DE20116642U1

DE20116642U1 - Kupplungseinrichtung

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Publication number: DE20116642U1
Application number: DE20116642U
Authority: DE
Original assignee: Dart Engineering AG
Current assignee: Dart Engineering AG
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2011-10-12
Also published as: DE20118143U1

Description

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11.10.2001 IV/Ge

Anmelder:

Dart Engineering AG

Bahnhofstraße 25 CH - Zug 6300

Titel:

Kupplungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung mit einem ersten Kupplungselement und ein mit dem ersten Kupplungselement verbindbares zweites Kupplungselement, mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, beispielsweise zur Abdichtung von unter Druck stehenden Systemen Hochdruckkupplungen einzusetzen. Zu den Einsatzgebieten gehören unter anderem pneumatische und hydraulische Geräte, wie etwa Wagenheber und Rettungsausrüstungen. Hierzu werden beispielsweise

• ·

Schnellkupplungen ausgebildet, die üblicherweise aus zwei einander zugeordneten, ineinander greifenden Kupplungselementen bestehen. Um ein Abdichten der zu verbindenden Kupplungselemente zu erreichen, ist es bekannt, Dichtungseinrichtungen vorzusehen, die üblicherweise als O-Ring ausgebildet sind.

Aus der DE-GM 16 95 972 ist eine Schlauchkupplung bekannt, bei der zwei Kupplungsstücke zum Erreichen einer Verriegelung gegeneinander verlagerbar sind. Hierbei wird eine Dichtung, insbesondere ein O-Ring, axiaFund radial verpreßt.

Die Grundproblematik der Dichtungssysteme besteht darin, eine geeignete Dichtungseinrichtung zu schaffen, die gewährleistet, daß bei geringen, mittleren und hohen Drücken den Anforderungen, wie hohe Lebensdauer, Kosteneffizienz und Erfüllung der gültigen derzeitigen Sicherheitsstandards, Rechnung getragen wird.

Einerseits ist es notwendig, daß die Dichtungseinrichtung bei geringen Drücken eine ausreichende Elastizität aufweist, um eine Dichtfunktion zu gewährleisten. Andererseits ist eine höhere Härte der Dichtungseinrichtung erforderlich, wenn Dichtungssysteme für Hochdruckanwendungen zur Ausführung kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der in einfacher Weise eine Dichtheit der Kupplungselemente in allen Druckbereichen erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kupplungseinrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß die Kupplungseinrichtung ein erstes Kupplungselement und ein mit dem ersten Kupplungselement verbindbares zweites Kupplungselement aufweist, wobei das erste Kupplungselement ein eine Druckverbindung freigebbares Rohrschieberelement umfaßt, das an einer Innenwandung des ersten Kupplungselements gegen die Kraft eines Federelementes verlagerbar ist, und zwischen dem Rohrschieberelement und der ersten Kupplungseinrichtung eine Dichteinrichtung angeordnet ist, wobei die Dichteinrichtung wenigstens drei eine unterschiedliche Härte aufweisende Dichtungselemente umfaßt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Dichteinrichtung als ein erstes Dichtungselement zumindest einen elastomeren CD-Ring umfaßt, der nach Kontakt mit dem Medium in niedrigem Druckbereich für die Abdichtung sorgt.

Bevorzugt ist ferner die Anordnung eines dem ersten Dichtungselement nachfolgenden ersten Stützringes, der bei Unterdrucksetzung seine Gestalt in der Geschwindigkeit und der Form ändert, wie es notwendig ist, um das erste Dichtungselement davor zu schützen, daß er sich nicht in den Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Rohrschieberelement verschiebt oder verquetscht wird. Dieser Stützring arbeitet unter Normaldruckanwendungen als Dichtelement und ist härter als das erste Dichtungselement. Vorteilhafterweise besteht der erste Stützring aus einem polymeren Material.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung wird dem ersten Stützring ein zweiter Stützring zugeordnet, der insbesondere eine größere Härte als der erste Stützring aufweist. Er schützt den ersten Stützring bei Hochdruckanwendungen vor unzulässig starker Verformung, insbesondere davor, daß dieser in den Spalt zwischen Gehäuse und Rohrschieberelement gedrückt wird. Der zweite Stützring gewährleistet mit seiner Eigenschaft, der größten Härte, die vollständige Abdichtung des Systems bei Hochdruck-

anwendungen. Vorteilhafterweise besteht der zweite Stützring aus einem polymeren Material.

Vorteilhafterweise schützt der erste Stützring den O-Ring bei Normaldruckanwendungen vor Grübchenbildungen, die bei Wegfall des ersten Stützringes aus folgendem Grund entstehen würden. Da sich der O-Ring bei Normaldruckanwendungen sehr schnell verformt, aber sich der zweite Stützring aufgrund seiner großen Härte vergleichsweise langsam verformt, kann es dazu kommen, daß sich der O-Ring zwischen Rohrschieberelement und Gehäuse verschiebt, so daß es durch Verpressungen zur Grübchenbildung im O-Ring kommt, da der Spalt noch nicht vollständig geschlossen ist.

In bevorzugter Ausgestaltung werden die Dichtungselemente O-Ring, erster Stützring und zweiter Stützring in Reihe in einer Nut, die insbesondere im Rohrschieberelement ausgebildet ist, geführt.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Der Erfindung liegt zusammenfassend der Gedanke zugrunde, eine standardisierte Kupplungseinrichtung mit integrierter Dichtungseinrichtung zu schaffen, mit der die Dichtheit über alle Druckbereiche gleichermaßen gewährleistet werden kann. Die Vorteile liegen in einem breiten Anwendungsbereich und der Möglichkeit der Standardisierung und der Massenproduktion.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung der Kupplungseinrichtung im unge-

kuppelten Zustand und

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Figur 2 eine Schnittdarstellung der Kupplungseinrichtung im gekuppelten Zustand.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Kupplungseinrichtung 100, wobei Figur 1 die Kupplungseinrichtung 100 im ungekuppelten Zustand darstellt und Fi-. gur 2 im gekuppelten Zustand.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kupplungseinrichtung 100 umfaßt im Wesentlichen ein erstes Kupplungselement 10 und ein mit dem ersten Kupplungselement 10 verbindbares zweites Kupplungselement 14, wobei das erste Kupplungselement 10 ein eine Druckverbindung freigebbares Rohrschieberelement 20 umfaßt, das entlang einer Innenwandung 34 des ersten Kupplungselementes 10 gegen die Kraft eines Federelementes 18 verlagerbar ist. Zwischen dem Rohrschieberelement 20 und dem ersten Kupplungselement 10 ist eine Dichteinrichtung 24 angeordnet ist.

Das erste Kupplungselement 10 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 16, aus einem Kugellager 36, aus einer Verriegelungshülse 38, einem Schiebeelement 22 mit zugehörigem Federelement 18 und einem Rohrschieberelement 20, welches die Dichteinrichtung 24 aufnimmt. Auf die weiteren Bestandteile und deren Funktion soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher eingegangen werden, da diese allgemein bekannt sind.

Das Schiebeelement 22 ist axial zur Innenwandung 34 des ersten Kupplungselementes 10 angeordnet. Koaxial zum Schiebeelement 22 befindet sich das Federelement 18, welches sich zwischen dem Gehäuse 16 und dem Rohrschieberelement 20 abstützt. An der Innenwandung 34 liegt das Rohrschieberelement 20 mit seiner Außenwandung an, das die Dichteinrichtung 24 aufnimmt. In dem Rohrschieberelement 20 ist eine Ringnut 26 ausgebildet, in der ein O-Ring 28 sowie ein erster und zweiter Stützring

30, 32 angeordnet sind. In Verlängerung der Achse des Schiebeelementes 22 des ersten Kupplungselementes 10 in Richtung des zweiten Kupplungselementes 14 ist radial im Gehäuse 16 des ersten Kupplungselementes 10 ein Kugellager 36 angeordnet, das von einer Verriegelungshülse 38 umgeben und gesichert ist.

Das zweite Kupplungselement 14 umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 42, einen Stößel 48 und ein Federelement 46. Das Federelement 46 stützt sich zwischen dem Stößel 48 und einem Stößellager 50 ab. Am Außenumfang des Gehäuses 42 ist eine Ringnut 52 vorgesehen, die in noch zu erläuternder Weise mit dem Kugellager 36 des ersten Kupplungselementes 10 korrespondiert.

Die Wirkungsweise der Kupplungseinrichtung 100 ist folgende:

Als Ausgangsposition stellt Figur 1 die Kupplungseinrichtung 100 im ungekuppelten Zustand dar. Beide Kupplungselemente 10, 14 sind durch die vorgespannten Federelemente 18, 46 selbstdichtend.

Die Darstellung des gekuppelten Zustandes der Kupplungseinrichtung 100 ist aus Figur 2 ersichtlich.

Die Kupplung der beiden Kupplungselemente 10, 14 und damit der die Druckverbindung freigebende Zustand erfolgt durch das Einstecken des zweiten Kupplungselementes 14 in das erste Kupplungselement 10. Da die Außenkontur und der Außendurchmesser des zweiten Kupplungselementes 14 mit der Innenkontur und dem Innendurchmesser des ersten Kupplungselementes 10 im wesentlichen korrespondieren, ist eine axial gerichtete Verbindung der Kupplungselemente 10, 14 ohne Verklemmung möglich. Die Stecktiefe des zweiten Kupplungselementes 14 in das erste Kupplungselement 10 wird durch die Konturen der Kupplungselemente 10, 14 bestimmt. In der Verriegelungsstellung rastet das Kugellager 36 des

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ersten Kupplungselementes 10 in die Ringnut 52 des zweiten Kupplungselementes 14 ein. Das Kugellager 36 wird mittels der Verriegelungshülse 38 gesichert.

Bei der axialen Bewegung der Kupplungselemente 10, 14 zueinander kommt es erstens zu einer axialen Kraftübertragung des Stößels 48 auf das Schiebeelement 22 und zweitens zu einer axialen Kraftübertragung der Gehäusestirnfläche 44 des zweiten Kupplungselementes 14 auf das Rohrschieberelement 20. Dadurch wird bewirkt, daß sich der Stößel 48 und das Schiebeelement 22 aus ihrer geschlossenen Position gegen die Vorspannung der Federelemente 18, 46 gerichtet in die offene, die Druckverbindung freigebende Position axial zum Gehäuse 16 verlagern. Parallel dazu verschiebt sich, wie in Figur 2 ersichtlich, das Rohrschieberelement 20 mit der in der Ringnut 26 liegenden Dichteinrichtung 24 parallel zur Innenwandung 34 des Gehäuses 16 in Richtung der wirkenden Kraft, die von der Gehäusestirnfläche 44 des zweiten Kupplungselementes 14 ausgeübt wird.

Nachdem sich erstens das Rohrschieberelement 20 mit integrierter Dichteinrichtung 24 beim Kupplungsvorgang axial zum Gehäuse 16 verlagert hat und zweitens durch axiale Verlagerung des Stößels 48 und des Schiebeelementes 22 das Medium frei strömen kann, ist der geöffnete Zustand erreicht. Ein schnelles Unterdruck-Setzen der Dichteinrichtung 24 ist die Folge. Damit übernimmt die Dichteinrichtung 24 die Abdichtungsfunktion der beiden Kupplungselemente 10, 14.

Zunächst befindet sich der O-Ring 28 in Kontakt mit dem Medium, der für die Abdichtung bei niedrigem Druck sorgt. Bei niedrigem Druck hat der CD-Ring 28 die Eigenschaft, sich so schnell zu verformen und an die Ringnut 26 und das Gehäuse 16 anzupassen, daß eine Abdichtung des Systems erreicht wird. Die nachfolgenden Stützringe 30, 32 haben eine höhere Härte und verformen sich bei niedrigem Druck nur unwesentlich. Der erste

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Stützring 30 stellt in diesem Fall sicher, daß der O-Ring 28 nicht zwischen Rohrschieberelement 20 und Gehäuse 16 gedrückt wird.

Bei Normaldruckanwendungen werden sowohl der O-Ring 28 und der erste Stützring 30 schnell verformt, wobei der erste Stützring 30 jedoch härter als der O-Ring 28, aber wiederum weicher als der zweite Stützring 32 ist. Demzufolge verformt sich der erste Stützring 30 langsamer als der O-Ring 28, aber schneller als der zweite Stützring 32. In diesen Normaldruckanwendungen neigt der erste Stützring 30, der in Niedrigdruckanwendungen ohne Verformung den O-Ring 28 stützt, ebenfalls dazu, in den Spalt zwischen Rohrschieberelement 20 und Gehäuse 16 gedrückt zu werden. Aus diesem Grund ist dem ersten Stützring 30 ein zweiter Stützring 32 in Reihe zugeordnet, um den ersten Stützring 30 zu stützen.

Bei Hochdruckanwendungen übernimmt der zweite Stützring 32 mit der größten Härte und der geringsten Verformungsgeschwindigkeit die Abdichtfunktion, da sowohl der O-Ring 28 und der erste Stützring 30 zu weich sind, um nicht zwischen Gehäuse 16 und Rohrschieberelement 20 gedrückt zu werden.

Der ungekuppelte Zustand wird durch Herausziehen des zweiten Kupplungselementes 14 aus dem ersten Kupplungselement 10 erreicht. Durch das Lösen der Verbindung werden sowohl der Stößel 48 des zweiten Kupplungselementes 14 als auch das Schiebeelement 22 und das Rohrschieberelement 20 des ersten Kupplungselementes 10 infolge der Vorspannung der Federelemente 18, 46 wieder in ihre Ausgangsposition zurückverschoben und dichten jedes Kupplungselement 10, 14 für sich ab.

Die Dichteinrichtung 24, gelagert in der Ringnut 26 des Rohrschieberelementes 20, bestehend aus dem O-Ring 28, dem ersten Stützring 30 und dem zweiten Stützring 32, wird ebenfalls aufgrund der Vorspannung des

Federelementes 18 axial zum Gehäuse 16 in seine Ausgangsposition zurückverschoben. Dabei werden die Dichtungselemente 12, ausgehend vom beaufschlagten Druck, rückverformt und nehmen einen dem Umgebungsdruck entsprechenden Zustand an.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 erstes Kupplungselement 12 Dichtungselemente 14 zweites Kupplungselement 16 Gehäuse 18 Federelement 20 Rohrschieberelement 22 Schiebeelement 24 Dichteinrichtung 26 Ringnut 28" O-Ring 30 erster Stützring 32 zweiter Stützring 34 Innenwandung 36 Kugellager 38 Verriegelungshülse 42 Gehäuse 44 Gehäusestirnfläche 46 Federelement 48 Stößel 50 Stößellager 52 Ringnut 100 Kupplungseinrichtung

Claims

1. Kupplungseinrichtung (1000) mit einem ersten Kupplungselement (100) und einem mit dem ersten Kupplungselement (100) verbindbaren zweiten Kupplungselement (10), wobei das erste Kupplungselement (100) ein eine Druckverbindung freigebbares Rohrschieberelement (20) umfaßt, das entlang einer Innenwandung (34) des ersten Kupplungselementes (100) gegen die Kraft eines Federelementes (18) verlagerbar ist und zwischen dem Rohrschieberelement (20) und einem Gehäuse (16) eine Dichteinrichtung (24) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteinrichtung (24) wenigstens drei eine unterschiedliche Härte aufweisende Dichtungselemente (12) umfaßt.

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente (12) in Reihe in einer Ringnut (26) des Rohrschieberelementes (20) angeordnet sind.

3. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des Druckabfalls, die Dichtungselemente (12) mit der höheren Härte angeordnet sind.

4. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Dichtungselement (12) bevorzugterweise ein O-Ring (28) ist.

5. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Dichtungselement (12) ein erster Stützring (30) für das erste Dichtungselement (12) ist.

6. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Dichtungselemente (12) angeordnet sind.

7. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Dichtungselement (12) ein . zweiter Stützring (32) für den ersten Stützring (30) ist.

8. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stützring (32) eine größere Härte als der erste Stützring (30) aufweist.

9. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stützring (30) im Querschnitt betrachtet im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist.

10. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stützring (32) im Querschnitt betrachtet im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist.

11. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrschieberelement (20) des ersten Kupplungselementes (100) durch eine von einer Gehäusestirnfläche (44) des zweiten Kupplungselementes (10) aufgebrachte Schubkraft, gegen die Kraft des Federelementes (18) axial an der Innenwandung des Gehäuses (16) des ersten Kupplungselementes (100) verschiebbar gelagert ist.

12. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schiebeelement (22) des ersten Kupplungselementes (100) durch eine von einem Stößel (48) des zweiten Kupplungselementes (10) aufgebrachte Schubkraft gegen die Kraft des Federelementes (18) zum Freigeben der Druckverbindung axial zum Gehäuse (16) des ersten Kupplungselementes (100) verschiebbar gelagert ist.

13. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Federelement (18) des ersten Kupplungselementes (100) einerseits am Gehäuse (16) und andererseits an dem Rohrschieberelement (20) abstützt.

14. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (48) des zweiten Kupplungselementes (10) im gekuppelten Zustand eine Schubkraft auf das Schiebeelement (22) des ersten Kupplungselementes (100) aufringt und gegen die Kraft eines Federelementes (46) axial in einem Gehäuse (42) des zweiten Kupplungselementes (10) verschiebbar gelagert ist.

15. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (46) des zweiten Kupplungselementes (10) einerseits an dem Stößel (48) und andererseits an einem Stößellager (50) abgestützt ist.

16. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dichtungselement (12) ein Elastomer ist.

17. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stützring (30) aus einem polymeren Material besteht.

18. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stützring (32) aus einem polymeren Material besteht.