DE2645968B2

DE2645968B2 - Ventilkupplung für große Fluidmengen

Info

Publication number: DE2645968B2
Application number: DE2645968A
Authority: DE
Inventors: Richard A. Jackson Buseth; Russell L. Munith Rogers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-16
Filing date: 1976-10-12
Publication date: 1980-07-31
Also published as: FR2328153A1; GB1556042A; GB1556043A; US4007909A; FR2328153B1; DE2645968A1; DE2645968C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilkupplung für große Fluidniengen mit zv/ei Kupplungshälften, wobei die zweite Kupplungshälfte mit einer ringförmigen Rohrnasc versehen ist, die konzentrisch /ur Kupplungsachsc ausgebildet ist, in das Verbindungsende der ersten Kupplungshälfle cinschiebbar ist und einen zylindrischen Durchlaß aufweist, Verbindungseinrichtungen, und eine Anzahl von Vcntilscgmenten bogenförmigen Querschnitts und teilzylindrischer Innenfläche, die in dem Durchgangskanai der ersten Kupplungshälfte gelagert und mittels Schwenkeinrichtungen zwischen offenen und geschlossenen Stellungen verschwenkbar sind.

Eine derartige Ventilkupplung ist bekannt (US-PS 27 148). Bei der bekannten Ventilkupplung trifft die Kupplungsnase direkt auf die Ventilscgmcnte und schiebt sie zurück. Dabei bildet sich zwischen Kupplungsnase und Vcntilsegmcnten ein Absatz, der eine Turbulenz bei großen Fördermengen bewirkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der durch die Ventilsegmenle eine möglichst geringe Durchflußbehinderung eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ventilkupplung ist in jedem Ventilscgment eine Ausnehmung zur Aufnahme der Rohrnasc vorgesehen, welche durch ihre spezielle Formgebung, nämlich bogenförmige Gestalt mit jeweils V-förmigem Unifangsabschnitt sicherstellt, daß ein einheitlicher Übergang vom zylindrischen Durchlaß in der Rohrnasc zu den von den Ventilscmiicnien gebildeten Durchlaß vorliegt. Somit ist bei der erfindungsgemäßen Ventilkupplung durch die Ventilsegmente keine mehr ins Gewicht fallende Durchflußbehinderung gegeben.

Cin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch die erste Kupplungshälfte der Ventilkupplung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch miteinander gekuppelte Hälften einer Ventilkupplung nach der Erfindung.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch die Di'rstellung nach Fig. 1 entlang der Linie IH-III.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 2 entlang der Linie IV-IV.

F i g. 5 zeigt die Endansicht eines Ventilsegments von links gemäß Fi g. 2.

Fig. 6 zeigt eiiie Darstellung des Venlilsegments nach F i g. 2 entlang der Linie Vl-Vl.

Fig. 7 zeigt e:ne Darstellung des Ventilsegments gemäß Fig. 2 entlang der Linie VlI-VII unter Wcglassung anderer Kupplungsteil.

Fig. 8 zeigt eine Ansicht des Vcntilsegments in Richtung der Linie VIII-VIII nach Fig. 1.

Fig.9 zeigt einen Teilschnitt durch die Kupplungshälftc nach Fig. 1.

Fig. 10 zeigt die gleiche Schnittdarstellung wie F i g. 9, jedoch in einer anderen Arbeitsstellung.

Die Beziehung der Bauteile der gezeigten Ventilkupplung zueinander wird am besten bei Betrachtung von F i g. 2 klar; die Einzelheiten der Konstruktion der ersten Kupplungshälftc sind in Fig. 1 vollständig dargestellt. Die Kupplung enthält eine rohrförmige erste Kupplungshälfte 10 und eine rohrförmige zweite Kupplungshälfte 12. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Kupplungshälfte mit einem Innengewinde 14 versehen für eine Schlauchverbindung, und die zweite Kupplungshälfte enthält einen Flansch 16, mit dem sie an einem Tank oder anderen Gefäß befestigt oder mn bekannten Schlauchverbindungen verbunden werden kann.

Die erste Kupplungshälftc 10 enthält einen zylindrischen D.itchgangskanal 18 (Fig. 1). der durch axial verlaufende zylindrische Schiilterabsehnitle von unterschiedlichem Durchmesser begrenzt ist. die in ihrer Kontur der Außenllache der zweiten Kupplungshälfte 12 entsprechen, wie aus I- i g. 2 ersichtlich. Der Durchgangskanal ist mit einer Nut verschen, die einen Dichtungsring 20 aufnimmt, und es ist eine Anzahl radial verlaufender Offnungen 22 gebildet, die sich durch die Wand der ersten Kupplungshälfte hindurch erstrecken, um Verriegclungskugcln 68 aufzunehmen, was noch /u beschreiben ist.

Angrenzend an den Durchgangskanai 18 ist eine ringförmige planare Ventilsitzfläche 24 gebildet, und in der ersten Kupplungshälftc 10 sind auf Schwenkstifien 28 zwei Ventilsegmenle 26 schwenkbar gelagert, um den StröniungsniitlelHuß von links nach rechts selektiv zu steuern (F ig. 1).

Die .Schwenkstifte 28 werden in löchern aufgenommen, die in der ersten Kupplungshälfie 10 gebildet sind, und um jeden Schwenkstift ist eine Torsionsfeder W herum gewickelt, die mit einem Ende gegen das Ventilsegment drückt, und tierer anderes Ende 54 an der Wand des Durchgangskanals der eisten Kupplungshälfte 10 anliegt, um das Vcnlilsegment in Schließstellung /\· drücken (wie in F" i g. 1 gezeigt).

Die Ventilsegmenle 26 sind von identischer Gestalt und aus Metall. Die Gestalt der Venlilsegnienlc ist am

besten aus den F i g. 1 bis 8 ersichtlich. Jedes Ventilsegment hat eine allgemein halbkegelförmige Gestalt mit einer Paßkante 36 und einer Sitzkante 38; diese beiden Kanten sind senkrech) zueinander angeordnet. Die Außenseile 40 der Ventilsegmente ist konvex, wie aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich, und die Innenseite 42 bildet ein Segment eines Zylinders mil einem Durchmesser im wesentlichen gleich dem Mindestdurchmesser des Durchgangskanals. Der Schwenkst/t 28 erstreckt sich durch eine Öffnung hindurch, die in einem mit dem Ventilsegmeni einstückig geformten Ansatz 44 gebildet ist (F ig. 1 und 5).

Auf die Paß- und Sitzkanten 36,38 der Ventilsegniente ist ein elastisches Dichtungsmaterial 46, wie beispielsweise Gummi, Neopren oder dergleichen aufgebracht. In der halbkreisförmigen Sitzkante 38 isi eine Nut 48 zur Aufnahme einer elastischen Dichtung geformt. Die Dichtung an der Paßkante 36 ist aus F i g. 6 ersichtlich. Elastisches Material 52 erstreckt sich auch entlang einer Schultcrfläche 50, die auf der äußeren konvexen Seite der Ventilsegmente 26 gebildet ist, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich. Es ist fest mit dem Material der Ventilsegmente 26 verbunden. Das elastische Material 52 bildet einen Stoßfänger, der gegen die zylindrische Kanalwand 54 (Fig. 2) anliegt, wenn die Vcntilscgmcnie über ihren voll geöffneten Zustand etwas hinaiisverschwcnkt werden, wie η F i g. 2 gezeigt; eine solche Notwendigkeit zum Stoßfang kann beim anfänglichen Einsetzen der zweiten Kupplungshälfte 12 in die erste auftreten.

Jedes Ventilsegmeni 26 ist angrenzend an den Schwenkstift 28 mit einer Ausnehmung 56 versehen, die radial im Abstand zum zugeordneten Drehpunkt liegt. Die Form der Ausnehmung ist am besten aus den F i g. I. 7 und 8 ersichtlich. Sie weist eine zylindrische Fläche 58 auf, die konzentrisch zur Kupplungsachse liegt, wenn sich die Ventilsegmente in voll geöffneter Stellung befinden. Die Ausnehmung 56 weist auch eine Fläche 60 auf, welche in rechtem Winkel zu der Kupplungsachse liegt, wenn die Ventilelemente voll geöffnet sind, wie in I i g. 2 gezeigt. Die Zusammenwirkung der Ausnehmungen 56 mit einer ringförmigen Rohrnase der /weiten Kupplungshälfte wird im folgenden ausführlicher beschrieben.

Die /weite Kupplungshälfte 12 weist eine zylindrische Außenfläche auf, die in ihrer Form dem Durchgangskanal 18 der ersten Kupplungshälfte entspricht. Die /weile Kupplungshälfte 12 enthält die Rohrnase 62. welche eingeschraubt ist und ein leicht erweitertes Ende bei 64 aufweist. In der zweiten Kupplungshälfte 12 ist eine ringförmige Nut 66 zur Aufnahme von Verriegelungskugeln 68 geformt, welche axial mit den öffnungen 22 fluchtet, wenn die Kupplungshälften vollständig miteinander in Eingriff sind.

E-Üine Verklinkung der Kupplungshälften wird durch die Verriegclungskugeln erziel!. In den öffnungen 22 ist eine Anzahl radial verschieblicher Kugeln 68 gelagert, die von etwas größerem Durchmesser sind als dem Mindestdurchmesser der konischen Öffnungen 22. wodurch eine Bewegung der Kugeln radial nach innen * begrenzt ist Auf der ersten Kupplungshälfte 10 ist eine axial gleitende, ringförmige Buchse 70 gelagert, die eine zylindrische liinstcllflache 72 für die Kugdarreiierung. sowie eine Nockenbahn 74 enthält. Auf der Außenseite der Buchse 70 ist ein Bctätigiingshng 76 aus Gummi ι angebracht. Eine Bewegung der Buchse 70 nach rechts (1- ig. I) wird durch die Ziisammenwirkung der schrägen Nockenhahn 74 mit einem Federring 78 beurcnzt. der in einer Nut am rechten Ende der ersten Kupplungshälfte 10 aufgenommen ist.

Die Betätigung der Buchse 70 wird durch die Buchse 80 gesteuert, die auf der Außenseite der ersten Kupplungshälfte 10 gelagert ist. Die Buchse 80 enthält einen Abschnitt 82, der von außen erfaßt werden kann und unter der Buchse 70 erstreckt sich ein ringförmiger zylindrischer Abschnitt 84 (Fig. 2). D^r Abschnitt 84 enthält eine Anzahl radialer Öffnungen 86. die jeweils eine Verriegelungskugel 88 aufnehmen. Wie am besten aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich, enthält die erste Kupplungshälfte 10 eine zylindrische Kugeleinstellfläche 90 und eine zylindrische Schulter 92. die sich zu einer Fläche 94 von vermindertem Durchmesser erstreckt. Die Buchse 70 enthält eine zylindrische Innenfläche 96, eine schräg verlaufende Schulterflache 98. eine zylindrische Fläche 100, und der radiale Abstand zwischen den Flächen 90 und 96 und den Flächen 94 und 100 ist etwas größer als der Durchmesser der Kugeln 88.

In dem freien Raum der Ausnehmung 104 der Buchse 70 ist eine Druckfeder 102 angeordnet, und die Enden der Feder 107 berühren das Ende des Abschnitts 84 der Buchse 80 und die an der Buchse 70 geformte Widerlagerfläche 106. Somit beaufschlagt die Feder 102 gleichzeitig die Buchse 70 nach rechts und die Buchse 80 nach links.

Wenn die Kupplungshälften IO und 12 vollständig miteinander verbunden sind, wie in F i g. 2 gezeigt, dann erfaßt die Rohr nase 64 die Ausnehmung 58 de:; Venlilelements und hält die Ventilsegmente 26 in der dargestellten voll geöffneten Stellung. Da die Ausnehmungsflächen 58 von den Drehstiften 28 nach links liegen, stellt die Ziisammenwirkung der Ausnehmungsflächen 58 mit der Rohrnase 64 sicher daß die Ventilsegmente entgegen den Federn 30 in der voll geöffneten Stellung gehalten werden. Es ist zu beachten, daß die innenwandfläche 108 der Rohrnase 64 mit der Innenfläche 42 der Ventilsegmente fluchtet.

Wenn die Kupplungshälften vollständig miteinander verbunden sind, dann werden die Kugeln 68 in der Nut 66 aufgenommen und darin gehalten, da sich die Buchse 70 in äußerster Rechtsstellung befindet und die Fläche 72 über den Kugeln 68 angeordnet ist und so eine radiale Auswärtsbewegung in bekannter Weise verhindert.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, werden die Kugeln 88 auf der Fläche 90 in Stellung gebracht, nachdem die Feder 102 die Buchse 80 in ihre au Berste l.inksstellung gebracht hat.

Wenn erwünscht ist, die Kupplungshälften außer Eingriff zu bringen, erfolgt dies dadurch, daß die Buchse 70 nach links verschoben wird (F i g. 2), um die Kugeln 68 freizusetzen. Eine solche Verschiebung der Buchse 70 wird jedoch verhindert, da die Auflagerschulter 98 die Kugeln 88 erfaßt und die Buchse 80 infolge ihrer Zusammenwirkimg mit der Schulter 110 nicht nach links bewegt werden kann.

Dm eine Betätigung der Buchse 70 zu gestatten, muß die Buchse 80 zunächst nach rechts in die in Fig. 9 gezeigte Stellung verschoben werden. Diese Verschiebung der Buchse 80 nach rechts erfolgt entgegen der Feder 102 und ist möglich, weil die axiale Ausdehnung des Abschnitts 84 groß genug ist, um eine Bewegung der Kugeln 88 über die .Schulter 92 hinweg in eine Fluchilagc mit der !'lache 94 hinein zu gestalten. Nachdem die Buchse 80 so in Stellung gebracht ist, kann nunmehr die Buchse 70 nach links verschoben werden (F" ig. 9 und 10). Eine derartige Verschiebung nach links veranlaßt die Schulter 98, die Kugeln 88 nach innen zu

beaufschlagen, und gestattet der Buchse 80 sich über die Kugeln 88 hinweg zu bewegen und dabei die Feder 102 weiter zusammenzudrücken. Die Bewegung der Buchse 70 nach links setzt sich fort, bis die Kugeln 68 mit der Nockenbahn 74 fluchten und so radial mich außen bewegt werden können, um ein Auseinandcrziehen der Kupplungshälftcn 10,12 zu gestatten.

Die Entfernung der zweiten Kupplungshälfte 12 aus der ersten Kupplungshälfte 10 ermöglicht den Ventil-Segmenten 26 eine Verschwenkung in Richtung ihrer geschlossenen Stellung, und da das unter Druck stehende Strömungsmittel der Kupplung von links zugeführt wird (I" i g. 1 und 2), verstärkt der Strömungsmitteldruck die Schließwirkung. Die Ventilsegniente setzen die Schließbewegung so lange fort, bis die in Fig. I gezeigte Stellung erreicht ist. Die axiale Abmessung der Fläche 112 ist ausreichend, so daß eine Dichtwirkung während des Trennens der Kupplungshälften durch O-Ringe 20 sichergestellt ist. Nur ein kleiner Teil des Strömungsmittels kann während der Trennung der Kupplungshälftcn entweichen.

Um die Kupplungshälften miteinander in Eingriff zu bringen, wird der bereits beschriebene Vorgang

wiederholt. Die normale Lage der Betätigungsbuchsen ist in F i g. 1 gezeigt, in der die Feder 102 die Buchse 70 nach rechts beaufschlagt.

Bei Anordnung der Buchse 80 in der in I"ig. I gezeigten Stellung kann sie nach links bewegt werden, während sich die Kugeln 88 über die Schulter 92 nach oben bewegen. Somit muß, um das Einsetzen der zweiten Kupplungshälfte 12 in die erste xu ermöglichen, die Buchse 80 nach rechts bewegt werden. Dann wird die Buchse 70 nach links bewegt, um eine Verschiebung der Kugeln 68 nach außen zu gestatten, während die zweite Kupplungshälfte 12 eintritt. Die Rohrnase 64 erfaßt die Ausnehmungen 56, und die Ventilsegmcntc verschwenken sich während der letzten Stufe des Kuppeins in die voll geöffnete Stellung, wie in Fig. 2 gezeigt, und sobald die Nut 66 mit den Kugeln 68 fluchtet, wird der Kupplungsvorgang beendet, und zwar durch Freigabe der Buchse 70 und dadurch, daß es der Feder 102 gestattet wird, die Buchsen 70, 80 in die gekuppelte Stellung nach F i g. 2 hincinzubewegen.

Da die Arbeitsbewegungen der Buchsen 70 und 80 in entgegengesetzten Richtungen erfolgen, ist eine unbeabsichtigte Entkupplung unwahrscheinlich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Ventilkupplung für große Fluidniengen mit zwei Kupplungshälften, wobei die zweite Kupplungshälfte mit einer ringförmigen Rohrnase versehen ist. die konzentrisch zur Kupplungsachse ausgebildet ist, in das Verbindungsende der ersten Kupplungshälfte einschiebbar ist und einen zylindrischen Durchlaß aufweist, Verbindungseinrichtungen, und eine Anzahl von Ventilsegmenten bogenförmigen Querschnitts und teilzylindrischer Innenfläche, die in dem Durchgangskanal der ersten Kupplungshälfte gelagert und mittels Schwenkeinrichtungen zwischen offenen und geschlossenen Stellungen verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Ventilsegmente (26) angrenzend an die zugeordnete Schwenkeinrichiung (28, 30) und mit radialem Abstand davon nach innen eine Ausnehmung (56) bogenförmiger Gestalt und mit jeweils V-förmigem Umfangsabschnilt ausgebildet ist. in die beim Kuppeln der Kupplungshälften die Rohrnase (52) der zweiten Kupplungshälfte (12) eingreift und wobei der Radius der Innenfläche der Ventilsegmcntc dem des Durchlasses der Rohrnase (62) entspricht, und der V-förmige Unifungsabschnitt der Ausnehmungen (56) eine erste Oberfläche (60) enthält, die sich senkrecht zum Durchgangskanal (18) der ersten Kupplungshälftc (10) erstreckt, und eine zweite Oberfläche (bH), die konzentrisch zur Kupplungsachsc liegt und sich bei vollständiger Kupplung der Kupplungshälften (10, 12) mit der Rohrnase (62) in Eingriff befindet.