DE2458359A1

DE2458359A1 - Hochdruck-armatur fuer hydraulikeinrichtungen

Info

Publication number: DE2458359A1
Application number: DE19742458359
Authority: DE
Inventors: Frederick Scott Engelking
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1973-12-26
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1975-07-10
Also published as: JPS5095658A; US3893487A; CA1010798A; GB1495399A; BE823822A

Description

Hamburg, dan 6. Dezember 1974 167474 .1293 UJK

Priorität: 26. Dezember 1973, U.S.A., Pat.Anm.Nr. 428 614

Anmelder:

Caterpillar Tractor Co.
Peoria, 111., U.S.A.

Hochdruck-Armatur für Hydraulikeinrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Armatur, die insbesondere für die Verwendung in Hydraulikeinrichtungen geeignet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Art Schraubeinsatz-Armatur, die einen O-Ring aus elastomerem iYlaterial enthält.

Die meisten bekannten Schraubeinsatz-Armaturen werden mit einem rechtwinkligen Flansch hergestellt, der gegen eine spanabhebend bearbeitete Fläche eines Gehäuses gesetzt wird, das

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eine Geuiindebohrung enthält, mit der das Einsatzgewinde in Eingriff tritt. Bekannte Einrichtungen dieser Art benutzen zur Abdichtung vielfach elastomere O-Ringe, die allgemein in einer Ringrille oder Ulindungsausnehmung angeordnet werden, die in der Nähe des Einsatzflansches ausgebildet sind, liienn dissa Geu/indeeinsätze mit rechtwinkligen Flanschen entsprechend üblichen Drehmomentuierten festgezogen und. den Hochdruckflüssigkeiten innerhalb des Systems ausgesetzt werden, neigen sie dazu, sich mit Bezug auf das Gehäuse in einem Ausmaß axial zu bewegen, das von dem Ausmaß des Festziehens und dem angewendeten Druck abhängt. Die zwischen dem rechtwinkligen Flansch des Einsatzes und dem Gehäuse bestehende Lücke bildet einen Bereich, ' in dan hinein der elastomere O-Ring einzudringen sucht, wenn unter hohem Druck stehende Flüssigkeit durch das Gewinde hindurchwandert. Falls dies eintritt und anschließend der Hydraulikdruck wieder verringert wird, wird der O-Ring vielfach dadurch ernstlich beschädigt, daß das wiederholte Öffnen und Schließen der Lücke eine Art Kneifwirkung ausüben.

Bekannte Kupplungsarmaturen dieser Art sind dargestellt in den US-PS 2 443 187, .3 147 984, 3148 901, 3160 426 und 3 255 916.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für Hochdruck-Hydrauliksysteme geeignete Armatur zu schaffen, welche die Neigung zur Beschädigung des Dichtungsringes beträchtlich vermindert.

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Die Erfindung bezweckt insbesondere, eine Verbesserte Kupplungs- oder Schraubarmatur zu schaffen, die in einem Hochdruck-Hydrauliksystem verwendet werden kann und bei der für die Einwirkung irgendeines vorgegebenen Druckwertes das Ausmaß uie-. sentlich verringert ist, in welchem der O-Ring aus seiner ursprünglichen Lage heraus bewegt und verformt wird.

Eine erfindungsgemäße Armatur weist ein Gehäuse mit einer Gewindebohrung und einer in deren Nähe liegenden Kegelfläche und ferner einen Gewindeeinsatz auf, der in Gewindeeingriff mit der Gewindebohrung tritt und mit einer zweiten Kegelfläche an einem die Dichtung haltenden Flansch versehen ist. Der Einsatz ist außerdem mit einer Ringrinne ausgebildet, in der ein elastomerer Qr-pichtungsring angeordnet ist« UJenn der Einsatz sich mit Bezug auf das Gehäuse und unter dem Einfluß von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit um ein erstes,.vorbestimmtes Ausmaß axial verschiebt, erhält die zwischen der ersten und der zweiten Kegelfläche entstehende Lücke ein zweites, 'vorbestimmtes llflaß, das wesentlich geringer als der erste vorbestimmte liiert ist. Aufgrunddessen verringert sich auch merklich die Möglichkeit und das Ausmaß, daß der Dichtungsring in diese Lücke zwischen den Kegelflächen eindringen kann. ...

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen die Erfindung ausführlich erläutert und dargestellt ist.

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Es zeigen :

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine zum Stand der

Technik gehörende Armatur, Fig. 2 eine der Big* 1 entsprechende Darstellung einer

erf indtingsgemäßen Armatur und Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der

Fig. 2 zur Veranschaulichung der Armatur in einem

unter Druckbelastung verschobenen Zustand.

Eine in Fig. 1 gezeigte, zum Stand dar Technik gehörende Armatur für ein Hochdruck-Hydrauliksystem meist ein Gehäuse 2 auf, das mit einer Gewindeöffnung 3 versehen ist, die den mit Gewinde ausgebildeten Schaftabschnitt eines Einsatzes 4 aufnimmt. Der Einsatz ist mit einer Rinne oder einem Ausnehmungsbereich 5 ausgebildet, in welchem eine elastomere D-Ringdichtung 6 angeordnet ist. Das Gehäuse ist mit einer ersten Anlagefläche 7 versehen, auf die eine zweite Anlagefläche oder ein Flansch 8 des Einsatzes paßt, ufenn dieser auf dem Gehäuse festgezogen wird. Die Flächen 7 und 8 sind in Berührung miteinander, wenn nur wenig oder geringer Druck in dem System herrscht. Falls jedoch auf eine Endfläche 9 des Geuiindeeinsatzes äußerst hoher Hydrauiikdruck einwirkt, bewegt sich der Einsatz axial gegenüber dew Gehäuse derart, daß eine Lücke A zwischen den Flächen 7 und 8 entsteht.

Die Größe dieser Lücke hängt.von dem Druck ab, der auf die Fläche 9 ausgeübt wird-, und ferner von dem Drehmoment, das

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angewendet morden ist, um den Einsatz 4 im Gehäuse 2 festzuziehen. Falls z.B. der Einsatz eine Gewindegröße von 1 7/8" hat und mit einem Drehmoment festgezogen wird, das etwa 120 ± 10 ft·Ib (1 ft'lb = 0,1385 m/kg) beträgt, so bewegt sich der Einsatz axial um 0,003" (0,0762 mm), wenn 6500 psi (457 kp/cm ) auf die Fläche 9 einwirken. Der Einfachheit halber uiird nachfolgend dieselbe Gruppe von UJerten für den markenden Druck, die Gewindegröße und das'festziehende Drehmoment werwendet, um die Vorzüge der Erfindung zu erläutern. Es ist jedoch zu beachten, daß für die Einsätze je nach Größe und Druckeinuiirkung abweichende Drehmoment zum Festziehen angewendet werden müssen.

Aus Fig. 1 ist ohne weiteres zu ersehen, daß die Größe der Lücke A gleich der Größe der Axialbewegung des Einsatzes ist¹ und daß der elastomere O-Ring 6 dazu neigt, im gleichen Umfange in eine solche Lücke auszutreten. Bei Verringerung des auf die Fläche 9 wirkenden Druckes P sucht der Einsatz 4 sich in axialer Richtung auf die Fläche 7 zurückzubewegen, wobei der ausgetretene Teil des Ringes 6 zwischen den Flächen 7 und 8 eingeklemmt wird. Das führt häufig zu ernsten Schäden ari der Dichtung. " " ■

Anhand der Fig. 2 und 3 werden nachfolgend bauliche Einzelheiten und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Konstruktion erläutert. Die erfindungsgemäße Kupplung meist ein Gehäuse auf, das mit einer Gewindebohrung 13 versehen ist, die einen

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Gewindeabschnitt eines Einsatzes 14 aufnimmt. Der Einsatz 14 ist mit einer Rinne 15 versehen, in der ein elastomerer O-Dichtungsring 16, entsprechend dem Ring 6 in Fig. 1, angeordnet ist. Abweichend vom Stand der Technik ist das erfindungsgemäße Gehäuse mit einer Kegelfläche ausgebildet, die durch spanabhebende Bearbeitung an einem äußeren Abschnitt der Gewindebohrung 13 hergestellt ist. Der Einsatz 14 meist ebenfalls eine Kegelfläche 18 auf, die in ihrer Form genau der Fläche 17 entspricht und mit dieser passend in Eingriff treten kann. Der Kegelwinkel (oC), den die Flächen 17 und 18 mit Bezug auf die Bohrungsachse der Armatur bilden, kann irgendein spitzer Winkel seih, beträgt aber vorzugsweise 30 oder weniger.

IYIxt Rücksicht auf das vorstehend ausgeführte Beispiel und bei Benutzung eines Winkels oC von 30 werden die Vorzüge der erfindungsgemäßen Konstruktion ohne weiteres erkennbar. Falls wie in dem ersten Beispiel ein Druck P von 6500 psi auf die Fläche 19 des Einsatzes 14 angewendet wird, der bis zu dem empfohlenen Drehmoment festgezogen warden ist, verschiebt sich der Einsatz axial um die Strecke S, siehe Fig. 3. Gleichzeitig damit entsteht eine Lücke A zwischen den Kegelflächen 17 und LUiθ aus dem ersten Beispiel bekannt ist, beträgt die Größe der axialen Verschiebung S 0,003". Aus den geometrischen Verhältnissen, siehe Fig. 3, ergibt sich, daß die Lücke A dadurch bestimmt werden kann, daß der U/ert von S mit dem Sinus des Winkels (^multipliziert wird. Bei qC = 3.0 beträgt die Lücke A demnach 0,0015". Damit zeigt sich, daß durch Bildung der Kegelflächen

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mit einem Winkel von 30° gegenüber der Achse der Armatur^-. Bohrung die Lücke, BXe-zwischen den aufeinander passenden Flächen der Bestandteile entsteht, und in die der Dichtungsring hineinzudrängen sucht, um 50% verringert ist. Hierin für den UlinkelQiCr ein kleinerer Wert als 30° gewählt wird, wird die Größe der Lücke noch weiter verringert. .

fflit der Erfindung wird demnach für ein Hydrauliksystem eine .... Hochdruckarmatur-geschaffen, die zur Dichtung zwischen ihren Bestandteilen eine übliche elastomere O-Ringdlchtung benutzt und bei der aber die Neigung., einer solchen Dichtung, sich zwischen die Bestandteile zu drängen und durch eine Kneifwirkung, bei DruckveTringerung in dem System beschädigt zu werden, beträchtlich vermindert. .

• - PATENTANSPRÜCHE -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Hochdruck-Kupplungsarmatur mit einem eine Bohrung aufweisenden Gehäuse und einem mit einem Stutzen in die Bohrung eingreifenden Einsatz, wobei Gehäuse und Einsatz mit aufeinanderpassenden Anlageflachen ausgebildet sind, in deren Nähe zum Inneren des Systems hin eins Dichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (17,18) unter einem spitzen Winkel (cC) schräg zur gemeinsamen Achse von Gehäuse (12) und Einsatz (14) stehende Flächen sind.
2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) des Gehäuses (12) zylindrisch ist und der Stutzen (15) des Einsatzes (14) und die Bohrung mit ineinander greifenden Gewinden versehen sind.
3. Armatur nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz einen im Durchmesser gegenüber dem Stutzen (15) verbreiterten Kopfteil aufweist.
4. Armatur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz eine im Durchmesser gegenüber dem Stutzen verringerte Ringrinne zwischen Kopfteil und Stutzen aufweist.
5. Armatur nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (16) ein elastomerer, in der Ringrinne angeordneter Ring ist.

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6. Armatur nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die schräg gestellten Flächen (17,18) Mantelflächen rechtwinkliger Kreiskegelstümpfe sind, deren Scheitel auf der Achse der Armatur liegen.
7. Armatur nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der UJinksl (qC) zwischen 1° und 45° liegt.
8. Armatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (gC) 30° beträgt.

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