DE19818310B4

DE19818310B4 - Kupplung zum Verbinden eines rohrförmigen Glieds ohne Verformung des rohrförmigen Glieds aufgrund von Belastungskonzentrationen

Info

Publication number: DE19818310B4
Application number: DE19818310A
Authority: DE
Inventors: Kazusige Hamamatsu Kubota
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: SG65065A1; DE19818310A1; BR9801948A; JPH10299966A; US6056328A; JP4000619B2

Abstract

Kupplung zum Verbinden eines ersten Glieds (21) mit einem zweiten Glied (22), wobei die Kupplung folgendes aufweist:
ein stationäres Glied (23/24), das mit dem ersten Glied (21) verbunden ist und einen Innenraum (SP) aufweist, welcher sich in einer ersten Richtung erstreckt und an einem Ende davon offen ist;
ein bewegliches Glied (25/26), das zwischen dem stationären Glied (23/24) und dem aus der Öffnung an dem einen offenen Ende des stationären Glieds herausragenden, zweiten Glied (22) vorgesehen ist und in dem Innenraum (SP) in der ersten Richtung und umgekehrt bewegbar ist;
ein elastisches Glied (28), das in dem Innenraum (SP) zwischen dem stationären Glied (23/24) und dem beweglichen Glied (25/26) aufgenommen ist und das bewegliche Glied (25/26) in die erste Richtung drängt oder drückt;
einen Drücker (36), der mit dem stationären Glied (23/24) beweglich verbunden ist und eine Kraft auf das bewegliche Glied (25/26) ausübt;...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung und insbesondere auf eine Kupplung zum Verbinden zusätzlicher Ausrüstung mit einem rohrförmigen Glied, wie beispielsweise einem Rohr.

Rohrförmige Glieder werden miteinander verbunden mittels Kupplungen und bilden ein Leitungssystem für Strömungsmittel. Beispielsweise liefert ein Kompressor Hochdruckgas an das Strömungsmittelleitungssystem und das Strömungsmittelleitungssystem leitet das Hochdruckgas zu einem Ziel. Eine zusätzliche Ausrüstung, wie beispielsweise ein Druckmesser, ist üblicherweise an dem Strömungsmittelleitungssystem befestigt, und eine solche zusätzliche Ausrüstung benötigt auch eine Kupplung zur Installation. Eine weitere zusätzliche Ausrüstung ist ein Leckagetestsystem und ein typisches Beispiel einer Kupplung für das Leckagetestsystem ist in 1 dargestellt.

Die herkömmliche Kupplung weist ein rohrförmiges Glied 1, ein äußeres Hülsenglied 2, ein inneres Hülsenglied 3, Verriegelungskugeln 4 und einen Stoppring 5 auf. Das rohrförmige Glied 1 weist eine Stufe bzw. Abstufung 1a auf, und die Abstufung 1a teilt das rohrförmige Glied 1 in einen dünnen Teil 1b und einen dicken Teil 1c. Ein Rohr 6 eines Strömungsmittelleitungssystems wird durch den hohlen Raum bzw. Hohlraum des dünnen Teils 1b in den Hohlraum des dicken Teils 1c eingesetzt. Infolgedessen wird eine Tasche 1d zwischen der Außenoberfläche des Rohrs 6 und der Innenoberfläche des dicken Teils 1c gebildet. Eine Stufe bzw. Abstufung 1e ist in dem dünnen Teil 1b gebildet, und eine kreisförmige Nut 1f erstreckt sich parallel zu der Abstufung 1e. Der Stoppring 5 ist in die kreisförmige Nut 1f eingesetzt. Eine Vielzahl von durchgehenden Löchern 1g ist ferner im dünnen Teil 1b ausgebildet, und die Löcher 1g sind voneinander entlang des Umfangs des dünnen Teils 1b beabstandet. Der Außenumfang des Rohrs 6 ist durch die durchgehenden Löcher 1g freigelegt bzw. zugänglich. Die Verriegelungskugeln 4 sind jeweils in die durchgehenden Löcher 1g eingesetzt und werden in Kontakt mit der Außenoberfläche des Rohrs 6 gehalten.

Das äußere Hülsenglied 2 besitzt einen kreisförmigen Unter- bzw. Bodenteil 2a und einen äußeren Wandteil 2b, der sich vom Umfang des kreisförmigen Bodenteils 2a aus erstreckt. Ein durchgehendes Loch ist in dem kreisförmigen Bodenteil 2a ausgebildet und der dünne Teil 1b ist in das durchgehende Loch eingesetzt. Die Abstufung 1e verhindert, daß sich das äußere Hülsenglied 2 in einer Richtung nach rechts bewegt, und das äußere Hülsenglied 2 ist zwischen der Abstufung 1e und dem Stoppring 5 festgelegt. Der äußere Wandteil 2b besitzt einen größeren Durchmesser als der dünne Teil 1b, und eine Tasche 2c ist zwischen der Außenoberfläche des dünnen Teils 1b und der Innenoberfläche des äußeren Wandteils 2b gebildet.

Das innere Hülsenglied 3 besitzt einen abgestuften oder Stufenteil 3a, und der Stufenteil 3a teilt das innere Hülsenglied 3 in einen dicken Teil 3b und einen dünnen Teil 3c. Der dicke Teil 3b ist in das Rohr 6 eingesetzt und der dünne Teil 3c ragt von der Endoberfläche 6a des Rohrs 6 vor. Der dünne Teil 3c ist mit einem Gewinde 3d versehen.

Die herkömmliche Kupplung weist ferner ein verjüngtes bzw. sich verjüngendes Hülsenglied 7, ein Kolbenglied 8, einen Adapter 9, eine Flachmaterial- oder auch Blechpackung 10, O-Dichtringe 11/12/13 und eine Feder 14 auf. Das verjüngte Hülsenglied 7 besitzt eine verjüngte bzw. konische Oberfläche 7a und eine Außengewindeoberfläche 7b. Das verjüngte Hülsenglied 7 ist in die Tasche 2c eingesetzt und die Verriegelungskugeln 4 werden in Kontakt mit der verjüngten Oberfläche 7a gehalten. Wenn das verjüngte Hülsenglied 7 entlang der Mittelachse CL der herkömmlichen Kupplung bewegt wird, ändern die Verriegelungskugeln die Kontaktpunkte auf der verjüngten Oberfläche 7a, und der Druck gegen das Rohr 6 wird verändert abhängig von der relativen Position zwischen der verjüngten Oberfläche 7a und den Verriegelungskugeln 4. Wenn das verjüngte Hülsenglied 7 nach rechts bewegt wird, drückt die verjüngte Oberfläche 7a die Verriegelungskugeln 4 gegen die Außenoberfläche des Rohrs 6 und erhöht die Reibung zwischen den Verriegelungskugeln 4 und dem Rohr 6. Die große Reibung fixiert die relative Position zwischen dem Rohr 6 und dem rohrförmigen Glied 1. Wenn das verjüngte bzw. konische Hülsenglied 7 nach links bewegt wird, vermindert andererseits die verjüngte bzw. konische Oberfläche 7a die Reibung zwischen den Verriegelungskugeln 4 und dem Rohr 6, und das rohrförmige Glied 1 kann entlang der Mittelachse CL bewegt werden.

Das Kolbenglied 8 besitzt eine Innengewindeoberfläche 8a, und die Innengewindeoberfläche 8a steht mit einem Gewinde 3d des dünnen Teils 3c in Eingriff. Die Flachmaterial- oder Blechpackung 10 ist zwischen der Endoberfläche 6a des Rohrs 6 und dem Kolben 8 vorgesehen. Der O-Dichtring 11 ist in die Tasche 1d eingesetzt und ist zwischen der Abstufung 1a und dem Kolben 8 zusammengedrückt. Eine kreisförmige Nut 8b ist in dem Kolben 8 ausgebildet und erstreckt sich entlang des Umfangs des Kolbens 8. Der O-Dichtring 12 ist in der kreisförmigen Nut 8b vorgesehen und ist zwischen dem Kolben 8 und der Innenoberfläche des dicken Teils 1c zusammengedrückt. Die Flachmaterialpackung 10 und der O-Dichtring 11 werden gegen die Endoberfläche des Rohrs 6 bzw. die Stufe 1a des rohrförmigen Glieds 1 gedrückt, und die Flachmaterialpackung 10 und die zusammengedrückten O-Dichtringe 11/12 dichten Gas hermetisch innerhalb des rohrförmigen Glieds 1 ab. Das Rohr 6 ist zwischen der inneren Hülse 3 und dem Kolben 8 sandwichartig aufgenommen, und der rechte Endteil des Kolbens 8 ragt von dem rohrförmigen Glied 1 vor.

Der Adapter 9 besitzt einen Innengewindeteil 9a, eine kreisförmige Nut 9b und eine Tasche 9c. Der O-Dichtring 13 ist in der kreisförmigen Nut 9b aufgenommen, und der rechte Endteil 8c ist in die Tasche 9c eingesetzt. Der O-Dichtring 13 ist zwischen dem Kolben 8 und dem Adapter 9 zusammengedrückt und gestattet nicht, daß Gas durch den Spalt zwischen dem rechten Endteil 8c und dem Adapter 9 hindurchströmt. Der Innengewindeteil 9a steht mit dem Außengewindeteil 7b des verjüngten bzw. konischen Hülsenglieds 7 in Eingriff und die Feder 14 ist zwischen dem Kolben 8 und dem Adapter 9 zusammengedrückt. Die Feder 14 drückt den Kolben 8 gegen die Flachmaterialpackung 10, die ihrerseits gegen die Endoberfläche 6a des Rohrs 6 gedrückt wird. Aus diesem Grund ist der Kolben 8c bezüglich des Rohrs 6 stationär und der Adapter 9 und das damit in Eingriff stehende, verjüngte Hülsenglied 7 sind gegen die Feder 14 entlang der Mittelachse CL bewegbar. Wenn die äußere Hülse 2 entgegen der Feder 14 nach rechts bewegt wird, wird auch das rohrförmige Glied 1 nach rechts bewegt und ändert die Kontaktpunkte zwischen der verjüngten Oberfläche 7a und den Verriegelungskugeln 4. Die Verriegelungskugeln 4 werden von der verjüngten Oberfläche 7a gelöst und der Druck wird von dem Rohr 6 entfernt. Infolgedessen wird die herkömmliche Kupplung von dem Rohr 6 getrennt.

Der Adapter 9 besitzt einen Gewindevorsprung 9d, und ein durchgehendes Loch 9e ist in dem Gewindevorsprung 9d ausgebildet. Das durchgehende Loch 9e ist zu der Tasche 9c hin offen und leitet das Hochdruckgas zu einem Gasleckagetestsystem (nicht gezeigt).

Das Gasleckagetestsystem ist mit der herkömmlichen Kupplung verbunden bzw. zusammengebaut. Ein Bediener legt den Adapter 9 fest und drückt die äußere Hülse nach rechts entgegen der elastischen Kraft der Schraubenfeder 14. Dann wird die herkömmliche Kupplung entgegen der elastischen Kraft der Schraubenfeder 14 zusammengeschoben und die Verriegelungskugeln 4 werden von der verjüngten Oberfläche 7a gelöst. Der Bediener setzt das Rohr 6 in das rohrförmige Glied 1 ein und die Endoberfläche 6a wird in Kontakt mit der Flachmaterial- oder Blechpackung 10 gebracht. Die Verriegelungskugeln 4 hindern das Einsetzen des Rohrs 6 nicht, weil die Verriegelungskugeln 4 nicht mit der verjüngten Oberfläche 7a in Eingriff stehen. Der Bediener löst die äußere Hülse 2, und die zusammengedrückte Feder 14 bewegt den Adapter 9 und das verjüngte bzw. konische Hülsenglied 7 nach rechts, und die verjüngte Oberfläche 7a drückt die Verriegelungskugeln 4 fest gegen die Außenoberfläche des Rohrs 6.

Wenn das Gasleckagetestsystem zusammen mit der herkömmlichen Kupplung andererseits von dem Rohr 6 gelöst bzw. entfernt wird, drückt ein Bediener das äußere Hülsenglied 2 nach rechts, und das rohrförmige Glied 1 gleitet zusammen mit dem äußeren Hülsenglied 2 nach rechts. Das rohrförmige Glied 1 verschiebt die Verriegelungskugeln 4, und das verjüngte Hülsenglied 7 und die Verriegelungskugeln 4 ändern ihre relative Position. Die verjüngte Oberfläche 7a löst bzw. entfernt die radiale Kraftkomponente von den Verriegelungskugeln 4, und das rohrförmige Glied 1 gleitet leicht auf dem Rohr 6. So löst der Bediener die herkömmliche Kupplung von dem Rohr 6.

Es ist verständlich, daß der Bediener das Gasleckagetestsystem leicht an dem Rohr befestigen und es von diesem lösen kann durch Verwendung der herkömmlichen Kupplung. Jedoch weist die herkömmliche Kupplung das Problem auf, daß die Verriegelungskugeln 4 das Rohr 6 beschädigen. Der Grund dafür liegt darin, daß die Verriegelungskugeln 4 durch einen Punktkontakt gedrückt bzw. gepreßt werden. Die verjüngte Oberfläche 7a erzeugt die radiale Kraftkomponente senkrecht zu der Mittelachse CL, und die radiale Kraftkomponente ist an dem Punktkontakt konzentriert. Infolgedessen üben die Verriegelungskugeln 4 eine extrem große Kraft auf die Kontaktpunkte auf der Außenoberfläche des Rohrs 6 aus, und die extrem große Kraft verformt das Rohr 6 plastisch. Wenn das Strömungsmittelleitungssystem ein Hochdruckströmungsmittel leitet, bewirkt das Hochdruckströmungsmittel, daß der Adapter 9 nach rechts bewegt wird, und die verjüngte Oberfläche 7a erhöht die radiale Kraftkomponente weiter. Die erhöhte radiale Kraftkomponente verstärkt die plastische Verformung des Rohrs 6 weiter.

EP 0 459 016 A1 betrifft einen Schnellverbinder und zeigt eine Steckkupplung zum Ankuppeln eines Schlauches an ein Rohr mit einer wenigstens teilweise in den Schlauch an dessen Innenseite anliegend eingeführte und koaxial mit einem Endabschnitt des Rohres zusammengesteckten Hülse, die sich weitgehend axial erstreckende, biegsame Haltearme aufweist. Die Haltearme sind jeweils mit einem Halterippenabschnitt auf der Außenseite des Rohres in Eingriff bringbar. Der Schlauch ist von einem Spannmittel umgeben, das die Schlauchwand zwischen sich und der Hülse einspannt. Zwischen der Hülse und dem Rohr ist in wenigstens einer Ringnut ein Dichtungsring angeordnet. Die den Dichtungsring aufnehmende Ringnut ist durch eine in die Schlauchwand drückende Wellung der Hülse gebildet.

WO 95/33949 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Fassen und Abdichten der äußeren Oberfläche einer Fluidleitung. Die Vorrichtung umfaßt eine Dichtung, welche in eine Bohrung eines Kolbens gedrängt wird, der einen kleineren Durchmesser als die Dichtung aufweist, so dass die Dichtung radial gequetscht wird, um die äußere Oberfläche der Fluidleitung abzudichten. Eine Hülsenanordnung der Vorrichtung wird betätigt, um den Durchmesser zu verringern, wodurch die äußere Oberfläche der Fluidleitung erfasst wird. Eine Feder, die in dem Kolben angeordnet ist, kompensiert den Dichtungsvorspannmechanismus bei Veränderungen in der Größe der Fluidleitung.

Es ist daher ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung vorzusehen, die ein damit gekuppeltes rohrförmiges Glied nicht ernsthaft beschädigt.

Um das Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung vor, ein zweites Glied, wie beispielsweise ein Rohr, über einen Oberflächenkontakt zwischen einem Klemmelement und dem zweiten Glied zu greifen bzw. zu erfassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplung zum Verbinden eines ersten Glieds mit einem zweiten Glied vorgesehen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Merkmale und Vorteile der Kupplung werden besser verstanden werden bei Beachtung der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen
1 eine Vorderansicht ist, teilweise im Schnitt, die die herkömmliche Kupplung zur Verbindung des Leckagetestsystems mit dem Strömungsmitteleitungssystem zeigt;
2 eine Vorderansicht ist, teilweise im Schnitt, die eine Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Seitenansicht der Kupplung ist;
4 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Teil eines geteilten Klemmelements zeigt, welches in der Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist;
5 eine Vorderansicht ist, die den Teil des geteilten Klemmelements zeigt;
6 eine Seitenansicht ist, die den Teil des geteilten Klemmelements zeigt; und
7 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Modifikation des Teils des geteilten Klemmelements zeigt.
Bezugnehmend auf 2 und 3 der Zeichnungen verbindet eine Kupplung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Rohr eines Gasleckagetestsystems 21 mit einem Rohr 22, das einen Teil eines Gasleitungssystems bildet. Die Kupplung 20 besitzt eine Mittelachse CL1, und das Rohr 22 besitzt auch eine Mittelachse CL2. Die Mittelachse CL1 der Kupplung 20 ist mit der Mittelachse CL2 des Rohrs 22 ausgerichtet. Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist das Gasleckagetestsystem 21 mit einer Vakuumpumpe und einer Hochdruckheliumgasquelle verbunden.
Die Kupplung 20 weist ein verjüngtes bzw. sich verjüngendes bzw. konisches Hülsenglied 23 und einen Adapter 24 auf. Das verjüngte bzw. konische Hülsenglied 23 besitzt eine allgemein zylindrische Konfiguration, und der Adapter 24 besitzt eine allgemein becherartige Konfiguration. Das verjüngte Hülsenglied 23 besitzt einen Innengewindeteil 23a, und der Adapter 24 besitzt einen Außengewindeteil 24a. Der Innengewindeteil 23a steht mit dem Außengewindeteil 24a in Eingriff, und das verjüngte Hülsenglied 23 und der Adapter 24 bilden einen Innenraum SP, der viel weiter bzw. breiter ist als das Rohr 22. Das verjüngte Hülsenglied 23 besitzt eine verjüngte bzw. konische Oberfläche 23b, die zu dem Innenraum SP weist.
Die Kupplung 20 weist ferner einen Kolben 25, ein rohrförmiges Drückelement 26 und ein geteiltes Klemmelement 27 auf. Der Kolben 25, das rohrförmige Drückelement 26 und das geteilte Klemmelement 27 besitzen jeweils Mittelachsen, die mit den Mittelachsen CL1/CL2 ausgerichtet sind, und sind in dem Innenraum SP aufgenommen.
Die Kupplung 20 weist ferner eine Schraubenfeder 28, O-Dichtringe 29/30/31/32, ein ringförmiges Packungsglied 33 und Unterlegscheiben 34/35 auf. Eine innere kreisförmige Nut ist in dem Kolben 25 ausgebildet, und das ringförmige Packungsglied 33 ist in der inneren kreisförmigen Nut aufgenommen. Eine Ausnehmung 25a ist ferner in dem Kolben 25 ausgebildet und ist zu einer Endoberfläche 25b hin offen. Die Schraubenfeder 28 ist zwischen der Bodenoberfläche 25c der Ausnehmung 25a und der Bodenoberfläche 24b der in dem Adapter 24 ausgebildeten Ausnehmung eingesetzt und drängt den Kolben 25 stets nach links. Infolgedessen wird das ringförmige Packungsglied 33 üblicherweise gegen eine Endoberfläche 22a des Rohrs 22 gedrückt auf Grund der elastischen Kraft bzw. Federkraft der Schraubenfeder 28. Wenn jedoch der Kolben 25 nach rechts gedrückt wird, leitet der Kolben 25 nach rechts, und die Endoberfläche 25b wird in Kontakt mit der Bodenoberfläche 24b gebracht.
Eine enge, innere, kreisförmige Nut und eine weite, innere, kreisförmige Nut, die benachbart zu bzw. direkt anschließend an die enge, innere, kreisförmige Nut ist, sind ferner in den Kolben 25 ausgebildet und definieren zusammen mit der Außenoberfläche des Rohrs 22 eine kreis förmige Ausnehmung. Der O-Dichtring 32, die Unterlegscheibe 35, der O-Dichtring 31 und die Unterlegscheibe 34 werden abwechselnd in die kreisförmige Ausnehmung eingesetzt und verhindern, daß Hochdruckgas durch den Spalt zwischen dem Rohr 22 und dem Kolben 25 strömt. Äußere kreisförmige Nuten sind ferner in dem Kolben 25 ausgebildet und sind zu der Außenoberfläche des Kolbens 25 hin offen. Die O-Dichtungen 29/30 sind in die äußeren kreisförmigen Nuten eingesetzt und verhindern, daß Hochdruckgas durch den Spalt zwischen dem Kolben 25 und dem Adapter 24 hindurchgeht. Auf diese Weise ist das Hochdruckgas in dem Innenraum SP hermetisch abgedichtet und kann nicht von dem Rohr 22 zu dem Innenraum hin lecken, der von dem geteilten Klemmelement 27 und dem rohrförmigen Drückelement 26 eingenommen ist.
Das geteilte Klemmelement 27 ist auf der Außenoberfläche des Rohrs 22 in Richtung der Mittelachse CL2 gleitbar und besitzt sektorielle Grate bzw. Stege 27a. Bei diesem Beispiel bilden zwei Hälften 27b in Kombination das geteilte Klemmelement 27, und eine der beiden Hälften 27b ist in den 4, 5 und 6 gezeigt. Die Hälfte 27b besitzt einen Vorsprungsteil 27c, und der sektorielle Grat bzw. Steg 27a ragt radial von dem Vorsprungsteil 27c vor. Eine halbzylindrische Ausnehmung 27d ist in der Hälfte 27b ausgebildet und die zwei Hälften 27b bilden einen allgemein zylindrischen Raum. Obwohl die die halbzylindrische Ausnehmung definierende Innenoberfläche den gleichen Krümmungsradius besitzt wie die Außenoberfläche des Rohrs 22, ist der virtuelle Sektor entlang der Innenoberfläche weniger als 180°. Wenn die Hälften 27b auf der Außenoberfläche des Rohrs 22 zusammengesetzt werden, ergeben sich daher extrem schmale Spalte zwischen den Hälften 27b. Eine Endoberfläche 27e ist senkrecht zu der Mittelachse CL2, und die andere Endoberfläche 27f ist schräg bzw. abgeschrägt bezüglich der Mittelachse CL2.
Die senkrechte Endoberfläche 27e wird in Kontakt mit der Unterlegscheibe 34 gehalten, und der Kolben 25 drängt das geteilte Klemmelement 27 auf Grund der elastischen Kraft der Schraubenfeder 28 nach links. Das geteilte Klemmelement 27 ist auf der Außenoberfläche des Rohrs 22 entlang der Mittelachse CL2 gleitbar und der Grat bzw. Steg 27a wird in Kontakt mit der abgeschrägten bzw. konischen Oberfläche 23b gebracht. Die konische Oberfläche 23b übt eine radiale Kraftkomponente auf das geteilte Klemmelement 27 aus und das geteilte Klemmelement 27 greift bzw. klemmt das Rohr 22.
Das rohrförmige Drückelement 27 ist auch auf der Außenoberfläche des Rohrs 22 gleitbar und besitzt eine Schräge bzw. abgeschrägte Endoberfläche 26a. Die schräge Endoberfläche 26a wird in Kontakt mit der schrägen bzw. abgeschrägten Endoberfläche 27f des geteilten Klemmelements 27 gehalten. Der Durchmesser des rohrförmigen Drückelements 26 ist zur linken Seite hin stufenweise vermindert und Stufen 26b und 26c befinden sich auf der Außenoberfläche des rohrförmigen Drückelementes 26. Die Stufe 26b wird in Kontakt mit einem ringförmigen Vorsprung 23d des verjüngten Hülsenglieds 23 gebracht und verhindert, daß das rohrförmige Drückelement 26 über den ringförmigen Vorsprung 23d bewegt wird.
Der Adapter 24 besitzt einen verjüngten bzw. abgeschrägten Vorsprung 24f und die Außenoberfläche des verjüngten Vorsprungs 24f ist mit einem Gewinde versehen. Ein Führungsloch 24g ist in dem verjüngten Vorsprung 24f entlang der Mittellinie CL1 ausgebildet und ist zu dem Innenraum SP hin offen. Das Rohr des Gasleckagetestsystems 21 steht mit dem verjüngten Vorsprung 24f in Eingriff, und das Hochdruckgas wird durch das Führungsloch 24g zu dem Gasleckagetestsystem geleitet.
Die Kupplung 20 weist ferner einen Manipulator bzw. eine Handhabe oder einen Hebel 36, einen Stift 37 und einen Stoppring 38 auf. Das verjüngte Hülsenglied 23 ist teilweise weggeschnitten und ein Schlitz 23c ist in dem verjüngten Hülsenglied 23 ausgebildet. Der Schlitz 23c erstreckt sich senkrecht zu der Mittelachse CL2, und der Stift überbrückt den Schlitz 23c (siehe 3). Der Manipulator bzw. die Handhabe oder der Hebel 36 ist gebogen, und ein Bediener ergreift einen Endteil 36a. Eine kreisförmige Öffnung ist in dem anderen Endteil 36b ausgebildet und das rohrförmige Drückelement 26 ist in die kreisförmige Öffnung eingesetzt. Der Stoppring 38 ist in eine kreisförmige Nut eingesetzt, die in dem linken Endteil des rohrförmigen Drückelements 26 ausgebildet ist, und der Stoppring 38 und die Stufe bzw. Abstufung 26c beschränken die Bewegung des anderen Endteils 36b der Handhabe 36. Der andere Endteil 36b steht mit dem Stift 37 ein Eingriff und der Stift 37 dient als ein Schwenkpunkt oder Scharnier. Wenn ein Bediener den Endteil 36a niederdrückt, wird die Handhabe 36 um den Stift 37 in Uhrzeigerrichtung gedreht, und der andere Endteil 36b drückt die Stufe bzw. Abstufung 26c, so daß das rohrförmige Drückelement 26 nach rechts gleitet. Wenn andererseits der Bediener den Endteil 36a losläßt, drückt die Schraubenfeder 28 den Adapter 24 und das abgeschrägte bzw. verjüngte Hülsenglied 23 nach links, und die verjüngte Oberfläche 23b und der Grat bzw. Steg 27a ändern die Kontaktstelle zwischen sich.
Es sei nun angenommen, daß die Kupplung 20 von dem Rohr 22 entfernt wird, dann drückt die Schraubenfeder 28 den Kolben 25 nach links, und der Kolben 25 drückt das geteilte Klemmelement 27 nach links. Die sektoriellen Grate bzw. Stege werden gegen die konische Oberfläche 23b gedrückt und empfangen eine Reaktionskraft. Die radiale Reaktionskomponente drückt die Hälften 27b nach innen und die Hälften 27b werden entlang ihrer Seitenkanten mitein ander in Kontakt gebracht. Die Schräge bzw. abgeschrägte Endoberfläche 27f wird in Kontakt mit der schrägen bzw. abgeschrägten Endoberfläche 26a gehalten, und die Hälften 27b fallen nicht in den Innenraum SP.
Wenn ein Bediener die Kupplung 20 mit dem Rohr 22 zusammenbaut, dreht der Bediener die Handhabe bzw. den Hebel 36 in Uhrzeigerrichtung, und das rohrförmige Drückelement 26 drückt das geteilte Klemmelement 27 nach rechts. Die sektoriellen Grate bzw. Stege 27a gleiten entlang der konischen Oberfläche 23b, und die Hälften 27b werden radial gespreizt. Die schräge bzw. abgeschrägte Endoberfläche 27f gleitet auf der schrägen bzw. abgeschrägten Endoberfläche 26a und die schräge Endoberfläche 26a trägt die Hälften 27b.
Das geteilte Klemmelement 27 drückt seinerseits den Kolben 25 entgegen der elastischen Kraft der Schraubenfeder 28 nach rechts und die Endoberfläche 25b wird in Kontakt mit der Bodenoberfläche 24b des Adapters 24 gebracht. Selbst wenn der Bediener weiterhin die Kraft auf den Hebel 36 ausübt, werden das Drückelement 26, das geteilte Klemmelement 27 und der Kolben 25 dann nicht mehr bewegt. Das geteilte Klemmelement 27 maximiert den allgemein zylindrischen Raum, der einen größeren Durchmesser besitzt als das darin eingesetzte Rohr 22.
Der Bediener setzt das Rohr 22 in das rohrförmige Drückelement 26, das geteilte Klemmelement 27 und den Kolben 25 ein, ohne die Kraft von dem Hebel 36 zu lösen. Wenn die Endoberfläche 22a in Kontakt mit dem ringförmigen Packungsglied 33 gebracht wird, läßt der Bediener die Handhabe bzw. den Hebel 36 los. Dann drückt die Schraubenfeder 28 den Kolben 25 nach links und der Kolben 25 drückt das geteilte Klemmelement 27 nach links. Die sektoriellen Grate bzw. Stege 27a gleiten auf der konischen Oberfläche 23b und erhalten die radiale Reaktions komponente von der konischen Oberfläche 23b. Dann werden die Hälften 27b nach innen bewegt, und die Innenoberfläche der Hälften 27b ergreifen die Außenoberfläche des Rohrs 22. Die Hälften 27b werden in Oberflächenkontakt mit dem Rohr 22 gehalten, und die radiale Reaktionskomponente ist nicht auf eine bestimmte kleine Fläche bzw. einen engen Bereich der Außenoberfläche des Rohrs 22 konzentriert. Aus diesem Grund wird das Rohr 22 nicht beschädigt. Darüber hinaus richtet das Paar von Hälften die Mittelachse des Rohrs 22 automatisch mit der Mittelachse CL2 aus.
Die Schraubenfeder 28 übt eine konstante elastische Kraft auf den Kolben 25 aus, und demgemäß greift das geteilte Klemmelement 27 das Rohr 22 in konstanter Weise. Selbst wenn das Hochdruckgas den Adapter 24 nach rechts drückt, zieht der Adapter 24 das verjüngte Hülsenglied 23, und das verjüngte Hülsenglied 23 erhöht die radiale Reaktionskomponente, die auf die sektoriellen Grate bzw. Stege 27a ausgeübt wird. Infolgedessen ergreift das geteilte Klemmelement 27 das Rohr 22 fest, und das Rohr 22 kommt nicht frei. Obwohl die Greifkraft erhöht wird, erhöht die Greifkraft den Druck nur wenig, und das Rohr 22 wird nicht beschädigt.
Wenn ein Bediener die Kupplung 20 von dem Rohr 22 löst, dreht der Bediener die Handhabe bzw. den Hebel 36 in Uhrzeigerrichtung, und das rohrförmige Drückelement 26 spreizt die Hälften 27b radial. Infolgedessen wird die Greifkraft von der Außenoberfläche des Rohrs 22 entfernt bzw. gelöst und der Bediener kann die Kupplung 20 von dem Rohr 22 leicht trennen.
Bei diesem Beispiel bilden das abgeschrägte bzw. verjüngte Hülsenglied 23 und der Adapter 24 insgesamt ein stationäres Glied, und der Kolben 25 und das rohrförmige Drückelement 26 bilden zusammen ein bewegliches Glied.
Die Hälften 27b bilden insgesamt ein Klemmelement bzw. eine Klemme. Die Schraubenfeder 28 dient als elastisches Glied und die verjüngte Oberfläche 23b und die sektoriellen Grate bzw. Stege 27a bilden einen Konverter bzw. Wandler.
Wie aus der vorgenannten Beschreibung deutlich ist, wird das geteilte Klemmelement 27 in Flächenkontakt mit dem Rohr 22 gehalten und beschädigt das Rohr 22 nicht. Selbst wenn das Hochdruckgas die radiale Reaktions- bzw. Kraftkomponente erhöht, wird die radiale Reaktions- bzw. Kraftkomponente über die Innenoberflächen der Hälften 27b verteilt, und das geteilte Klemmelement 27 beschädigt das Rohr 22 nicht.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das geteilte Klemmelement 27 anhand von zwei Hälften 27b ausgeführt, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse CL2 angeordnet sind, und die Hälften 27b richten das Rohr 22 automatisch mit der Kupplung 20 aus. Darüber hinaus gestattet die Handhabe bzw. der Hebel 36, daß der Bediener die relative Position zwischen der verjüngten Oberfläche 23b und den sektoriellen Graten bzw. Stegen 27a unter Verwendung von nur einer Hand ändert, und der Bediener kann die Kupplung somit leicht an dem Rohr 22 befestigen und von diesem lösen.
Obwohl ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann deutlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Patentansprüche durchgeführt werden können.
Beispielsweise kann die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausrüstung mit einem Rohr verbinden, das einen Teil eines Hochdruckflüssigkeitsleitungssystems bildet. Ferner könnte die Kupplung mit einer Stange verbunden werden.
Das geteilte Klemmelement kann aus mehr als zwei Teilen gebildet werden. Falls das geteilte Klemmelement von drei Teilen gebildet wird, umfaßt jedes Teil weniger als 120° der Außenoberfläche des Rohrs 22. Ferner könnte nur eine Hälfte 27b als das Klemmelement 27 dienen und diese Hälfte 27b könnte dann einen c-förmigen Querschnitt besitzen.
Der Endteil 36a könnte in Kontakt mit dem oberen Ende 23f des verjüngten Hülsenglieds 23 kommen, bevor ein Kontakt zwischen der Endoberfläche 25b und der Bodenoberfläche 24b hergestellt wird.
Das Klemmelement könnte aus einem nachgiebigen bzw. elastischen Material gebildet werden.
Der Grat bzw. Steg und die verjüngte Oberfläche könnten vertauscht werden. Insbesondere könnte der Grat bzw. Steg auf dem Hülsenglied 23 ausgebildet sein, und das geteilte Klemmelement 23 könnte eine verjüngte bzw. konische oder abgeschrägte Oberfläche vorsehen.
Die Hälfte 27b kann modifiziert werden, wie es in 7 gezeigt ist. Die Modifikation 50 weist auch einen Vorsprungsteil 51a und einen Grat bzw. Steg 51b auf, und ein Schlitz 51c ist in dem Grat bzw. Steg 51b ausgebildet. Wenn der Grat bzw. Steg 51b auf der verjüngten Oberfläche gleitet, gestattet der Schlitz 51c, daß die Hälften 51 verformt werden und die gesamte Innenoberfläche 51d wird in Kontakt mit der Außenoberfläche des Rohrs gehalten.
Das durchgehende Loch 9e kann mit einer Kappe verschlossen sein. In diesem Fall dient die Kappe als ein erstes Glied.
Schließlich brauchen das Drückelement und die verjüngte Hülse nicht rohrförmig zu sein. Das Drückelement soll das geteilte Klemmelement 27 entlang der Mittelachse CL2 bewegen, und die verjüngte bzw. konische Hülse soll eine radiale Reaktions- bzw. Kraftkomponente erzeugen.

Claims

Kupplung zum Verbinden eines ersten Glieds (21) mit einem zweiten Glied (22), wobei die Kupplung folgendes aufweist: ein stationäres Glied (23/24), das mit dem ersten Glied (21) verbunden ist und einen Innenraum (SP) aufweist, welcher sich in einer ersten Richtung erstreckt und an einem Ende davon offen ist; ein bewegliches Glied (25/26), das zwischen dem stationären Glied (23/24) und dem aus der Öffnung an dem einen offenen Ende des stationären Glieds herausragenden, zweiten Glied (22) vorgesehen ist und in dem Innenraum (SP) in der ersten Richtung und umgekehrt bewegbar ist; ein elastisches Glied (28), das in dem Innenraum (SP) zwischen dem stationären Glied (23/24) und dem beweglichen Glied (25/26) aufgenommen ist und das bewegliche Glied (25/26) in die erste Richtung drängt oder drückt; einen Drücker (36), der mit dem stationären Glied (23/24) beweglich verbunden ist und eine Kraft auf das bewegliche Glied (25/26) ausübt; ein Klemmelement (27), das zwischen dem zweiten Glied (22) und dem beweglichen Glied (25/26) vorgesehen ist, von dem beweglichen Glied (25/26) getragen wird und in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung und umgekehrt bewegbar ist; und einen Konverter oder Wandler (23b/27a), welcher zwischen dem beweglichen Glied (25/26) und dem Klemmelement (27) vorgesehen ist und eine Bewegung des beweglichen Glieds in der ersten Richtung und umgekehrt in eine Bewegung des Klemmelements in der zweiten Richtung und umgekehrt umwandelt, wobei das Klemmelement (27) in direktem Kontakt mit dem Wandler (23a/27b) gehalten wird, um in die zweite Richtung und umgekehrt bewegt zu werden, wobei das Klemmelement (27) eine Kontaktoberfläche besitzt, die durch die Bewegung des Klemmelements in der zweiten Richtung in Oberflächenkontakt mit einer axialen Außenoberfläche des zweiten Glieds (22) gebracht wird, um dadurch das zweite Glied (22) festzuklemmen und in der Kupplung zu halten, und wobei das Klemmelement (27) durch die Bewegung des Klemmelements in der entgegengesetzten Richtung zu der zweiten Richtung von dem Oberflächenkontakt mit dem zweiten Glied (22) gelöst wird zur Freigabe des zweiten Glieds (22), wobei der Drücker (36) das bewegliche Glied (25/26) in der Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung bewegt entgegen der elastischen Kraft des elastischen Glieds (28) unter Aufbringung dieser Kraft auf das bewegliche Glied (25/26), so dass die Kontaktoberfläche des Klemmelements (27) von dem Oberflächenkontakt gelöst wird, und wobei das elastische Glied (28) bewirkt, dass die Kontaktoberfläche des Klemmelements (27) in Kontakt mit der axialen Außenoberfläche des zweiten Glieds (22) gebracht wird, wenn die Kraft von dem beweglichen Glied (25/26) weggenommen oder entfernt wird.
Kupplung gemäß Anspruch 1, wobei der Wandler (23b/27a) folgendes umfaßt: eine verjüngte oder konische Oberfläche (23b), die in dem stationären Glied (23/24) ausgebildet ist und sich schräg bezüglich der ersten Richtung erstreckt, und einen Grat oder Steg (27a), der auf dem Klemmelement (27) ausgebildet ist und auf der verjüngten Oberfläche gleitbar ist, um die Bewegung des beweglichen Glieds (25/26) in der ersten Richtung und umgekehrt in die Bewegung des Klemmelements (27) in der zweiten Richtung und umgekehrt umzuwandeln.
Kupplung gemäß Anspruch 2, wobei sich der Grat oder Steg (27a) bezüglich der Kontaktoberfläche des Klemmelements (27) nach außen erstreckt.
Kupplung gemäß Anspruch 3, wobei das Klemmelement (27) eine Vielzahl von Klemmgliedern (27b) aufweist, die um die Außenoberfläche des zweiten Gliedes (22) herum angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Klemm zweiten Gliedes (22) herum angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Klemmgliedern (27b) jeweilige gegen die Außenoberfläche drückende Kontaktteiloberflächen und jeweilige sich von den Kontaktteiloberflächen nach außen ragende Teilgrate oder Teilstege aufweist.
Kupplung gemäß Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Klemmgliedern (27b) symmetrisch auf der Außenoberfläche angeordnet ist.
Kupplung gemäß Anspruch 1, wobei die Kupplung ferner ein Dichtglied (29/30/31/32/33) aufweist, das zwischen dem zweiten Glied (22) und dem beweglichen Glied (25/26) und zwischen dem beweglichen Glied (25/26) und dem stationären Glied (23/24) vorgesehen ist, um ein Hochdruckströmungsmittel innerhalb der Kupplung hermetisch abzudichten.
Kupplung gemäß Anspruch 6, wobei ein Führungsloch (24g) in dem stationären Glied (23/24) ausgebildet ist und das Hochdruckströmungsmittel zu dem ersten Glied (21) hin leitet.
Kupplung gemäß Anspruch 7, wobei das zweite Glied ein Rohr (22) zum Leiten des Hochdruckströmungsmittels ist und wobei das erste Glied ein Leckagetestsystem (21) ist.