erzielt,
daß zur Abdichtung der beiden Strömungskanalsysteme eine für diesen Zweck an sich
bekannte in der Kupplungsmuffe gelagerte und über Federn gegen die Stirnseite des
Kupplungssteckers preßbare, vom Flüssigkeitsdruck im Abdichtsinn beaufschlagte Dichtmuffe
vorgesehen ist, in der im Bereich der Dichtflächen eine mit den Strömungskanalsystemen
über je eine Bohrung in Verbindung stehende Kammer angeordnet ist und die Bohrungen
von federbelasteten Rückschlagventilen in einer Richtung versperrbar sind.
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Infolge dieser Ausbildung der neuen drehbaren Kupplung wird in der
im Bereich der Dichtflächen angeordneten Kammer die Leckflüssigkeit, die aus dem
Bereich des Niveaus der Verbindung der zwischen der Leitung für höheren Druck stammt,
gesammelt und aus dieser Kammer über die mit den federbelasteten Rückschlagventilen
ausgerüsteten Bohrungen in die Niederdruckleitung eingeführt, wobei die Abdichtung
lediglich der Wirkung des niedrigen Druckes ausgesetzt ist, weil, sobald der Druck
in der Kammer höher als der in der Niederdruckleitung wird, das zugeordnete Rückschlagventil
sich öffnet und der Flüssigkeit den Weg in die Leitung niedrigeren Druckes freigibt,
was bedeutet, daß in der Kammer niemals ein höherer Druck herrschen kann als in
der Niederdruckleitung, wenn die Rückschlagventile entsprechend belastet sind.
Das
bedeutet im Ergebnis eine vollkommene Abdichtung, die besonders wichtig ist, wenn
die Verbindung hohen Drücken ausgesetzt ist, wobei außerdem infolge der Tatsache,
daß die Dichtung nur dem niedrigen Druck ausgesetzt ist, auch das Reibungsmoment,
das bei der Verdrehung der beiden miteinander zu verkuppelnden Teile auftritt, sehr
gering ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die neue Kupplung so
ausgebildet, daß die beiden Öffnungen der Dichtmuffe, um die Winkelverdrehung der
Kupplungsteile zueinander ohne Unterbrechung der Strömungskanalsysteme zu ermöglichen,
bogenförmig ausgebildet sind. Durch diese bogenförmige Ausbildung wird die Kontinuität
der Strömungskanalsysteme in allen relativen Verdrehungsstellungen der beiden Kupplungselemente
zueinander in der Ebene N gesichert.
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An Stelle der einzigen Dichtmuffe können auch zwei voneinander getrennte
Dichtmuffen vorgesehen sein, zwischen denen sich die Kammer erstreckt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer Apparatur,
die von einem hydraulischen Leitungssystem gesteuert wird, das mit einer drehbaren
Verbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist, F i
g. 2 einen Axialschnitt durch die drehbare ; Verbindung in vergrößertem Maßstab,
F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III der Fig.2. F i g. 4 in schematischer
Darstellung die Winkelbegrenzung der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Vorrichtung,
F i g. 5 eine Apparatur von anderer Art, die von einem hydraulischen Leitungssystem
gesteuert wird, in welches eine drehbare Verbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung eingeschaltet ist.
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F i g. 6 einen Axialschnitt durch die drehbare Verbindung gemäß F
i g. 5 in vergrößertem Maßstab, F i g. 7 einen Schnitt gemäß Linie VII-VII der Fig.6.
F i g. 8 in perspektivischer Darstellung, teilweise weggebrochen, eines der wesentlichen
Elemente der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Verbindung, F i g. 9 schematisch
die Winkelbegrenzung der Vorrichtung gemäß den F i g. 5 bis B.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist die den Gegenstand der
Erfindung bildende drehbare Kupplung für hydraulische Leitungen zum Anschluß zweier
unter verschiedenen Betriebsdruck stehender Rohrleitungssysteme wenigstens einen
Kupplungsstecker 1 und eine Kupplungsmuffe 2 mit miteinander zusammenwirkenden planen
Flächen auf, die aneinander in einer gemeinsamen Ebene N anliegen und in welchen
die Strömungskanalsysteme 19a und 19b
für Hoch- und Niederdruck vorgesehen
sind. Der Kupplungsstecker 1 und die Kupplungsmuffe 2 sind zueinander um eine zu
der gemeinsamen Ebene N rechtwinklige Achse X-X drehbar.
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Der Kupplungsstecker 1 und die Kupplungsmuffe 2 werden durch eine
in kreisförmiger Anordnung zwischen ihnen liegende Reihe von Kugeln 3 zusammengehalten,
welche in einander gegenüberliegende Rillen, deren eine in dem Kupplungsstecker
1 und deren andere in einem starren Fortsatz 2a der Kupplungsmuffe, welcher den
Kupplungsstecker 1 umschließt, gebildet sind, eingepreßt sind.
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Jeder der Durchlaßkanäle C kann an hohen oder an niedrigen Druck angeschlossen
sein, wobei dann jeweils der andere dieser Durchlässe unter niedrigem oder unter
hohem Druck steht.
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Ferner sind Vorkehrungen getroffen, durch welche die aus den Durchlaßkanälen
C, welche unter dem hohen Druck stehen, kommende Leckflüssigkeit daran gehindert
wird, in dem Niveau der gemeinsamen Ebene N in den dann unter dem niedrigen Druck
stehenden Durchlaßkanal C zu gelangen.
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Diese Vorrichtungen bestehen bei beiden in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen aus federbelasteten Rückschlagventilen 22a und
22b, deren Bohrungen in einer Richtung versperrbar sind und die in einen
Nebenschluß, der von der zentralen zwischen dem Kupplungsstecker 1 und der Kupplungsmuffe
2 im wesentlichen in der Ebene N liegenden, über je eine Bohrung A mit dem Strömungskanalsystem
19a, 19b in Verbindung stehende Kammer 13 nach den Durchlässen C führt,
eingeschaltet sind.
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In jedem der Durchlaßkanäle C, die entweder in dem einen oder in dem
anderen der beiden Kupplungselemente liegen, ist eine in der Kupplungsmuffe
2 gelagerte und über Federn 4 a gegen die Stirnseite 5 des Kupplungssteckers
1 preßbare, vom Flüssigkeitsdruck im abdichtenden Sinn beaufschlagte verschiebliche
Dichtmuffe 4 vorgesehen, auf welche die Resultierende der Kräfte, die sich
als Folge des Druckes der Flüssigkeit ergeben, in diese an die ebene Fläche 5 des
Kupplungssteckers 1 anlegendem Sinn wirkt.
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Zu diesem Zweck werden die relativen Abmessungen der Stirnseiten
5 der Kupplungsmuffe 2 zweckentsprechend gewählt. Selbstverständlich
müssen die in den Kupplungselementen 1 und 2 gebildeten Hochdruckkanäle und Niederdruckkanäle
in allen relativen Winkelstellungen derselben in einander gegenüberliegender Anordnung
verbleiben.
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Andererseits ist es von Vorteil, wenigstens eine Ringdichtung 6 vorzusehen,
durch welche jedes Lecken zwischen dem Niederdruckkanal der Verbindung und der Außenseite
verhindert wird. In dem obenerwähnten Fall liegt diese Dichtung zwischen dem Kupplungsstecker
1 und dem diesen umschließenden Ansatz der Kupplungsmuffe 2.
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Die weitere Ausgestaltung der Kupplung, insbesondere die Anordnung
der Hoch- und Niederdruckanschlüsse, ergibt sich aus der Art und Arbeitsweite der
gesteuerten Apparatur R.
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Nachstehend werden einige Beispiele hierfür gegeben.
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Im Fall der Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 bis 4 besteht die
gesteuerte Apparatur R1 aus einem doppeltwirkenden Druckzylinder oder hydraulischen
Motor, dessen Gehäuse um eine Achse 16
verschwenkbar und dessen Kolben mit
einer verschwenkbaren Stange 17 verbunden ist. Jede der Kammern des Druckzylinders
kann infolge der Anordnung der in F i g. 1 mit A1 bezeichneten Verbindung gemäß
der Erfindung über zwei Rohrleitungen 18 a und 18 b mit Hochdruck
oder mit Niederdruck beaufschlagt werden.
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Bei einer Empfangsapparatur dieser Art braucht der Druckzylinder R1
nur um einen Winkel von
einigen Graden (von z. B. 10°) verschwenkbar
zu sein. Jedoch muß die Möglichkeit vorhanden sein, jede der Rohrleitungen 18a und
18b sowohl an den hohen wie an den niedrigen Druck anzuschließen.
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Vorteilhafterweise ist die für diesen Zweck verwendete Verbindung
A1 eine solche der in den F i g. 2, 3 und 4 veranschaulichten Art.
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Bei dieser Ausführungsform weisen sowohl der Kupplungsstecker 1 wie
die Kupplungsmuffe 2 je zwei Durchtrittskanäle 19a und 19b in zu der Achse X-X paralleler
und zu dieser symmetrischer Anordnung auf. Diese Durchtrittskanäle stehen einerseits
mit Anschlußkanälen 20 a und 21 a, andererseits mit Anschlußkanälen 20 b und 21
b in Verbindung. Vorzugsweise verlaufen, wie in der Figur dargestellt ist, die Anschlußkanäle
20a und 20b parallel und die Anschlußkanäle 21a und 21b rechtwinklich zu der Achse
X-X. In Teilbereiche der Kanäle 19a und 19 b sind die Dichtmuffen 4 eingesetzt.
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Um die Kanäle 19a und 19b herum ist im Niveau der Ebene N, in welcher
Kupplungsstecker und Kupplungsmuffe aufeinanderstoßen, die mit dem Strömungskanalsystem
19a und 19b über je eine Bohrung A in Verbindung stehende Kammer 13 gebildet, die
an die Kanäle 19 a und 19 b angeschlossen ist. Diese Bohrungen sind
durch die federbelasteten Rückschlagventile 22a, 22b in einer Richtung versperrbar.
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Wenn die Kanäle 20 a und 21 a an Hochdruck angeschlossen sind, sind
die Kanäle 20b, 19b und 21b an Niederdruck angeschlossen und die Leckflüssigkeit
von der Hochdruckseite, welche in die Kammer 13 eingetreten ist, wird über das Rückschlagventil
22 in den Niederdruckkanal 19b abgeführt.
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Wenn die Kanäle 20b, 19b und 21b an Hochdruck angeschlossen sind,
ist die Anordnung umgekehrt, und die aus diesen Hochdruckkanälen kommende Leckflüssigkeit
wird über das Rückschlagventil 22a in den Kanal 19a abgeführt.
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Wie aus F i g. 4 hervorgeht, müssen der Innendurchmesser der Dichtmuffen
4 in der Ebene N und die Innendurchmesser der Kanäle 19a und 19b in der gleichen
Ebene so bemessen sein, daß, auch für den größten Verdrehungswinkel D der Bauteile
1 und 2 zueinander um die Achse X-X, noch ein durchlaufender Kanal 19a oder
19b vorhanden ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 5 bis 9 ist die gesteuert
bzw. Empfangsapparatur eine hydraulische Bremse, die auf ein Rad des einziehbaren
Fahrgestells eines Flugzeuges wirkt.
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Diese hydraulische Bremse wird normalerweise durch die Hochdruckleitung
23 und die Niederdruckleitung 24, die miteinander über eine gemäß der Erfindung
ausgebildete drehbare Kupplung, die in F i g. 5 mit AZ bezeichnet schematisch dargestellt
ist, verbunden sind, gesteuert.
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Falls aus irgendwelchen Gründen (eines Bruchs bzw. einer sonstigen
Zerstörung der Hochdruckleitung oder fehlerhafter Arbeitsweise der Hochdruckpumpe)
die Leitung 23 nicht mehr mit unter hohem Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt
wird, kann der Bremsmechanismus durch ein Notleitungssystem 25 mit Hochdruckflüssigkeit
beaufschlagt werden, welches über ein in zweckmäßiger Weise gesteuertes Ventil mit
der Niederdruckzuleitung 24 verbunden ist. Es wird dann die bisherige Niederdruckzuleitung
zur Hochdruckzuleitung und die vorherige Hochdruckzuleitung 23 zur Niederdruckzuleitung.
Bei einer gesteuerten Apparatur dieser Art muß die Möglichkeit einer wesentlichen
winkelmäßigen Verstellung der Verbindung A2 (von im Durchschnitt beispielsweise
150°) vorhanden sein. Ferner müssen, wie oben erläutert wurde, die Rohrleitungen
23 und 24 befähigt sein, unter normalen Voraussetzungen als Hochdruckleitung
und Niederdruckleitung und in Notfällen in umgekehrter Weise als Niederdruckleitung
und Hochdruckleitung zu wirken.
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Die Ausbildung der Verbindung A2 im Fall dieser Ausführungsform ist
im einzelnen aus den F i g. 6 und 9 ersichtlich. Diese Ausführungsform ist ähnlich
der oben an Hand der F i g. 2 und 3 beschriebenen, jedoch mit dem Unterschied, daß
bei dieser die beiden bei der erstbeschriebenen Ausführungsform vorgesehenen Dichtmuffen
zu einem einteiligen zu den beiden Kupplungselementen 1 und 2 koaxialen Körper 4
vereinigt sind, welcher in der Ebene N zwei langgestreckte Schlitze 1 aufweist,
die sich im wesentlichen längs eines halben Umfanges erstrecken. Durch diese Bogenschlitze
wird, wie aus F i g. 9 ersichtlich ist, die Kontinuität der Kanäle 19a oder
19b in allen relativen Verdrehungslagen der Kupplungselemente zueinander
in der Ebene N gesichert.