DE3735718C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellkupplung für
Rohr- und Schlauchverbindungen, wie sie zum Beispiel in
pneumohydraulischen Systemen im Werkzeugmaschinenbau oder
in der Flugzeug- und Kraftfahrzeugindustrie eingesetzt werden.
Ein besonders in Frage kommendes Anwendungsgebiet ist der
Anschluß des Tankschlauches einer Flüssiggas-Tanksäule an
den entsprechenden Einfüllstutzen von Kraftfahrzeugen.
Aus dem SU-Erfinderschein 7 15 885 ist eine Schnellkupplung
mit einem Außen- und einem Innenteil bekannt, welche durch
eine Kugelsperre miteinander verbunden sind, sowie mit einer
beweglichen federbelasteten Hülse. Ein Nachteil dieser Schnell
kupplung ist der im Betrieb auftretende Verschleiß der Elemente
der Kugelsperre, was zur verminderten Zuverlässigkeit der
Verbindung führt und eine periodische Zustandskontrolle
der Kugelsperre erfordert. Außerdem kann diese Schnellkupplung
sich bei ihrem Betrieb unter Druck bei fehlerhafter Bedienung
lösen, was Betriebsunfälle zur Folge haben kann.
Aus der GB-PS 12 94 881 ist eine zur Füllung von Preßgas
flaschen verwendbare Schnellkupplung bekannt, die ein äußeres
und ein inneres Kupplungsteil aufweist, welches in einer
Einstecköffnung des äußeren Teils untergebracht und in dem
koaxial zu dieser Bohrung eine Anschlußsackbohrung ausge
führt ist, die mit Radialkanälen in Verbindung steht, beider
seits von denen Ringnuten mit in diese eingesetzten elastischen
Dichtringen eingearbeitet sind, während im äußeren Teil
eine mit den Radialkanälen verbundene Anschlußbohrung zum
Durchgang des Fluids ausgeführt ist.
Diese bekannte Schnellkupplung ist durch verminderte Zuver
lässigkeit und Betriebssicherheit gekennzeichnet, da das
innere Kupplungsteil nur durch die Reibungskraft der elasti
schen Dichtringe in der Einstecköffnung des äußeren Kupplungs
teils gehalten ist und dies keine hinreichende selbsttätige
Sicherung und Abdichtung der Verbindung beim Betrieb unter
Druck gewährleistet.
Wenn auch noch ein Schmiermittel angewandt wird und Vibrationen
wirken, kann es zu einer spontanen Lösung der unter Druck
stehenden Schnellkupplung und zum heftigen Austreten des
Fluids kommen. Der Austritt des unter Hochdruck
stehenden Fluids kann zu Betriebsunfällen, und falls
toxische oder brand- und explosionsgefährliche Flüssigkeiten
oder Gase als Fluid verwendet sind, zur Umweltver
schmutzung und zu einer Betriebsstörung führen.
Außerdem ist eine zufällige Lösung der unter Druck stehenden
Verbindung infolge fehlerhafter Bedienung nicht ausgeschlossen,
was ebenfalls zu den beschriebenen Gefahren führen würde.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer aus der DE-OS
24 39 527 bekannten Schnellkupplung mit einem axialen und
einem radialen Anschluß, bestehend aus einem äußeren Kupplungs
teil, das eine radial zur Einstecköffnung angeordnete Anschluß
bohrung aufweist, und aus einem inneren Kupplungsteil, das
eine koaxial angeordnete Anschlußsackbohrung aufweist, die
über Radialkanäle mit einer Ringnut verbunden ist, wobei
die Ringnut zwischen einer inneren, im Einstecktiefsten
liegenden Ringnut mit einem Dichtring und einer äußeren
Ringnut mit einem Dichtring angeordnet ist und in Fluidver
bindung mit der Anschlußbohrung des äußeren Kupplungsteiles
steht.
Bei dieser bekannten Ausbildung ist zur Sicherung der Einsteck
lage des inneren Kupplungsteils in der Einstecköffnung des
äußeren Kupplungsteils in der Innenfläche der Einstecköffnung
eine Ausdrehung vorgesehen, in die ein umlaufender Ringvor
sprung des inneren Kupplungsteils eingreift. Diese Sicherung
ist aber weniger zuverlässig und wird bei steigenden Betriebs
drücken sogar noch weniger zuverlässig, weil dabei eine
Aufweitung des äußeren Kupplungsteils stattfindet und der
elastische Eingriff des Ringvorsprungs in die Ausdrehung
sich verringert oder gar verloren gehen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer
Schnellkupplung, bei der die Verbindung der Kupplungsteile
im Betrieb der Schnellkupplung unter Fluiddruck selbsttätig
gesichert wird.
Ausgehend von der vorausgesetzten Ausbildung wird die gestellte
Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der äußere
Kupplungsteil eine V-förmige Ringnut zwischen der Anschluß
bohrung und dem inneren Dichtring aufweist und daß die innere
Flanke der inneren Ringnut kegelförmig gestaltet ist, so daß
unter Fluiddruck der innere Dichtungsring zumindest teilweise
in die Ringnut gedrückt ist, wenn er der Ringnut gegenüber
liegt, und so die Kupplung sichernd angeordnet ist. Zweck
mäßigerweise ist die Ringnut derart ausgeführt, daß ihr
Volumen kleiner ist als das des inneren Dichtringes.
Eine solche Ausführung der Schnellkupplung gewährleistet
eine selbsttätige Sicherung der Verbindung bei ihrem Betrieb
unter Druck unter Aufrechterhaltung der Dichtigkeit, weil
bei einer beginnenden Lösung der Verbindung der innere Dicht
ring zur V-förmigen Nut des äußeren Kupplungsteils verschoben
wird und hier unter Wirkung des Fluiddrucks
auf der inneren Flanke der inneren Ringnut rutscht, wobei
er aufgeweitet und in die V-förmige Ringnut herausgedrückt
wird, wo er in dem durch die V-förmige Ringnut des äußeren
Kupplungsteils und die innere Ringnut des inneren Kupplungs
teils gebildeten Raum festgeklemmt und gegen die kegelstumpf
förmigen Flanken beider Nuten gedrückt wird. Dadurch wird
die Verbindung bei Aufrechterhaltung ihrer Dichtigkeit ge
sichert.
Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen
weiter erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Schnellkupplung in ihrer Ausgangslage im Schnitt;
Fig. 2 die Schnellkupplung in ihrer gesicherten Stellung
beim Betrieb der Verbindung unter Druck.
Die Schnellkupplung besteht aus einem äußeren Kupplungsteil
3 mit einer Einstecköffnung 2, in welche ein inneres Kupplungs
teil 1 mit einer koaxial zur Einstecköffnung 2 verlaufenden
Anschlußsackbohrung 4 einsteckbar ist. An deren Mündungsstelle
in der Stirnfläche des inneren Kupplungsteils 1 ist ein
Außengewinde zum Anschluß einer Schlauch- oder Rohrleitung
vorgesehen. Von der Anschlußsackbohrung 4 gehen Radialkanäle
5 aus, die in eine Ringnut 12 in der Oberfläche des inneren
Kupplungsteils 1 münden. Um einseitige Kraftwirkungen beim
Ausströmen des Fluids zu vermeiden, sind die Radialkanäle
5 gleichmäßig auf dem Umfang verteilt.
Beiderseits von den Radialkanälen 5 sind im inneren Kupplungs
teil Ringnuten 6 und 7 eingearbeitet, wobei die innere Ringnut
6 eine kegelige innere Flanke 10 aufweist und einen inneren
Dichtring 8 aufnimmt und die äußere Ringnut 7 einen äußeren
Dichtring 9 aufnimmt. Die Dichtringe 8 und 9 bestehen aus
einem elastischen Werkstoff, z. B. Gummi oder Polyurethan.
Im äußeren Kupplungsteil 3 ist eine Anschlußbohrung 11 mit
einem Innengewinde zum Anschluß einer Schlauch- oder Rohr
leitung ausgeführt, die mit den Radialkanälen 5 des inneren
Kupplungsteils 1 über dessen Ringnut 12 in Verbindung steht.
In der Innenfläche der Einstecköffnung 2 des äußeren Kupplungs
teils 3 ist eine V-förmige Ringnut 13 mit einer kegeligen
inneren Flanke eingearbeitet. Die Anordnungsstelle dieser
V-förmigen Ringnut liegt zwischen der Anschlußbohrung 11
und der Position des inneren Dichtrings 8 bei voll eingescho
benem inneren Kupplungsteil 1 (Fig. 1). Außerdem ist der
in der Zeichnung mit a bezeichnete Abstand von der Stirn
fläche 14 des äußeren Kupplungsteils 3 bis zu dieser V-förmigen
Ringnut größer als der mit b bezeichnete Abstand zwischen
dem inneren Dichtring 8 und dem äußeren Dichtring 9. Das
Volumen der V-förmigen Ringnut 13 ist vorzugsweise um 50
bis 60% kleiner als das Volumen des inneren Dichtringes 8.
Das vorstehend genannte, bevorzugte Volumen der V-förmigen
Ringnut 13 ergibt sich aus folgenden Überlegungen: Die Siche
rung des inneren Kupplungsteils 1 in der Einstecköffnung
2 des äußeren Kupplungsteils 3 soll beim Betrieb der Verbindung
unter Druck durch den inneren Dichtring 8 dadurch zustande
kommen, daß die Verbindung erst nach einem Scherbruch des
gemäß Fig. 2 teils in der inneren Ringnut 6 des inneren
Kupplungsteils 1 und teils in der V-förmigen Ringnut 13
des äußeren Kupplungsteils 3 aufgeweitet liegenden inneren
Dichtrings 8 gelöst werden kann. Wenn dabei das Volumen
der V-förmigen Ringnut 13 innerhalb der genannten Grenzen
liegt, wird die größte Scherfläche des inneren Dichtringes
8 und dementsprechend die maximal mögliche Sicherungskraft
gewährleistet.
Im Ruhezustand ohne Druckbeaufschlagung ist die Dichtigkeit
der Schnellkupplung durch eine Vorkompression der Dichtringe
8 und 9 im Querschnitt, vorzugsweise um 8 bis 10% gewähr
leistet. Dabei ist das innere Kupplungsteil 1 durch die
wirkenden Reibungskräfte in der Einstecköffnung 2 des äußeren
Kupplungsteils 3 festgehalten.
Die beschriebene Schnellkupplung hat folgende Wirkungsweise:
Im Betrieb kommt die Schnellkupplung dadurch unter Druckbe
aufschlagung, daß das durchzuleitende Fluid unter Druck
zugeführt wird, was sowohl seitens der Anschlußsackbohrung 4
des inneren Kupplungsteils 1 als auch seitens der Anschluß
bohrung 11 des äußeren Kupplungsteils 3 geschehen kann.
Es sei angenommen, daß das Fluid der Anschlußsackbohrung
4 des inneren Kupplungsteils 1 zugeführt wird, um nach Durch
strömen der Radialkanäle 5 und der Anschlußbohrung 11 im
äußeren Kupplungsteil 3 in einen (in der Zeichnung nicht
dargestellten) Behälter zu gelangen. In der in Fig. 1 gezeigten
Ausgangsstellung wird der innere Kupplungsteil 1 nur auf
grund der Reibungskräfte der Dichtringe 8 und 9 im äußeren
Kupplungsteil 3 festgehalten.
Wenn eine Zugkraft auf das innere Kupplungsteil 1 wirkt
und dadurch die Gefahr eines Lösens der Verbindung auftritt,
verschiebt sich das innere Kupplungsteil 1 um eine gewisse
Strecke in Axialrichtung in die in Fig. 2 gezeigte Position,
bis der innere Dichtungsring 8 die V-förmige Ringnut 13
erreicht. Hier wird der unter der Wirkung des Fluiddrucks
gegen die kegelige innere Flanke 10 der inneren Ringnut
6 angedrückte innere Dichtring 8 auf dieser Flanke 10 unter
gleichzeitiger Aufweitung nach außen rutschen und in die
V-förmige Ringnut 13 eintreten. Er findet Platz in dem gemein
samen durch die innere Ringnut 6 und die V-förmige Ringnut
13 gebildeten Hohlraum.
Da das Volumen der V-förmigen Ringnut 13 um 50 bis 60%
kleiner als das Volumen des inneren Dichtringes 8 ist, kann
er nicht völlig in die V-förmige Ringnut 13 eintreten, sondern
wird teils in dieser und teils noch in der inneren Ringnut
6 seine Endstellung einnehmen, so daß er in dem gebildeten
Hohlraum festgeklemmt wird und damit eine Lösung der Verbindung
verhindert.
Dadurch, daß der Abstand a von der Stirnfläche 14 des äußeren
Kupplungsteils 3 bis zur V-förmigen Ringnut 13 größer als
der Abstand b zwischen den beiden Dichtringen 8, 9 ist,
bleibt der äußere Dichtring 9 im Bereich der Einstecköffnung
2 des äußeren Kupplungsteils 3, wodurch die Dichtigkeit
der ganzen Verbindung aufrechterhalten bleibt.
Wenn der Fluiddruck wieder verschwindet, wird der innere
Dichtring 8 sich unter der Wirkung seiner Elastizitätskraft
wieder zusammenziehen und in die innere Ringnut 6 eintreten,
wodurch er außer Eingriff mit der V-förmigen Ringnut 13
kommt. Die Rohrverbindung kann dann gelöst werden.
Claims (2)
1. Schnellkupplung mit einem axialen und einem radialen
Anschluß,
bestehend aus einem äußeren Kupplungsteil, das eine radial zur Einstecköffnung angeordnete Anschlußbohrung aufweist,
und aus einem inneren Kupplungsteil, das eine koaxial angeord nete Anschlußsackbohrung aufweist, die über Radialkanäle mit einer Ringnut verbunden ist, wobei die Ringnut zwischen einer inneren im Einstecktiefsten liegenden Ringnut mit einem Dichtring und einer äußeren Ringnut mit einem Dichtring angeordnet ist und in Fluidverbindung mit der Anschlußbohrung des äußeren Kupplungsteiles steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Kupplungsteil (3) eine V-förmige Ringnut (13) zwischen der Anschlußbohrung (11) und dem inneren Dichtring (8) aufweist
und daß die innere Flanke (10) der inneren Ringnut (6) kegel förmig gestaltet ist, so daß unter Fluiddruck der innere Dichtungsring (8) zumindest teilweise in die Ringnut (13) gedrückt ist, wenn er der Ringnut (13) gegenüber liegt, und so die Kupplung sichernd angeordnet ist.
bestehend aus einem äußeren Kupplungsteil, das eine radial zur Einstecköffnung angeordnete Anschlußbohrung aufweist,
und aus einem inneren Kupplungsteil, das eine koaxial angeord nete Anschlußsackbohrung aufweist, die über Radialkanäle mit einer Ringnut verbunden ist, wobei die Ringnut zwischen einer inneren im Einstecktiefsten liegenden Ringnut mit einem Dichtring und einer äußeren Ringnut mit einem Dichtring angeordnet ist und in Fluidverbindung mit der Anschlußbohrung des äußeren Kupplungsteiles steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Kupplungsteil (3) eine V-förmige Ringnut (13) zwischen der Anschlußbohrung (11) und dem inneren Dichtring (8) aufweist
und daß die innere Flanke (10) der inneren Ringnut (6) kegel förmig gestaltet ist, so daß unter Fluiddruck der innere Dichtungsring (8) zumindest teilweise in die Ringnut (13) gedrückt ist, wenn er der Ringnut (13) gegenüber liegt, und so die Kupplung sichernd angeordnet ist.
2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringnut (13) derart ausgeführt ist, daß ihr Volumen
kleiner ist als das des inneren Dichtringes (8).
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