-
Verbindunskupplung mit automatisch sckließbaren Ventilen.
-
Die Erfindung betrifft eine Verbindungskupplung mit automatisch sehiießbaren
Ventilen, die insbesondere bei hydraulischen anlagen zum Verbinden und Trennen von
mediumführenden Leitungen verwendet wird und die aus einer Yupplungshäifte am geberseitigen
Leitungsende und einer Kupplungshälfte am verbraucherseitigen Leitungsende besteht,
wobei im gekuppelten
Zustand die kraft- und formschlüssige Verbindung
der Kupplungshälften durch Verriegelungselemente z. B. Kugeln oder dergleichen oder
durch Verschrauben erfolgt und bei denen in diesem funktionellen Zustand die in
den Kupplungshälften axial verschiebbar angeordneten Ventile gegen Federkraft in
Offenstellung gebracht sind.
-
Verbindungskupplungen dieser Art sind seit längerem bekannt und werden
in Anlagen verwendet, bei denen Anbaugeräte wahlweise angeschlossen und abgetrennt
werden. Der Nachteil dieser Verbindungskupplungen üblicher Bauart liegt darin, daß
bedingt durch die konstruktive Gestaltung das Verbinden der Kupplungshälften nur
im vollständig oder nahezu druckentlasteten Zustand erfolgen kann, so daß die verbraucherseitig
vom Druck bestimmte Funktion nach dem Trennen nicht erhalten bleibt.
-
Erschwerend wirkt sich dieser Nachteil insofern aus, weil andererseits
das im druckbelasteten Zustand mögliche und beabsichtigt oder unbeabsichtigt vorgenommene
Trennen der Kupplungshälften eine Druckentlastung des Verbrauchersystems erforderlich
macht, bevor ein erneutes Verbinden der Kupplungshälften erfolgen kann. Die Druckentlastung
kann jedoch nur durch gewaltsames Öffnen des in der verbraucherseitigen Kupplungshälfte
angeordne-,ten Ventils oder durch Lösen der Leitungsverschraubungen oder durch den
zusätzlichen Einbau eines Ablaßventils vorgenommen werden und bedingt unabhängig
von der Art und Weise, in der die Druckentlastung vorgenommen wird, ein Auslaufen
des Druckmediums, wobei anschließend das verbraucherseitige Leitungssystem entlüftet
werden muß, bevor nach dem Verbinden des geberseitigen und des verbraucherseitigen
Systems mittels der Verbindungskupplung
eine einwandfreie Funktion
erzielt werden kann.
-
Es sind Verbindungskupplungen bekannt, bei denen dieser Nachteil dadurch
ausgeschaltet wird, daß das Ventil der geberseitigen Kupplungshälfte.um den doppelten
Ventilhub s1 + s2 geöffnet werden kann, so daß es von dem unter Druck stehenden
und geschlossenen Ventil der verbrau'cherseitigen Kupplungshälfte gegen Federkraft
axial verschoben und um seinen Öffnungshub s2 eintauchen kann.
-
Sobald geberseitig das System druckbeaufschlagt wird und der Druckausgleich
mit der Verbraucherseite hergestellt ist, wird das verbraucherseitige Ventil vom
geberseitigen Ventil aufgedrückt und der Durchfluß ist freigegeben. Bei dieser Kupplungsausführung
wirken sich Druckschwankungen und Druckstöße jedoch nachteilig aus, weil Axialbewegungen
des in Offenstellung schwimmend gelagerten geberseitigen Ventils ein teilweises
Schließen des druck- und federbelasteten verbraucherseitigen Ventils auslösen und
eine Querschnittseinengung im Durchflußbereich bewirken.
-
Eine andere Ausführung einer Verbindungskupplung, die ein Verbinden
einer druckbelasteten Kupplungshälfte auf der Verbraucherseite mit einer druckentlasteten
Kupplungshälfte auf der Geberseite ermöglicht, besteht aus einer geberseitig angeordneten
zweiteiligen Kupplungshälfte, bei welcher der das Ventil tragende Bereichsteil und
der den Ventilsitz tragende Bereichsteil mittels eines Gewindes miteinander derart
verbunden sind, daß beide Bereichsteile axial zueinander verstellt werden können.
Zum Verbinden mit der druckbelasteten -Kupplungshälfte
müssen die
beiden Bereichsteile der geberseitigen Kupplungshälfte soweit au#seinandergeschraubt
werden, daß das Ventil um den erforderlichen Ventilhub s1 + 52 verschoben werden
kann.
-
Sobald nach dem Verbinden der Kupplungshälften und einer geberseitigen
Druckbelastung der Druck ausgleich im Leitungssystem vorhanden ist und beide Ventile
sich in Offenstellung befinden, müssen die beiden Bereichsteile der gen Kupplungshälfte
auf Anschlag zusammengeschraubt werden, wodurch deren Ventil auf den einfachen Ventilhub
s1 begrenzt wird. Dadurch werden nachteilige Auswirkungen von Druckschwankungen
und Druckstößen ausgeschaltet. Von Nachteil ist bei dieser Kupplungsausführung jedoch,
daß eine zusätzliche manuelle Einstellung des geberseitigen Ventils durch das gegenseitige
Verstellen der Bereichsteile erforderlich ist, um die jeweilige Funktion der Verbindungskupplung
zu erfüllen und daß diese Einstellung meist unter erschwerten Einbauverhältnissen
vorgenommen werden muß und daß diese Einstellung nur mittels eines Werkzeuges erfolgen
kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindungskupplungen
der eingangs beschriebenen Ausführung so zu verbessern, daß die Kupplungshälften
auch dann verbunden werden können, wenn das verbraucherseitige Leitungssystem druckbelastet
ist, wobei die Nachteile ähnlicher Kupplungsausführungen vermieden werden.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Ventil der geberseitigen
Kupplungshälfte um den doppelten Ventilhub s1 + s2 axial verschoben werden kann,
wenn beim Verbinden der Kupplungshälften
das druckbelastete und
in geschlossenem Zustand befindliche Ventil der verbraucherseitigen Kupplungshälfte
in die geberseitige Kupplungshälfte eintaucht. In dieser maximal möglichen Endlage
des geberseitigen Ventils erreicht die Ventilfeder eine Federkraft P1, die um mindestens
den dreifachen Wert über der Federkraft P2 beim Seschlossenen verbraucherseitigen
Ventil liegt.
-
Außerdem weist die Ventilführung des geberseitigen Ventils Radialbohrungen
im Bereich des Ventilschaftes auf, so daß sich bei Druckbeaufschlagung des Systems
ein Stauraum am Ventilende bildet, der bei Offenstellung des Ventils die mechanisch
labile Ventil lage stabilisiert und in Verbindung mit der Ventilfeder das Ventil
gegenüber Druckschwankungen und Druckstößen so fixiert, daß die geöffnete Normallage
beider Ventile erhalten bleibt.
-
Der Erfindungsgedanke ist in der beigefügten Zeichnung erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Verbindungskupplung, bei der die
drucklose Kupplungshälfte auf der Geberseite und die druckbelastete Kupplungshälfte
auf der Verbraucherseite soweit zusammengesteckt sind, bis sich die beiden Ventile
gerade berühren.
-
Fig. 2 eine Schnittdarstellung im gekuppelten Zustand; das Ventil
der druckbelasteten Kupplungshälfte taucht um seinen Ventilhub in die drucklose
Kupplungshälfte ein und verschiebt deren Ventil gegen Federkraft um den doppelten
Ventilhub si + Fig. 3 eine Schnittdarstellung im gekuppelten Zustand,
nachdem
der Druckausgleich zwischen den Kupplungshälften hergestellt ist und beide Ventile
sich in der normalen Offenstellung befinden. Der Stauraum am Schaftende des geberseitigen
Ventils, welcher in Verbindung mit der Ventilfeder das um den Ventilhub axial bewegliche
Ventil in der Offene stellung stabilisiert, ist in dieser Schnittdarstellung erkennbar.
-
In Fig. 1 ist eine aus zwei Kupplungshälften (1 und 2) bestehende
Verbindungskupplung in getrenntem Zustand dargestellt, wobei die Verbinungsausführung
der Kupplungshälften und deren geber- oder verbraucherseitige Anordnung für die
vorliegende Erfindung unwesentlich sind. Die Darstellung zeigt das in der Kupplungshälfte
(2) angeordnete und in einer Ventilführung (3) gelagerte und unter Druckbelastung
p2 stehende Ventil (4) in geschlossener Stellung, wobei der Ventilkopf (4') um den
Ventilhub s2 über die Stirnfläche (2') hinausragt. Das in der drucklosen Kupplungshälfte
(1) in einer Ventilführung (5) gelagerte Ventil (6) befindet sich unter der Belastung
durch die Druckfeder (7) in geschlossener Stellung, wobei der Ventilkopf (6') um
den Ventilhub 51 über die Stirnfläche (1') hinausragt. Die Federkraft P1 der Druckfeder
(7) ist in dieser Ventillage mindestens gleich der Federkraft P2 der Druckfeder
(8) in der Kupplungshälfte (2). Die Ventilführung (5), welche mit einer Bohrung
(9) versehen ist,in der der Schaft (6") des Ventils (6) geführt ist, weist an dem
dem Ventilkopf (6') entgegengesetzten Ende der Bohrung (9) eine oder mehrere Radialbohrungen
(10) auf, die zweckmäßigerweise in einem Win-keli kleiner als 900 zur Bohrungsachse
in
Richtung des Endes der Bohrung (9) angeordnet sind. Die endseitige
Fläche (9') der Bohrung (9) kann zusätzlich mit einer Bohrung (11) versehen werden1
die als Entlüftungsbohrung dient.
-
Fig. 2 zeigt die Stellung des Ventils (4 und 6), wenn die druckbelastete
Kupplungshälfte (2) mit der drucklosen Kupplungshälfte (1) kraft- oder formschlüssig
verbunden ist. Das unter Federdruck P2 stehende und druckbelastete Ventil (4) taucht
mit dem Ventilkopf (4') um den Ventilhub s2 in die Kupplungshälfte (1) ein und drückt
das Ventil (6) um den doppelten Ventilhub s1 + s2 gegen Federkraft P1 auf, wobei
die Federkraft Pl der Druckfeder (7) mindestens den dreifachen Wert der Federkraft
P2 der Druckfeder (8) erreicht.
-
Dabei wird die Federkraft P1 im wesentlichen von der Bedienbarkeit
beim Verbinden der Kupplungshälften bestimmt, da mit steigendem Wert P1 der manuelle
Kraftaufwand zunimmt.
-
Die Offenstellung der Ventile (4 und 6) ist erreicht, wenn, wie aus
Fig. 3 ersichtlich, die Kupplungshälfte (1) druckbelastet wird und der Druckausgleich
Pl = P2 hergestellt ist. Dabei ist der zum öffnen der Ventile (4 und 6) erforderliche
Pumpendruck pO zunächst um den Wert geringer, der sich umgerechnet aus der Differenz
der Federkräfte P1 und P2 der Druckfedern (7 und 8) ergibt.
-
Der Differenzdruck wird außerdem von der vergrößerten druckbeaufschlagten
Fläche beeinflußt, die sich durch den Druckaufbau in der Bohrung (9) durch das Eindringen
des Mediums durch die Radialbohrungen (10) ergibt. Der wesentliche Vorteil
dieser
technischen Lösung liegt jedoch darin, daß die Federkraft P17 P2 in Verbindung mit
der vergrößerten druckbeaufschlagten Fläche im Bereich der Bohrung (9) und dem dabei
auftretenden Druckstau die axiale Stabilisierung des Ventils (6) erwirkt und das
Axialspiel s2 des Ventils (6) eliminiert. Systembedingte Druckschwankungen und Druckstöße
können somit kein Umfunktionieren des Ventils (4) der Kupplungshäfte (2) in ein
Rückschlagventil und die damit verbundene Drosselung oder Absperrung des Durchflußquerschnitts
auslösen.