DE3835765C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Schnellkupplung ist aus der US 46 27 598 bekannt. Hierbei weist ein mit einer druckführenden Leitung verbindbarer Teil eine innere Durchgangsbohrung auf, welche bei geöffneter Kupplung über ein durch eine Schraubenfeder belastetes, an einer Drehachse exzentrisch festgelegtes Kugelventil verschlossen ist. Wird ein Steckerteil an die Durchgangsbohrung angekuppelt, so dreht sich das Kugelventil in seine Durchgangsstellung, so daß die Verbindung zur druckführenden Leitung hergestellt ist.

Wegen der exzentrischen Lagerung des Kugelventils sind bei der vorbekannten Schnellkupplung recht hohe Kräfte zum Herstellen und zum Lösen der Verbindung notwendig, was im praktischen Gebrauch einen erheblichen Nachteil bedeutet. Ferner ist eine sichere Abdichtung insbesondere während des Kupplungsvorgangs nicht immer gewährleistet.

Bei einer weiteren aus der US 37 88 598 bekannten Schnellkupplung ist als Ventil zum Verschließen der Durchgangsbohrung bei geöffneter Kupplung ein elastisches Kupplungsteil in Form einer Scheibe mit einer zentralen Öffnung vorgesehen. Bei geöffneter Kupplung verformt sich daß Kupplungsteil unter Wirkung des anliegenden Druckes. Wird ein Steckerteil angekuppelt, so gibt das Kupplungsteil die Öffnung frei und legt sich mit seinen Flanken dichtend am Ende des Steckerteils an.

Da bei dieser Ausführung das Ventil allein durch das elastische Kupplungsteil gebildet ist, besteht die Gefahr, daß ein sicherer Verschluß der Druckleitung nach häufiger Benutzung der Schnellkupplung infolge von Alterungserscheinungen, ins­ besondere bei relativ niedrigem Betriebsdruck nicht mehr gewährleistet ist. Darüber hinaus sind auch bei dieser vorbekannten Ausführung ziemlich hohe Kräfte zum Herstellen und Lösen der Verbindung erforderlich.

Die technische Problemstellung der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine unter allen Betriebszuständen, insbesondere auch während der Betätigung zuverlässig abgedichtete Schnellkupplung zu schaffen, bei welcher die Bedienkräfte beim Herstellen und Lösen der Verbindung möglichst gering sind.

Das vorstehende Problem wird erfindungsgemäß durch eine Schnellkupplung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Der Unteranspruch betrifft eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Schnellkupplung umfaßt einen Leitungsstecker, bestehend aus einem Hauptelement und einem Verbindungselement, die beide eine innere Durchgangsbohrung aufweisen. Die innere Durchgangsbohrung des Hauptelementes weist über den gesamten Umfang einen Stufenabschnitt auf. An dem Stufenabschnitt sind hintereinander ein ringförmiger Ventilsitz, der zugleich als Dichtung dient, und ein Trägerring sicher befestigt. Desweiteren sind in dem Hauptelement ein Ventil und eine Schraubenfeder, welche das Ventil belastet, angeordnet. Das Ventil ist um eine Trägerachse drehbar auf dem Trägerring befestigt und wird durch die Schraubenfeder auf die Oberfläche des Ventilsitzes gedrückt. Die Schnellkupplung weist ferner einen Verbindungsstecker auf, der mit einem Verbindungselement in das Hauptelement einschiebbar und durch eine Bedienbuchse arretierbar ist. Beim Einschieben des Verbindungssteckers drückt das Ende des Verbindungselementes gegen das Ventil, um dieses zu öffnen.

Eine sichere Abdichtung des Ventils wird dadurch erreicht, daß der Ventilkörper als Klappe ausgebildet ist, welche mit einem Randabschnitt auf der Trägerachse schwenkbar gelagert ist, und daß der Ventilsitz derart deformierbar ist, daß in der Schließstellung der Klappe, bei gelöster Verbindung, der innere Querschnitt des Ventilsitzes in den Strömungsquerschnitt des Hauptelementes hineinragt, um bei Herstellung der Verbindung dichtend zur Anlage zu kommen, bevor die Ventilklappe von diesem geöffnet wird.

Da das Ventil so öffnet, daß sich die scheibenförmige Oberfläche des Ventils zunehmend neigt, wird der Druck des Fluids gegen das Ventil ständig verkleinert. Daraus resultiert eine reduzierte Bedienkraft für die Öffnung des Ventils.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine vertikale Schnittdarstellung einer vorteilhaften Ausgestaltung einer Schnellkupplung nach der vorliegenden Erfindung, welche sich im nichtverbundenem Zustand der einzelnen Bauteile befindet, und

Fig. 2 eine vertikale Schnittdarstellung einer Schnellkupplung nach Fig. 1, bei welcher die Verbindung hergestellt ist.

Eine Schnellkupplung wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, besteht aus einem Leitungsstecker 10 und einem Verbindungsstecker 40, verbunden mit dem Leitungsstecker 10. Der Leitungsstecker 10 ist auf der einen Seite mit der Versorgungsleitung 50 für Fluide wie Druckgas mittels einer Befestigungsnuß 51 verbunden, und der Verbindungsstecker 40 ist auf einer Seite mit einer Einlaßleitung 60 eines Gasgerätes oder ähnlichem durch die Befestigungsnuß 61 verbunden.

Der Leitungsstecker 10 besteht aus einem Hauptelement 11 und einem Befestigungselement 21 in hohlzylindrischer Form, so daß entsprechend die inneren Durchgangsbohrungen 12 und 22 gebildet werden. Auf der Verbindungsseite der inneren Durchgangsbohrung 12 des Hauptelements 11 ist über deren gesamten Umfang ein ringförmiger Stufenabschnitt 12a ausgebildet, an welchem der ringförmige Ventilsitz 13, der zugleich als Dichtung dient, und dahinter der ringförmige Trägerring 17 angebracht sind. Der Ventilsitz 13 wird an dem Stufenabschnitt 12a sicher gehalten durch ein Ende des verlängerten Abschnittes 22b des Befestigungselements 21, welches mit einem Gewinde in der inneren Durchgangsbohrung 12 des Hauptelements 11 auf dessen Verbindungsseite befestigt ist. Der verlängerte Abschnitt 22b des Befestigungselements weist einen vergrößerten Durchmesser auf. Auf der einen Seite des Ventilsitzes 13 ist ein öffnungsfähiges plattenförmiges Ventil 31 befestigt, welches so angesetzt ist, daß es sich um die zentrale Träger­ achse bewegt. Das Ventil 31 ermöglicht die wahlweise Unter­ brechung der Verbindung zwischen der inneren Durchgangsboh­ rung 12 des Hauptelements 11 und der inneren Durchgangsboh­ rung 22 des Befestigungselementes 21.

An der Innenseite an einem offenen Ende der inneren Durch­ gangsbohrung 12 des Hauptelementes 11 befinden sich eine Reihe konischer Bohrungen 12b, welche kreisförmig in einem vorbestimmten Winkelabstand voneinander angeordnet sind, und in welche die Kugeln 14 für die Verbindung eingesetzt sind. Das Hauptelement 11 weist an seinem äußeren Umfang eine Be­ dienbuchse 15 auf, welche der lösbaren Verbindung des Verbin­ dungssteckers 40 mit der Leitungsstecker 10 dient. Die Be­ dienbuchse 15 ist auf dem Hauptelement 11 in axialer Richtung verschiebbar befestigt und weist an ihrer inneren Oberfläche eine mit Nocken versehene Oberfläche 15a auf. Die Bedien­ buchse 15 wird durch die Federkraft einer zylindrischen Schraubenfeder 16, die zwischen der Buchse 15 und dem Haupte­ lement 11 angebracht ist, in seiner Eingriffsposition gehal­ ten, in welcher die mit Nocken versehene Oberfläche 15a in Verbindung mit den Kugeln 14 steht und Teile der Kugeln in die innere Durchgangsbohrung 12 drückt. Bezugszeichen 18 be­ zeichnet einen Sprengring, der verhindert, daß die Buchse 15 vom Hauptelement 11 heruntergeschoben werden kann.

Das Ventil 31 besteht aus einer scheibenförmigen Ventilplatte 36, welche so befestigt ist, daß sie um die Trägerachse 37, die an einer Seite des Trägerringes 17 befestigt ist, zentral drehbar in Richtung der inneren Durchgangsbohrung 22 zu öff­ nen ist, und welche durch eine Schraubenfeder 38, die um die Trägerachse 37 angeordnet ist, mit Druck in Kontakt mit dem Ventilsitz 13 gebracht wird, und einen Betriebsnocken 39, der auf der Ventilplatte 36 auf der der inneren Durchgangsbohrung 12 des Hauptelements 11 zugewandten Seite angebracht ist. Wird die Ventilplatte 36 unter Druck gegen den Ventilsitz 13 gepreßt, so wird der ringförmige Ventilsitz 13 derart ver­ formt, daß sich Teile seines inneren Umfangsabschnitts ein wenig in die innere Durchgangsbohrung 12 erstrecken.

Der Verbindungsstecker 40 hat eine hohlzylindrische Form und eine äußere Konfiguration, die erlaubt, daß der Verbindungsstecker 40 lösbar in der inneren Durchgangsbohrung 12 des Hauptele­ ments 11 befestigt werden kann. Der Verbindungsstecker 40 be­ steht aus einem Verbindungselement 41 mit der inneren Durch­ gangsbohrung 42 und dem zylindrischen Verbindungsabschnitt 43 an seiner Verbindungsseite. Der zylindrische Verbindungsab­ schnitt 43 ist am äußeren Umfang des Verbindungselementes an­ geordnet und weist eine ringförmige Nut 44 auf, welche der lösbaren Aufnahme der Kugeln 14 dient. Wenn die obenbeschrie­ bene Schnellkupplung in der dargestellten Aus­ gestaltung nicht in Verbindung ist, d.h. der Verbindungsstec­ ker 40 ist nicht mit dem Leitungsstecker 10 verbunden, dann wird das Ventil 31 durch die Federkraft der Schraubenfeder 38 gegen den Ventilsitz 13 gepreßt und somit in seiner geschlos­ senen Position gehalten, wie in Fig. 1 gezeigt. Dies führt zu einer Unterbrechung der Verbindung zwischen der inneren Durchgangsbohrung 12 im Hauptelement 11 und der inneren Durch­ gangsbohrung 22 des Befestigungselementes 21, wobei der Ven­ tilsitz 13 mit Kraft derart verformt wird, daß sich Teile seines inneren Umfangsabschnittes ein wenig in die innere Durchgangsbohrung 12 erstrecken. In diesem Stadium wird das Ventil 31 zusätzlich mit Fluid- oder Gasdruck beaufschlagt. Gleichzeitig wird die Bedienbuchse 15 durch die Federkraft der Schraubenfeder 16 Fig. 1 betrachtend nach links gezwun­ gen so daß die Nockenfäche 15a in Verbindung mit den Kugeln 14 steht und Teile einer jeden Kugel 14 nach innen in die in­ nere Durchgangsbohrung 12 des Hauptelements 11 drückt.

Die Verbindung des Verbindungssteckers 40 mit dem Leitungs­ stecker 10 wird hergestellt, indem die Bedienbuchse 15 in ihre zurückgezogene Position in Richtung des Pfeiles a in Fig. 1 gegen die Schraubenfeder 16 zurückgezogen wird, damit die Verbindung der Kugeln 14 mit der Nockenfläche 15a der Buchse 15 gelöst wird und dann der zylindrische Verbindungs­ abschnitt 43 des Verbindungselements 41 in der inneren Durch­ gangsbohrung 12 des Hauptelements 11 unter nach außen Drücken der Kugeln 14 befestigt wird.

Dies bewirkt, daß das äußere Ende des zylindrischen Verbin­ dungsabschnittes 43 gegen den Bediennocken 39 drückt, während es unter Kontakt mit den in die innere Durchgangsbohrung 12 gedrückten Teilen des Ventilsitzes 13 ausreichend abdichtet, um ein Austreten von Gas während des Verbindungsvorganges des Verbindungssteckers 40 mit dem Leitungsstecker 10 zu verhin­ dern. Das Ventil 31 wird gegen die Federkraft der Schrauben­ feder 38 und den Druck des Gases zentral um die Trägerachse 37 drehend gedrückt. Speziell wird die scheibenförmige Ven­ tilplatte 36 des Ventils 31 langsam im Sinne der zentralen Drehung geneigt und der Gasdruck somit langsam vermindert, so daß das Ventil mit einer geringen Bedienkraft bedient werden kann. Zusätzlich stellt das Ventil 31 keinen Strömungswider­ stand im Strömungsweg des Gases in seinem geöffneten Zustand dar, da es auf eine Seite des verlängerten Abschnittes 22b, welcher einen großen Durchmesser aufweist, positioniert ist. Wird dann die Bedienbuchse 15 aus ihrer zurückgezogenen Posi­ tion losgelassen, wird sie durch die Schraubenfeder 16 in Richtung des Pfeils b in Fig. 2 in ihre Eingriffsposition gezwungen, so daß die Nockenfläche 15a die Kugeln 14 nach in­ nen drückt und diese in der ringförmigen Nut 44 des Verbin­ dungssteckers 40 festhält, wodurch die Verbindung zwischen dem Leitungsstecker 10 und dem Verbindungsstecker 40 wie in Fig. 2 gezeigt hergestellt ist. Dies führt zu einer Verbin­ dung zwischen den inneren Durchgangsbohrungen 22 und 12, wel­ che zuläßt, daß das Gas ruhig von der inneren Durchgangsboh­ rung 22 durch die Durchgangsbohrung 12 zur Durchgangsbohrung 42 ohne jeden Strömungswiderstand strömt.

Die Trennung des Leitungssteckers von dem Verbindungsstecker wird leicht und unter Beibehaltung der Abdichtung zwischen dem Stecker 40 und dem Leitungsstecker 10 durchgeführt, indem die Buchse 15 in ihre zurückgezogene Position in Richtung des Pfeils a gegen die Schraubenfeder zurückgezogen wird, die Verbindung zwischen den Kugeln 14 mit der Nockenfläche 15a aufgehoben und dann der Verbindungsstecker 40 aus dem Lei­ tungsstecker 10 herausgezogen wird. Dies bewirkt, daß das Ventil 31 mit Kraft durch die Schraubenfeder 38 gegen den Ventilsitz 13 gepreßt wird, damit in seiner geschlossenen Po­ sition gehalten wird, und die Verbindung zwischen der inneren Durchgangsbohrung 12 im Hauptelement 11 und der inneren Durchgangsbohrung 22 des Befestigungselementes 21 unterbro­ chen wird. Das Loslassen der Buchse 15 in ihrer zurückgezoge­ nen Position bewirkt, daß die Buchse 15 durch die Federkraft der Schraubenfeder 16 in ihre Normal-x oder Eingriffsposition zurückgedrückt wird, so daß die Nockenfläche 15a in Verbin­ dung mit den Kugeln steht und Teile der Kugeln in die innere Durchgangsbohrung 12 drückt.

Claims (2)

1. Schnellkupplung mit einem Leitungsstecker (10), mit einem Hauptelement (11) und einem Befestigungselement (21), welche jeweils eine innere Durchgangsbohrung (12, 22) aufweisen,
wobei die innere Durchgangsbohrung (12) des Hauptelementes (11) einen ringförmigen Stufenabschnitt (12a) besitzt, an dem hintereinander ein ringförmiger Ventilsitz (13), der zusätzlich als Dichtung wirkt, und ein Trägerring (17) sicher angeordnet sind;
wobei das Hauptelement (11) ein Ventil (31) mit Auf/Zu- Stellung aufweist, welches durch eine Schraubenfeder (38) belastet ist und derart auf dem Trägerring (17) angebracht ist, daß es um eine Trägerachse (37) schwenkbar ist und von der Federkraft der Schrauben­ feder (38) gegen eine Sitzfläche des Ventilsitzes (13) gedrückt wird;
wobei an einem offenen Ende des Hauptelementes (11) Bohrungen (12b) angeordnet sind, welche sich auf einem Umfang in einem vorbestimmten Abstand zueinander befinden und in welchen Kugeln (14) für die Verbindung beweglich aufgenommen sind;
wobei sich an einem äußeren Umfang des Hauptelementes (11) eine in axialer Richtung verschiebbare Bedienbuchse (15) befindet, die in ihrer Eingriffsposition durch die Federkraft einer Feder (16) gehalten wird und an einem inneren Umfang eine Nockenfläche (15a) aufweist, die in der Eingriffsposition gegen die Kugeln (14) drückt, so daß diese in die innere Durchgangsbohrung (12) des Hauptelementes (11) vorstehen;
mit einem Verbindungsstecker (40) und einem Verbindungselement (41), welches eine Hohlzylinderform hat und eine äußere Konfiguration aufweist, die ermöglicht, daß der Verbindungsstecker (40) lösbar in der inneren Durchgangsbohrung (12) des Hauptelementes (11) befestigt werden kann, und welches auf der mit dem Hauptelement (11) zu verbindenden Seite einen zylindrischen Verbindungsabschnitt (43) aufweist, dessen äußerer Umfang eine ringförmige Nut (44) zur Aufnahme der Kugeln (14) besitzt;
und wobei das Ventil (31) geöffnet ist, wenn der Verbindungsstecker (40) mit dem Leitungsstecker (10) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (31) als Klappe ausgebildet ist, welche mit einem Randabschnitt auf der Trägerachse (37) schwenkbar gelagert ist, und daß der Ventilsitz (13) derart deformierbar ist, daß in der Schließstellung der Klappe, bei gelöster Verbindung, der innere Querschnitt des Ventilsitzes (13) in den Strömungsquerschnitt des Hauptelementes (11) hineinragt, um bei Herstellung der Verbindung gegen den Verbindungsabschnitt (43) des Ver­ bindungssteckers (40) dichtend zur Anlage zu kommen, bevor die Klappe des Ventils (31) von diesem geöffnet wird.

2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der inneren Öffnung (12) zugewandten Seite, an einem der Trägerachse (37) entfernt liegenden Randbereich der Klappe des Ventils (31) ein Nocken (39) angeordnet ist.