DE2546442C2 - Kupplung für Strömungsmittel-Leitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Strömungsmittei-Leitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine derartige Kupplung für Strömungsmittel-Leitungen ist aus der CH-PS 1 29 968 bekannt. Diese Kupplung weist Rückschlagventile auf, die durch eine dort als Zwischenstück bezeichnete Druckstange betätigbar sind. Das dortige Zwischenstück ist nur an extrem kurzen Führungsflächen geführt. Eine derartige Führung ist aber sehr verkantungs- und damit verklemmungsgefährdet. Dies ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit nachteilig, denn ein Verklemmen des Zwischenstückes führt bei der aus der CH-PS 29 968 bekannten Konstruktion dazu, daß das zugehörige Rückschlagventil nicht schließen und das möglicherweise unter hohem Druck stehende Strömungsmittel frei austreten kann.

Insbesondere bei der Verwendung einer derartigen Kupplung in Präzisionsmeßinstrumenten ist es erforderlich, daß das Rückschlagventil definiert, exakt und zuverlässig schließt.

Ferner ist aus der US-PS 27 30 380 eine Kupplung für Hochdruck-Strömungsmittelleitungen bekannt, dis zwei Rückschlagventile aufweist, die von einer Druckstange steuerbar sind.

Die dortige Druckstange wird in einer Führung axialbeweglich geführt. Ein Querstift soll hierbei verhindern, ίο daß die Druckstange bei Offenstellung der Kupplung aus der Führung herausgleitet In der Kupplungsstellung liegt der Querstift jedoch an keiner Anschlagfläche an und vermag keine verklemmungssichere Führung zu gewährleisten. Vielmehr neigt auch die aus der US-PS 27 30380 bekannte Kupplung zu Verklemmungen, insbesondere da die Druckstange nur in einer geringen Länge geführt wird und insofern bereits aufgrund der Führungsgeometrie zu Verklemmungen neigt.

Ferner ist aus der DE-PS 6 72 574 eine Kupplung für Rohrleitungen bekannt, die anstelle einer Druckstange ein Rohr mit einem zentralen Strömungskanal aufweist. Dieses Rohr ist in einer eine Führung bildenden Bohrung geführt. Die axiale Führung erfolgt federbelastet, ohne daß dafür Sorge getragen ist, daß das Rohr in allen Betriebszuständen stets verkiemmungsfrei gleiten kann. Insbesondere, wenn der Einfluß unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zum Tragen kommt, besteht bei dieser nus der DE-PS 6 72 574 bekannten Konstruktion die Gefahr, daß Verklemmungen auftreten und so kein gleichmäßiges Schließen der Ventile gewährleistet ist.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die für den Anschluß von Meßgeräten geeignet ist und ohne größeren konstruktiven Aufwand ein sicheres und gleichmäßiges Öffnen und ein sicheres Schließen der beiden Rückschlagventile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weitcrbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erfindungsgemäße Lösung für Schnellkupplungen von Druckmeßgeräten verwendet wird. Dadurch, daß beide Ventile stets gleichmäßig geöffnet werden, ist eine für eine genaue Messung erforderliche Verbindung mit der Druckleitung sichergestellt, die stets einen gleichen und definierten Strömungswiderstand aufweist

Besonders vorteilhaft ist es zudem, daß die erfindungsgemäße Kupplung auch in einem rauheren Industriemilieu verwendbar ist und dennoch — auch unter erschwerten Umweltbedingungen — eine sichere und insbesondere leckfreie Ausgestaltung des Kupplungselementes sowohl beim Zusammenführen als auch beim Trennen der Verbindung gewährleistet ist.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt der unterschiedlichen Teile der erfindungsgemäßen Kupplung in nicht ganz zusammengeführtem Zustand;

Fig.2 einen Schnitt der Ausführungsform gemäß Fi g. 1, wobei die unterschiedlichen Teile der Kupplung sich jedoch in zusammengeführtem Zustand befinden;

Fig. 3a in Ansicht von oben eine Druckstangc mil b5 allen Einzelheiten,

Fig. 3b in Ansicht vom Ende die Druckslange nach F i g. 3a,

F i g. 3c—3d in Ansichten vom Ende modifizierte Aus-

Formungen der Druckstange nach F i g. 3a,

F i g. 4a in Ansicht von oben und im Durchschnitt eine Haltehülse für die Druckstange und Fig. 4b in Ansicht vom Ende die Hülse nach Fig. 4a. In den Figuren sind die einander entsprechenden Tei-Ie mit denselben Bezugszeichen versehen.

In F i g. 1 ist ein Anschlußkörper oder erster Teil mit 1 bezeichnet. Der Anschlußkörper ist an seinem einen Ende mit einem Gewindestück 2 versehen, womii der Keeper an ein nicht gezeigtes, druckprüfendes Meßgerät anschließbar ist F i g. 1 zeigt auch einen Anschlußnippel oder zweiten Teil 3, der gleichfalls an seinem freien Ende mit einem Gewindestück 4 versehen ist, womit der betreffende Teil in ein nicht gezeigtes und zu einem System aktueller Art gehörendes Rohr, Anschlußelement ο. dgl. so einschraubbar ist, daß der Nippel im betreffenden System als Meßpunkt dient Der Körper 1 ist mit einem Führungsteil 5 für den Anschlußnippel 3 versehen, damit dieser auf einen entsprechenden Teil des Nippels geschoben werden kann. Fig. 1 zeigt den Fall, wenn der Teil 1 teilweise auf den Nippel geschoben ist, so daß die betreffenden Teile noch nicht ihre zusammengeführte Lage eingenommen haben, wo der Körper 1 mittels einer Außenhülse 6 an den Anschlußnippel verriegelt werden kann.

Die erwähnte Verriegelung kann auf eine an sich bekannte Weise durch Sicherungskugeln erfolgen und ist von der Erfindung nicht betroffen.

Der erste Teil 1 ist mit einem ersten Kanal 7 versehen, in welchen ein erster Verschluß in Form einer Kugel 8 angeordnet ist, welche Kugel im unaktivierten Zustand des Verschlusses mittels einer Schraubenfeder 10 an den Sitz 9 gedrückt wird. Die Feder 10 wird mit einer Halteschraube 11 am Platze gehalten, welche Schraube in ein Gewindeloch am Ende des Gewindestückes 2 einschraubbar ist. Die Halteschraube 11 ist mit einem zentralen durchgehenden Loch 12 versehen, durch welches das Medium zwischen dem betreffenden, zum Meßgerät gehörenden Element und dem ersten Kanal 7 passieren kann, wenn der Verschluß 8 aktiviert ist.

Der zweite Teil umfaßt in entsprechender Weise einen zweiten Kanal 13 und einen zweiten Verschluß in Form einer Kugel 14, die von einer Schraubenfeder 16 an einen Sitz 15 gedrückt wird, welche Feder mittels einer Halteschraube 17 am Platze gehalten wird. Die Schraube 17, die in ein Gewindeloch am Ende des Gewindestückes 4 einschraubbar ist, hat ein zentrales, durchgehendes Loch 18, durch welches das Med^:um bei Aktivierung des zweiten Verschlusses passieren kann.

Um eine sichere Errichtung von der Verbindung zwisehen dem ersten und dem zweiten Kanal durch eine einzige Zusammenführung von den Teilen 1 und 3, der Größen der Verschließkräfte in den Verschlüssen ungeachtet, zu ermöglichen, wird eine Druckstange oder ein Druckstift 19 ausgenutzt. Die erwähnten Verschließkräfte sind teils von den Federn 10 und 16, teils von den in den ersten und zweiten Kanälen herrschenden Drükken abhängig und können also in einer und derselben Vorrichtung von Anschlußfall zu Anschlußfall variieren.

Die Druckstange 19 wird in F i g. 3a—3d gezeigt, und aus den Figuren geht hervor, daß die Stange in ihrer Längsrichtung in vier verschiedene Teile aufgeteilt ist, welche hier als erster Teil 20, zweiter Teil oder Auskragung 21, dritter oder geschwellter Teil 22 und vierter Teil 23 benannt sind. Die Teile sind mit verschiedenen Querschnittsflächen ausgeführt, wobei jedoch im Beispiel dem ersten und dem vienen Teil gleich große Querschnittsflächen zugeteilt sind. Die Endfläche 24 des ersten Teils soll mit dem ersten Verschluß und die Endfläche 25 mit dem zweiten Verschluß zusammenwirken, wenn der erste und der zweite Teil der Vorrichtung zusammengeführt werden. Die Druckstange 19 ist im ersten Teil 1 der Vorrichtung in ihrer Längsrichtung ein wenig verschiebbar angeordnet. Die totale Verschiebung der Stange ist durch die Ausnehmung 26 (Fi g. 1) im ersten Teil 1 bestimmt, in welcher Ausnehmung sich der zweite Teil oder die Auskragung 21 bewegt. Die Erstreckung der erwähnten Ausnehmung in der Längsrichtung des Teiles 1 ist größer als die entsprechende Länge des zweiten Teiles der Druckstange (siehe unten). Der zweite Teil 21 ist mit einer kombinierten Anschlag- und Gegenhaltefläche 27 ausgeführt, die für Zusammenwirkung mit einer entsprechenden Fläche in der erwähnten Ausnehmung 26 bei Zusammenführung von den Teilen 1 und 3 bestimmt ist. Bei Zusammenführung der Teile wird die Stange vom zweiten Teil 3 verschoben, teils durch die Kugel 14, welche an die genannte Endfläche 25 wirkt, teils durch eine ßeeinffussungsfläche 28, die mit einer entsprechenden Fläche 29 am Ende des dritten Teiles 22 der Druckstange zusammenwirkt.

Wenn der Zustand nach Fig. 1 betrachtet wird, geschieht das Öffnen der Kanäle durch die Druckstange 19 wie nachstehend. Wenn die Teile 1 und 3 in ihre völlig zusammengeführte Lage verschoben werden, wird die Stange, abhängig von den Verschließkräften der Verschlüsse, entweder von der Kugel 14 oder von der Beeinflussungsfläche 28 in der Richtung nach der der kombinierten Anschlag- und Gegenhaltefläche 27 entsprechenden Fläche in der Ausnehmung 26 verschoben. Die Fläche 27 und die entsprechende Fläche im Teil 1 werden dadurch die Beeinflussung der Stange auf die Kugel 8 begrenzen, welche Kugel, von ihrem Sitz gehoben, den ersten Kanal öffnen wird. Im Falle, daß die Verschließkraft des zweiten Verschlusses 14 größer ist als die Verschließkraft des ersten Verschlusses, d. h. wenn das öffnen des Verschlusses 8 durch die Verschließkraft des zweiten Verschlusses erfolgt ist, wird die Zusammenwirkung zwischen der kombinierten Anschlag- und Gegenhaltefläche 27 und der entsprechenden Fläche im Teil 1 eine relative Verschiebung zwischen der Stange und dem zweiten Teil 3 während der Zusammenführung von den Teilen 1 und 3 zusichern. Die erwähnte relative Verschiebung zwischen der Stange und dem zweiten Teil ist dabei von einer solchen Größenordnung, daß die Kugel 14 sicher von ihrem Sitz gehoben und der zweite Kanal dadurch mit Gewißheit geöffnet wird. Falls die Verschließkraft des ersten Verschlusses größer ist als die Verschließkraft des zweiten Verschlusses, wird während der Zusammenführung der Teile 1 und 3 zuerst die relative Verschiebung zwischen der Stange und dem zweiten Kanal stattfinden, wonach eine Verschiebung von der Stange im Verhältnis zum ersten Teil 1 erfolgt, dadurch daß die Stange von der Beeinflussungsfläche 28 des Teiles 3 beeinflußt wird. Die maximale Verschiebung der Stange in ihrer Längsrichtung, welche also der Beeinflussungsbewegung des ersten Verschlusses entspricht, soll folglich mindestens der erforderlichen Hebhöhe der Kugel 8 von ihrem Sitz entsprechen. Außerdem kann es zweckmäßig sein, die erwähnte Bewegung so groß zu machen, daß ein künftiger Verschleiß am Sitz kompensiert wird. Wenn die Hebhöhe z. B. 0,3—1,0 mm ist, kann am besten der betreffende gewählte Wert zwecks Kompensierung mit ca. 0,5 mm erhöht werden.

Die relative Verschiebung zwischen der Stange und dem zweiten Teil 3, d. h. die Beeinflussungsbewegung des zweiten Verschlusses, wird diirrh Hen Ah<janH 7wi.

sehen der Betätigungsfläche 28 des zweiten Teiles 3 und der entsprechenden Fläche 29 der Stange, wenn die Endfläche 25 ohne Druckkraft an der Kugel 14 anliegt, bestimmt. Auch der genannte Abstand soll, zwecks Kompensierung künftiger Verschleiße am Sitz 15, ca. 0,5 mm größer als die erforderliche Hebhöhe gewählt werden. Die Längen der ersten, zweiten, dritten und vierten Teile 20—23 der Druckstange sind auch so gewählt, daß die Druckstange eine solche Zusammenwirkung zwischen einem im ersten Teil 1 angebrachten Dichtungsring 30 und dem Vorderteil des zweiten Teils erlaubt, daß eine leckfreie Zusammenführung und Auseinandernehmung der Teile erhalten werden.

F i g. 2 veranschaulicht die Lage, wenn die Teile 1 und 3 zusammengeführt sind, wobei es hervorgeht, daß die Kugeln 8 und 14 durch die Druckstange 19 von ihren Sitzen gehoben sind und dadurch aktivierte Zustände einnehmen. Die Errichtung einer Verbindung zwischen den Kanälen 7 und 13 geschieht durch die Ausnehmungen in den Teilen 1 und 3, in welchen die Druckstange eingelegt ist. Dafür ist die Druckstange so ausgeführt, daß sie das Medium in ihrer Längsrichtung zwischen den Wänden der erwähnten Ausnehmungen und der Mantelfläche passieren läßt. Die Stange kann mit in der Längsrichtung der Stange sich erstreckenden Vertiefungen vorzugsweise an mehreren ihrer Teile versehen werden, wobei sämtliche Stangenteile oder ein oder mehrere von ihnen in den betreffenden Ausnehmungen mit einem verhältnismäßig großen Spiel untergebracht sein können.

F i g. 3b, 3c und 3d zeigen Vertiefungen verschiedener Art. So zeigen F i g. 3b und 3d Fälle, worin segmentförmige Teile vom Querschnitt des Stangenteils mit der größten Querschnittfläche, beispielsweise durch Schleifen, weggenommen werden, während die übrigen Teile mit so großen Toleranzen in ihren Ausnehmungen untergebracht sind, daß eine ausreichende Mediumdurchströmung zugesichert wird. Es kann jedoch zweckmäßig sein, größere oder kleinere Einschleifungen auch an den letztgenannten Teilen ?u machen. Es ist von wesentlieher Bedeutung, daß die Druckstange im ersten Teil 1 mindestens durch einen ihrer Teile seitlich gesteuert wird, an welchem also Teile der Umfangsfläche übriggelassen werden, welche mit der Ausnehmungswand des Anschlußkörpers zusammenwirkbar sind.

F i g. 3b zeigt in einem Beispiel Vertiefungen im Querschnitt der Auskragung 21 in Form konkaver Riefen, die rings um den Umkreis des betreffenden Querschnitts gleichmäßig verteilt sind und dadurch einen sternförmigen oder prismatischen Querschnitt bilden, wobei eine effektive Steuerung durch die äußeren, übriggelassenen Teile erhalten wird. Die Größe und die Zahl der Vertiefungen im betreffenden Querschnitt werden am besten so gewählt, daß sie zusammen 40—60% des Querschnittsausmachen.

Um ein Aussickern des Mediums zwischen den Teilen 1 und 3 in ihrem zusammengeführten Zustand zu verhindern, ist. wie oben erwähnt, im ersten Teil 1 am Boden des herausragenden Führungsteils 5 ein an sich bekanntes Dichtungsorgan 30 angeordnet, welches bei der Zusammenführung der Teile aktiviert wird.

Zur Bildung der Ausnehmung 26 im Teil 1 für den zweiten Teil 21 der Druckstange 19 wird eine Haltehülse 31 benutzt, die in Fig.4a und 4b ausführlich gezeigt ist. Die Haltehülse 31 für die Druckstange ist in ein Gewindeloch einschraubbar, das am Boden des Führungsteils 5 im Teil 1 angeordnet ist. Wie aus Fig. 4a hervorgeht, ist die Haltehülse an Teilen ihrer Streckung mit einem Gewinde 32, und einem durchgehenden Loch, das am einen Ende der Hülse erweitert ist, versehen. In der Figur ist der Abschnitt mit dem kleineren Lochdiameter durch das Bezugszeichen 33 und der erweiterte Abschnitt durch 34 angegeben. Ein Schlitz für einen Schraubenzieher ist mit 35 bezeichnet. Die Haltehülse ist zum Einschrauben in den Lochboden des Teils 1 bestimmt, wobei die Ausnehmung 26 vom Lochboden und dem erweiterten Abschnitt 34 der Haltehülse gebildet wird. Der Abschnitt 33 des Hülsenloches soll den zweiten Stangenteil 22 umschließen. Ein am Übergang zwischen den Abschnitten 33 und 34 im Hülsenloch erhaltener Anschlag wird zur Begrenzung der Herauszichungsmöglichkeiten für die Druckstange 19 ausgenutzt. Der erwähnte Anschlag 36 wirkt dabei mit einer weiteren Anhaltefläche 37 (Fig. 3a) an der Druckstange zusammen.

Die genannte Druckstange wird am besten aus rostfreiem Stahl gemacht und hat an den ersten und vierten Teilen einen Durchmesser von ca. 2,5 mm, wobei von eventuellen Vertiefungen abgesehen wird, während die entsprechenden Durchmesser der zweiten und dritten Teile ca. 4,0 beziehungsweise 3,5 mm sind. Die Druckstange weist eine totale Länge von ca. 20,0 mm auf, wobei der vierte Teil 23 eine Länge aufweist, die ein Drittel der totalen Länge der Stange ausmacht. Der dritte Teil ist ein wenig länger als der vierte Teil, während der erste und der zweite Teil zusammen eine Länge aufweisen, die im wesentlichen der Länge des vierten Teils entspricht. Der zweite Teil hat eine Länge, die ein wenig größer ist als die Hälfte des ersten Teils. Die Druckstange wird am besten aus einem massiven Zylinder gemacht, der mit den erwähnten Anschlägen und Vertiefungen versehen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kupplung für Strömungsmittel-Leitungen, deren Kupplungsteile (1; 3) je ein federbelastetes Rückschlagventil (8, 9; 14, 15) aufweisen, dessen Verschlußkörper (8; 14) in der Kupplungsstellung durch eine begrenzt verschiebbar angeordnete, mit einem Strömungskanal versehene Druckstange (19) in der Offenstellung gehalten wird, wobei die Druckstange (19) eine Schulter (29) aufweist, die in der Kupplungsstellung an einer Anschlagfläche (28) des zweiten Kupplungsteils (3) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstange (19) im Abstand von der Schulter (29) eine Auskragung (21) aufweist, die ebenso wie der die Schulter (29) aufweisende Abschnitt (22) der Druckstange (29) in einem in dem ersten Kupplungsteil (1) angeordneten, hülsenförmigen Halteorgan (31) geführt ist, das mit einer die Länge des Hubweges der Auskragung (21) und damit der Druckstange (19) bestimmenden Ausnehmung (26) versehen ist, daß am Umfang der Auskragung (21) in Längsrichtung der Druckstange (19) verlaufend mindestens ein Strömungskanal ausgebildet ist und daß die Auskragung (21) Führungsflächen aufweist, die gleichmäßig um den Umfang der Auskragung (21) verteilt sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Anschlagfläche (28) des zweiten Kupplungsteils (3) zusammenwirkende Schulter (29) der Druckstange (19) sich am Ende eines Teiles der Druckstange (19) befindet, der einen gegenüber anderen Teilen der Druckstange (19) größeren Durchmesser aufweist und an dessen anderem Ende die Auskragung (21) angeordnet ist.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strömungskanal der Auskragung (21) als Vertiefung oder äußere Riefe an der Auskragung (21) ausgebildet ist und daß die Strömungskanäle symmetrisch zur Achse der Druckstange (19) ausgebildet sind.

4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtflächen der Strömungskanäle an der Auskragung (21) 40% bis 60% des Auskragungsquerschnittes ausmacht.