DE2320814C3 - Vorrichtung zum Verbinden zweier Druckmittelleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Diuckmittelleitungen, mit seinem Muffenteil und mit einem Steckteil, die beide jeweils ein den Strömungsquerschnitt freigebendes oder absperrendes Hauptventil aufweisen, wobei jeweils ein Schließteil eines Hatirctventils mit einem zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, und mit einem Druckausgleichventil, das beim Herstellen der Verbindung durch eine mechanische Kupplung zwischen den Schließteilen beider Hauptventile geöffnet wird und dabei einen den einen Schließteil durchsetzenden Durchlaß freigibt, wobei dai Druckausgleichsventil ein in den Durchgang dieses Schließteils eingesetztes, federbeaufschlagtes Kugelventil ist. ft.s

Derartige Vorrichtungen werden vielfach als Schnellkupplungen für Druckmittelleitungen verwendet. Damit beim Zusammensetzen von Kupplungsteil Diese Konstruktion hat mehrere Nachteile, von denen einer darin besteht, daß der Strömungsquerschnitt des Durchlasses für das Ausgleichsmedium in dem einen Schließteil durch den Stößel des Druckausgleichsventils stark verkleinert wird. Der Ausgieichsdruck kann sich deshalb nur sehr langsam aufbauen. Besonders nachteilig ist aber auch der mit der Herstellung verbundene Aufwand, der durch das Bearbeiten der Stößel und insbesondere durch die erforderliche Härtung derselben erheblich erhöht wird. Nachteilig ist ferner die Tatsache, daß der zum Schließen des Ausgleichsventils und zum Schließen des Hauptventils erforderliche Federdruck von einer einzigen Feder aufgebracht wird, so daß sich diese Druckkräfte nicht unabhängig voneinander einstellen lassen.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art dient als Druckausgleichsventil ein federbelastetes Kugelventil, das zwar im Schließteil angeordnet ist, dessen Ventilkugel jedoch nicht unmittelbar beim Herstellen der Verbindung durch die mechanische Kupplung von seinem Sitz abgehoben wird. Es ist vielmehr zur Kraftübertragung die Anwendung eines in einem axialen Führungskanal angeordneten Stöbeis oder zweier in diesem Kanal hintereinander angeordneter Kugeln erforderlich, während der eigentliche Strömungsweg für den Entlastungsdruck durch eine zusätzliche Bohrung bewirkt werden muß, die mit der axialen Richtung einen Winkel von etwa 60° bildet. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß mit dem Führungskanal für den Stößel bzw. die Kugeln und der zusätzlichen Bohrung als Durchlaß für den Entlastungsdruck zunächst ein besonderer zusätzlicher Aufwand bedingt ist, der die Herstellung erschwert. Darüber hinaus steht aber auch für den Entlastungsdruck zwischen dem Sitz der Ventilkugel und der freien Außenseite des Schließteils ein nur sehr enger Strömungsquerschnitt zur Verfügung. Die Druckentlastung kann deshalb nur

sehr langsam erfolgen, was ebenfalls nachteilig ist. Es sind außerdem zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, d?ß entweder der Stöße! oder die Kugeln nach dem Hineindrücken in den Schließteil und dem Abheben der Vcntilkugel von ihrem Sitz den Mündungsquerschnitt der als Durchlaß dienenden Bohrung ganz oder teilweise blockieren.

Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich bei wesentlich vereinfachter Herstellung und sicherer Betriebsweise ein größerer und besserer Strömungsweg für den Entlastungsdruck erreichen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die mechanische Kupplung durch eine in die Stirnseite des anderen Schließteils teilweise eingelassene Druckkugel gebildet ist, die an der Ventilkugel angreift, daß als Halterung für die Ventnkugei ein durchbohrter Kugefbock dient, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Durchlasses entspricht und größer ist als der Durchmesser der Ventilkugel, und daß der Kugelbock an seiner der Ventilkugel zugewandten Seite axiale Arme aufweist, deren Enden als Kugelsitz ausgebildet sind und zwischen denen das Druckmedium an der Druckkugel vorbei zum Ventilsitz des Druckausgleichsventils gelangt.

Auf Grund dieser Ausbildung hat die vorgeschlagene Vorrichtung den Vorteil, daß sich das als Druckausgleichsventil dienende Kugelventil in sehr einfache!¹ Weise im Schließteil anordnen läßt, und zwar derart, daß die Druckkugel im gegenüberliegenden Schließteil unmittelbar an der Ventilkugel angreifen kann. Hierbei ergeben sich verhältnismäßig große Strömungsquerschnitte für den Entlaslungsdruck, der sich ohne besondere Umleitungen in axialer Richtung ausbreiten kann. Einfach ist auch die Herstellung, denn eine Druckkugel läßt sich billiger hei stellen und einsetzen als ein Stößel von anderer Form, während auch der das Druckausgleichsventil enthaltene Schließteil zur Unterbringung desselben nur eine einzige axiale Bohrung erhalten muß, in die die Ventilkugel, der Lagerbock und die Feder nur eingeschoben zu werden brauchen.

Auch kann der Ventilsitz für die Ventilkugel durch eine kegelstumpfförmige Querschnittsverengung des Durchlasses und durch einen an diese in Richtung auf die Stirnfläche des Schließteils anschließenden zylindrischen Querschnittsteil gebildet sein, dessen lichter Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Ventilkugel. Hierdurch erhält der als Auflage für die Ventilkugel erforderliche Sitz des Druckausgleichsventils im Bereich des Überganges zwischen der kegelstumpfförmigen Querschnittsverengung und dem zylindrischen Teil eine möglichst wenig scharfkantige Form, die einen guten Sitz der Ventilkugel gewährleistet. Ist nämlich die Form des Ventilsitzes an dieser Stelle zu scharfkantig, so entsteht bei der Herstellung häufig ein Grat, der die Dichtigkeit am Ventilsitz nachteilig beeinflußt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zwischen dem zylindrischen Querschnittsteil und der Stirnflächenebene eine kegelstumpfförmige Querschnittserweilerung vorgesehen ist; deren Größe kann so bemessen werden, daß die Druckkugel beim Abheben der Ventilkugel von ihrem Sitz einen ausreichend großen Strömungsquerschnitt freiläßt.

Eine günstige Ausführungsl'orm ist gegeben, wenn sich die die Ventilkugcl in ihrer Schließstellung haltende Feder an dem das Druckausgleichsventil enthaltenden Schließteil abstützt. Hierzu kann zweckmäßig in den Durchlaß eine von der der Stirnfläche des Schließteils gegenüberliegenden Seite desselben her eingesetz te Hülse dienen, die zweckmäßig eine mit einem Außengewinde versehene Gewindehülse ist. Diese wird in ein entsprechendes Innengewinde des Durchlasses eingeschraubt, so daß sich durch Drehen der Hülse die Federkraft bzw. die Schließkraft des Druckausgleichsventils einfach einstellen läßt. Das der Ventilkugel zugewandte Ende der Feder kann sich wiederum auf dem Kugelbock abstützen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die axialen Arme des Kugelbocks an ihrer Innenseite mit Schrägflächen versehen sind, auf denen die Ventilkugel aufliegt; diese erhält hierdurch einen guten Sitz gegenüber dem Lagerbock.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Stirnfläche zumindest eines der Schließteile mit radialen Rillen oder Nuten versehen ist, durch die das Druckmittel bei aneinanderstoßenden Stirnflächen der Schließteile in den außerhalb derselben liegenden Bereich gelangen kann. Während bei einem verhältnismäßig langsamen Zusammenführen von Muffenteil oder Steckteil der Druckausgleich bereits erfolgt ist, bevor die Stirnflächen der Schiießteile aneinander anliegen, könnte bei schnellem Zusammenführen die Zeit vor dem endgültigen Aneinanderliegen der Schließteile zu kurz sein, um den bestmöglichen Druckausgleich zu gewährleisten.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung in Form zweier Teilschnitte, von denen eine die geschlossene und eine die geöffnete Stellung der Vorrichtung darstellt,

F i g. 2 in schematischer Darstellung, teilweise als Schnitt die beiden Schließteile mit dem Druckausgleichsventil in geschlossener Stellung,

Fig.3 in schematischer Darstellung, teilweise als Schnitt die Schließteile bei geöffneter Stellung des Druckausgleichsventils,

F i g. 4 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Darstellung nach F i g. 2,

F i g. 5 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Darstellung nach F i g. 3.

Die Vorrichtung hat ein Steckteil 10 mit einem Ventilkörpereinsatz U sowie einen Muffenteil 12 mit einem Ventilkörpereinsatz 13. Der Ventilkörpereinsatz 11 ist innerhalb des Steckteils 10 axial verschiebbar und wird in Richtung auf den Austritt des Sleckieils 10 von einer Feder 14 beaufschlagt. Hierbei wird der Ventilkörpereinsatz 11 gegen einen Schließteil 15 gedrückt, der zentrisch innerhalb des Ventilkörpereinsatzes 11 angeordnet und in dieser Lage mittels einer Halterung 16 fixiert ist, an der sich auch die Feder 14 abstützt. Der Schließteil 15 ist kegelstumpfförmig und hat an der als Dichtfläche dienenden Mantelfläche eine Ringnut 17, in die eine Ringdichtung 18 eingelegt ist. Letztere liegt an einer den Ventilsitz bildenden kegeligen Innenfläche des Ventilkörpereinsatzes Il dichtend an.

Der Muffenteil 12 hat einen ebenfalls zentral angeordneten Schließteil 19, der in axialer Richtung verschiebbar in einer Halterung 20 geführt ist. Mittels einer sich an der Halterung 20 abstützenden Feder 21 wird der Schließteil 19 gegen eine entsprechende kegelige Fläche des feststehenden Ventilkörpereinsatzes 13

gedrückt, wobei eine in eine Ringnut 22 des Schlicßtcils 19 eingelassene Ringdichtung 23 an der den Ventilsitz bildenden kegeligen Fläche zur Anlage kommt.

Bei der im oberen Teil der F i g. 1 gezeigten Relalivslcllung zwischen Steckteil 10 und Muffenteil 12 liegen beide Schlicßteilc 15 und 19 auf ihren Sitzen auf, so daß beide Ventile geschlossen sind und der Steckteil 10 und der Muffenteil 12 voneinander gelrennt weiden können. Wird zum Herstellen der Verbindung der Steckteil 10 weiter in den Muffenteil 12 hineingeschoben, so vcrschiebt der feststehende Ventilkörpereinsatz 13 im Muffenteil 12 den Venlilkörpereinsatz 11 im Steckteil 10, wobei sich die Feder 14 zusammendrückt. In entsprechender Weise wird der Schließteil 19 durch den feststehenden Schließtcil 15 des Steckteils 10 weiter in den Ventilkörpereinsatz 13 hineingeschoben, wobei sich die Feder 21 zusammendrückt. Dies ist im unleren Teil der F i g. 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß jetzt beide Schlicßteile 15 und 19 von ihren Sitzen abgehoben haben und der Strömungsweg freigegeben ist. In dieser Stellung werden der Steckteil 10 und der Muffenteil 12 in geeigneter Weise miteinander verriegelt, was hier nicht dargestellt ist. Im übrigen dienen noch weitere Ringdichtungen 24 zum Abdichten jeweils des Ventilkörperseinsalzes 11 bzw. des Ventilkörpereinsatzes 13 gegenüber der Innenwandung des Steckteils 10.

In den F i g. 2 und 3 sind jeweils nur die Schließteile 15 und 19 dargestellt. Die Stirnfläche des Schließteils 15 hat eine Sackbohrung 25, in die eine Druckkugcl 26 so eingesetzt ist, daß sie mit etwa einem Viertel ihres in axialer Richtung der Vorrichtung liegenden Durchmessers aus der Stirnfläche herausragt. Ferner sind in die Stirnfläche des Schließteils 19 radiale Nuten 27 eingelassen.

Der Schließteil 19 hat einen in axialer Richtung durchgehenden Durchlaß 28 von kreisförmigem Querschnitt, wobei die Eingangsseite des Durchlasses 28 ein Innengewinde 29 aufweist, in das eine mit Außengewinde versehene Hülse 30 eingeschraubt ist; letztere ist mit einem Schlitz 31 zum Ansetzen eines Schraubenziehers versehen. Durch die Hülse 30 wird der Querschnitt des Durchlasses 28 so weit verkleinert, daß eine Ringfläche als Auflage für eine Feder 32 geschaffen wird. Die Feder 32 ist eine Schraubenfeder mit einem lichten Innenquerschnitt von etwa der selben Größe wie der lichte innere Querschnitt der Hülse 30. Etwa die gleiche Größe hat auch der innere lichte Querschnitt einer Bohrung 33 in einem Kugelbock 34. Dieser ist im Durchlaß 28 in axialer Richtung verschiebbar gehalten, wobei an seinem einen Ende die Feder 32 aufliegt, während er an seinem gegenüberliegenden Ende vier sich in axialer Richtung erstreckende Arme 34a aufweist, auf denen sich eine Ventilkugel 35 abstützt. Die Arme 34,i haben nach innen geneigte Schrägflächen 346, die einen entsprechenden Sitz für die Ventilkugel 35 bilden und diese auch in radialer Richtung ausreichend führen. Der Durchlaß 28 geht ein Stück vor der Stirnfläche des Schlicßleils 19 in eine Querschnittsverengung 36 über, an die zur Stirnfläche hin ein zylindrischer QuerschnilIsteil 37 anschließt. Dieser wiederum gehl in eine kcgelstumpfförmige Querschnittserweiterung 38 über, die in der Stirnfläche des Schließteils 19 mündet.

Die Querschnittsverengung 36 und der anschließende Teil des Querschnittsteils 37 bilden den Sitz für die Ventilkugel 35, wobei der Übergangswinkcl zwischen dem Kugelstumpfförmigen und dem zylindrischen Teil etwa 120° beträgt. Auch bei großen Druckwerten gewährleistet dieser Sitz eine einwandfreie Abdichtung. Die axiale Länge des zylindrischen Querschnittsteils 37 und der anschließenden Querschnittserweiterung 38 werden unter Berücksichtigung des Durchmessers der Druckkugel 26 derart gewählt, daß, wie aus F i g. 5 erkennbar, ein ausreichend großer Strömungsquerschnitt frei bleibt und natürlich jede Berührung der Druckkugel 26 mit dem Querschnittsteil 37 oder der Querschnittserweiterung 38 vermieden wird. Die Arme 34a bewirken eine einwandfreie radiale Führung auch bei der Öffnungsstellung nach F i g. 5, so daß die Ventilkugel 35 nicht zur Seite hin ausbricht.

In der in Fig.4 gezeigten Stellung der Schließteile 15 und 19 zueinander ist das Druckausgleichsventil noch geschlossen. Die Stirnflächen der Schließteile 15 und 19 haben einen bestimmten Abstand voneinander. Wenn bei einer Annäherung der Schließteile 15 und 19 aneinander dieser Absland verhältnismäßig langsam überwunden wird, reichen sowohl die Größe des von der Ventilkugel 35 bereits vor Berührung der Stirnflächen freigegebenen Auslaßquerschnittes und die Auslaßzeit aus, um die für einen Druckausgleich erforderliche Menge an Druckmedium hindurchtreten zu lassen. Aber auch bei einem Anliegen der Stirnflächen der beiden Schließteile 15 und 19 aneinander wird die Querschnittserweiterung 38 am Schließteil 19 nicht vollständig verschlossen, sondern es kann weiter Druckmedium durch die Nuten 27 in radialer Richtung austreten. Damit ist der Druckausgleich nicht mehr abhängig von der Beta tigungsgeschwindigkeil.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden zweier Druckmitleileitungen, mit einem rviuffenieil und mit einem Steckteil, die beide jeweils ein den Strömungsquerschnitt freigebendes oder absperrendes Hauptventil aufweisen, wobei jeweils ein Schließteil eines Hauptventils mit einem zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, und mit einem Druckausgleichsventil, das beim Herstellen der Verbindung durch eine mechanische Kupplung zwischen den Schließteilen beider Hauptventile geöffnet wird und dabei einen den einen Schließteil durchsetzenden Durchlaß freigibt, wobei das Druckausgleichsventil ein in den Durchlaß dieses Schließteils eingesetztes, federbeaufschlagtes Kugelventil ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplung durch eine in die Stirnseite des anderen Schließteils (15) teilweise eingelassene Druckkugel (26) gebildet ist, die an der Ventilkugel (35) angreift, daß als Halterung für die Ventilkugel (35) ein durchbohrter Kugelbock (34) dient, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Durchlasses (28) entspricht und größer ist als der Durchmesser der Ventilkugel (35), und daß der Kugelbock (34) an seiner der Ventilkugel zugewandten Seite axiale Arme (34a) aufweist, deren Enden als Kugelsitz ausgebildet sind und zwischen denen das Druckmedium an der Druckkugel (35) vorbei zum Ventilsitz (36) des Druckausgleichsventils gelangt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem zylindrischen Querschnittsteil (37) des Durchlasses (28) und der Stirnflächenebene eine kegelstumpfförmige Querschnittserweiterung (38) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Arme (34a) an ihrer Innenseite mit Schrägflächen (346) versehen sind, auf denen die Ventilkugel (35) aufliegt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche zumindest eines der Schließteile (15) mit radialen Rillen oder Nuten (27) versehen ist, durch die das Druckmittel bei aneinanderstoßenden Stirnflächen der Schließteile (14, 19) in den außerhalb derselben liegenden Bereich gelangt.

und Steckteil nur eine möglichst geringe Kraft erforderlich ist, insbesondere damit n.cht der Betriebsmmeldrack oder ein eventuell noch anstehender Restdruck hierbei überwunden werden muß wird em Druckaus- «leichsventil mit einem wesentlich geringeren Durchfaßquerschnitt als dem eigentlichen Strömungsquerschnitt bzw. dem druckbeaufschlagten Querschnitt vorgesehen, nach dessen Öffnen Druckmittel auch auf die jeweils andere Seite des oder der druckmittelbeaufschlagten Schließteile gelangen kann.

Bei einer bekannten Vorrichtung hat der e.ne Schließteil einen Durchlaß, durch den sowohl das Ausaleichsmedium hindurchtritt als auch em Stößel fur den Schließteil des Druckausgleichsventils geführt ist, wobei dieser Schließteil tellerförmig ausgebildet ist und die der Ventilmündung gegenüberliegende innere Öffnung des Durchlasses im Schließt«! freigibt oder SDerrt Eine den Schließteil des Hauptventils auf seinen Ventilsitz drückende Feder ist so angeordnet, daß sie über den Schließteil des Druckausgleichventil an dem erstgenannten Schließteil angreift, so daß sie sowohl das Hauptventil als auch das Druckausgleichventil schließt Der Schließteil des diesem Hauptventil gegenüberliegenden Hauptventils hat ebenfalls einen Stößel, der beim Zusammenführen von Muffenteil und Steckteil mit dem Stößel des Druckausgleichventil in Berührung kommt und über diesen den Schließteil des Druckausgleichsventils von seinem Sitz abhebt, so daß das Ausgleichsmedium in den Bereich zwischen den beiden Schließteilen der beiden Hauptventile gelangen