DE3735718C2 - - Google Patents

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.

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).