DE3931126C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung. Derartige Rohrkupplungen werden z. B. bei hydraulischen Einrichtungen von Maschinen oder Fahrzeugen aller Art verwendet, um die Enden zweier Rohrleitungen rasch und wirksam miteinander zu verbinden.

Bei einer bekannten Rohrkupplung (FR-PS 13 96 434) erfolgt die notwendige axiale Lagefixierung des Einsteckelementes der Kupplung am einen Rohrende relativ zum Aufnahmeelement am anderen Rohrende mittels radial beweglicher, in Nuten des Einsteckelementes eingreifender Sperrleisten, d.h. in formschlüssiger Weise. Eine an sich gewünschte Spielfreiheit kann daher nur unter Einhaltung enger Toleranzen und entsprechend hohen Fertigungskosten erreicht werden. Bei der bekannten Rohrkupplung ist außerdem das kappenförmige Halteteil für die Sperrleisten in montageungünstiger Weise permanent auf dem Kupplungsaufnahmeelement befestigt. Die Beweglichkeit der Sperrleisten im Halteteil ist auf eine radiale Ausweichmöglichkeit beschränkt. Dies kann zu Verklemmungen führen, wenn das Einsteckelement nicht sorgfältig in das Aufnahmeelement eingeführt wird.

Es wurde auch schon eine Rohrkupplung vorgeschlagen, bei der das Aufnahmeelement mit einer Vielzahl von konischen Bohrungen am inneren Umfang eines Verbindungsabschnittes versehen ist, die Stahlkugeln aufnehmen, während ein Kupplungseinsteckelement eine Nut aufweist, in die sich die Kugeln aus ihrer zurückgezogenen Position in den Bohrungen hineinerstrecken können, wenn das Kupplungseinsteckelement in den Verbindungsabschnitt des Kupplungsaufnahmeelementes eingesetzt ist. Eine Spezialmaschine ist erforderlich, um die konischen Bohrungen im Kupplungsaufnahmeelement einzubringen, was die Herstellung der Kupplung verteuert. Darüber hinaus ist die Nut im Kupplungseinsteckelement aufgrund der hohen örtlichen Beanspruchungen, die sich aus der Punktberührung zwischen den Stahlkugeln und der Nut ergeben, anfällig gegen Verformungen. Dies bedingt eine Verkürzung der Lebensdauer der Rohrkupplung.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die bei fertigungsgünstigem Aufbau und leichter Handhabung bei der Anwendung zwei Rohrenden im wesentlichen fest und rasch miteinander zu verbinden vermag.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der Rohrkupplung nach der Erfindung treten ein Keilring und das ihn aufnehmende kappenförmige Halteteil bei einer Bewegung des Einsteckelementes weg vom Aufnahmeelement der Kupplung in kraftschlüssigem festen Eingriff miteinander, wodurch eine quasi integrale Verbindung zwischen dem Aufnahme- und Einsteckelement zustande kommt. Diese Verbindung ist nicht nur weitestgehend lockerungsfrei, sondern besitzt auch begrenzte Dichtwirkung. Da der Keilring vor Einschieben des Einsteckelementes frei radial und axial relativ zum kappenförmigen Halteteil beweglich ist, werden an die axiale Paßgenauigkeit der zusammenwirkenden Teile vergleichsweise geringe Anforderungen gestellt. Die Kupplung kann daher in fertigungsgünstiger Weise hergestellt werden. Außerdem erleichtert die Beweglichkeit des Keilringes relativ zum Halteteil den Montagevorgang, indem geringere Anforderungen an die Einhaltung einer axialen Ausrichtung der Teile während der Montage gestellt werden. Die erfindungsgemäße Rohrkupplung zeichnet sich daher durch eine beqeme Handhabung aus, die rasch eine effiziente feste Verbindung zweier Rohrenden ermöglicht. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht das Aufnahme- und Einsteckelement einer erfindungsgemäß aufgebauten Rohrkupplung, wobei die oberen Hälften der Kupplungselemente geschnitten dargestellt sind,

Fig. 2A in perspektivischer Ansicht einen geteilten Keilring,

Fig. 2B in perspektivischer Ansicht einen ausdehnbaren Haltering,

Fig. 3A in einer Ansicht ähnlich Fig. 1 die Rohrkupplung mit in das Aufnahmeelement eingesetztem Einsteckelement,

Fig. 3B eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit zurückgezogenem Einsteckelement zu dessen Verkupplung mit dem Aufnahmeelement,

Fig. 4A in perspektivischer Ansicht eine modifizierte Ausführung des Keilringes, und

Fig. 4B in einer Ansicht ähnlich Fig. 4A eine weitere modifizierte Ausführungsform des Keilringes.

Fig. 1 zeigt die Rohrkupplung mit einem Kupplungsaufnahmeelement A und einem Kupplungseinsteckelement B, das mit dem Aufnahmeelement A zusammenwirken kann. Das Kupplungsaufnahmeelement A umfaßt einen mit einem Außengewinde versehenen endseitigen Abschnitt 1a zur Verbindung des Kupplungselementes mit einem Verteiler oder der Rohrleitung einer Anlage, einen polygonalen Abschnitt 1b, an dem ein Werkzeug zum Drehen des Kupplungsaufnahmeelementes A angelegt werden kann, und einen mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 1c am inneren Ende des Kupplungsaufnahmeelementes A. Das Kupplungsaufnahmeelement A umfaßt ferner ein kappenförmiges Halteteil 3, das in lösbarer Weise auf dem Gewindeabschnitt 1c aufgeschraubt ist, und ferner hat das Kupplungsaufnahmeelement A eine axiale Durchgangsbohrung 2a, die eine Fluidpassage vorsieht. Die axiale Bohrung 2a weist einen radial vergrößerten Abschnitt 2b auf, der sich axial von der inneren Stirnseite des Kupplungsaufnahmeelementes A erstreckt. Ein zylindrischer Abschnitt 6a des Kupplungseinsteckelementes B, auf das nachfolgend noch näher eingegangen wird, ist so ausgelegt, daß er in den vergrößerten Bohrungsabschnitt 2b des Kupplungsaufnahmeelementes A einsitzen kann. Der vergrößerte Bohrungsabschnitt 2b hat eine innere konische Fläche 2c, an die sich eine parallele erweiterte Fläche 2d anschließt, die nahe der Stirnseite des Kupplungsaufnahmeelementes A ausgebildet ist.

Das kappenförmige Halteteil 3 hat eine vordere Verlängerung 3a, die eine Öffnung bildet, die mit einer inneren konvergierenden konischen Fläche 3b versehen ist, durch die der zylindrische Abschnitt 6a des Einsteckelementes B in den erweiterten Bohrungsabschnitt 2b des Aufnahmeelementes A eingeführt werden kann. Ein im wesentlichen C-förmiger oder geteilter elastischer Keilring 4 und ein radial ausdehnbarer Haltering 5 sind in einem Raum angeordnet, der durch die konvergierende konische Fläche 3b der vorderen Verlängerung 3a gebildet ist. Der Keilring 4 und der Haltering 5 stehen in anliegender Beziehung zueinander. Der Keilring 4 hat eine axiale Länge, die etwa der halben Länge der vorderen Verlängerung des kappenförmigen Halteteiles 3 entspricht. Der Keilring 4 weist eine konische Fläche 4a an seinem äußeren Umfang auf, die komplementär zu der vorderen Hälfte der konischen Fläche 3b des Halteteiles 3 ausgebildet ist und damit in Eingriff gelangen kann. Der Haltering 5 hat einen Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Keilringes 4 an dessen mittlerer Stelle.

Das Kupplungseinsteckelement B hat eine axiale Durchgangsbohrung, die eine Fluidpassage bildet und in axialer Ausrichtung zu der Fluidpassage 2a im Kupplungsaufnahmeelement A steht. Das Einsteckelement B ist ferner mit einem O-Ring 9 versehen, der in einer ringförmigen Nut liegt, die im zylindrischen Abschnitt 6a des Kupplungsaufnahmeelementes B an dessen vorderen Ende ausgebildet ist. Der O-Ring 9 bildet eine Dichtung zwischen dem Kupplungseinsteck- und -aufnahmeelement, wenn der zylindrische Abschnitt 6a von ersterem in den erweiterten Bohrungsabschnitt 2b des Kupplungsaufnahmeelementes A eingesetzt ist. Der zylindrische Abschnitt 6a des Kupplungseinsteckelementes B hat eine äußere konische Fläche 6b und einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 6c. Diese Abschnitte sind komplementär zur inneren konischen Fläche 2c bzw. erweiterten Fläche 2d des erweiterten Bohrungs­ abschnittes 2b ausgebildet. Eine Ringnut 8 ist in dem erweiterten Durchmesserabschnitt 6c am äußeren Umfang in einem Abstand 12 von der vorderen Stirnseite des Kupplungseinsteckelementes B vorgesehen. Der Abstand 12 ist im wesentlichen gleich dem Abstand 11 zwischen der inneren Stirnseite des Kupplungsaufnahmeelementes A und einer durch den erweiterten Bohrungsabschnitt 2b geschaffenen Schulter- bzw. Absatzfläche. Die Breite der Nut 8 im erweiterten Durchmesserabschnitt 6c ist so bemessen, daß sie gleich der Summe der Breiten des Keilringes 4 und Halteringes 5 ist. Die Nut 8 hat ferner einen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Keilringes 4, während ihre Tiefe kleiner als die radiale Dicke des Keilringes 4 ist.

Das Kupplungseinsteckelement B hat ferner einen polygonalen Griffbereich 6d und einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt 6e, der mit einer Rohrleitung oder einem Schlauch verbunden werden kann. Der Schlauch kann fest am Kupplungseinsteckelement B angebracht werden, indem er zwischen einer nicht gezeigten Muffe und dem besagten Abschnitt des Kupplungsaufnahmeelementes angeordnet und die Muffe gegen den Schlauch verklemmt bzw. zusammengedrückt wird. Obgleich der O-Ring 9 als Teil beschrieben wurde, das auf dem zylindrischen Abschnitt 2b des Einsteckelementes B angeordnet ist, kann es auch an der inneren Fläche des erweiterten Bohrungsabschnittes 2b des Aufnahmeelementes A vorgesehen sein.

Beim Betrieb werden die Kupplungselemente miteinander verbunden, indem der zylindrische Abschnitt 6a des Einsteckelementes B durch die Öffnung des kappenförmigen Halteteiles 3 in den erweiterten Bohrungsabschnitt 2b des Aufnahmeelementes A eingeführt wird, wobei der Griffbereich 6b des Einsteckelementes B von Hand erfaßt werden kann. Während des Einsetzens bewegen sich der Keilring 4 und der Haltering 5, die in dem durch das kappenförmige Halteteile definierten Raum angeordnet sind, längs des zylindrischen Abschnittes 6a und werden danach durch die konische Fläche 6b des Einsteckelementes B radial nach außen ausgedehnt, so daß sie auch längs dieser Fläche gleiten können. Wenn die vordere Stirnseite des Einsteckelementes B an der durch den erweiterten Bohrungsabschnitt 2b des Aufnahmeelementes A gebildeten Schulter anliegt, vgl. Fig. 3A, sind sowohl der Keilring 4 als auch der Haltering 5 in Ausrichtung zu der ringförmigen Nut 8 gelangt und treten aufgrund ihrer Eigenschaft, sich zusammenziehen zu wollen, in eine einsitzende Beziehung zu der ringförmigen Nut 8.

Wird dann das Einsteckelement B zurückgezogen, vgl. Fig. 3B, erfahren der Keilring 4 und der Haltering 5 eine Bewegung relativ zum kappenförmigen Halteteil 3 in Bewegungsrichtung des Einsteckelementes B, wodurch die äußere konische Fläche 4a des Keilringes 4 und der Haltering 5 in enge Eingriffnahme mit der konischen Fläche 3b des Halteteiles 3 gelangen. Bei seiner Eingriffnahme mit der konischen Fläche 3b des kappenförmigen Halteteiles 3 wird der Haltering 5 in der Verlängerung 3a des Halteteiles in einem zusammengedrückten Zustand gehalten, bis er aus der Öffnung des kappenförmigen Halteteiles 3 herausbewegt worden ist. Der Haltering 5 dehnt sich außerhalb des Kupplungsaufnahmeelementes in seine Ausgangsposition aus, um in Eingriff mit der Stirnseite des kappenförmigen Halteteiles 3 zu treten, was eine axiale Bewegung des Einsteckelementes B relativ zum Aufnahmeelement A verhindert.

Bei Verwendung übt das unter Druck stehende Fluid im vergrößerten Bohrungsabschnittes 2b eine Kraft auf die Stirnseite des zylindrischen Abschnittes 6a des Kupplungseinsteckelementes B aus, was den Keilring 4 gegen die konische Fläche 3a der Verlängerung des Halteringes 3 verkeilt, wodurch die Kupplungselemente A, B fest miteinander verbunden werden.

Wenn erwünscht ist, die Verbindung zwischen dem Kupplungseinsteckelement B und dem Kupplungsaufnahmeelement A zu lösen, kann dies dadurch erfolgen, daß man das kappenförmige Halteteil 3 vom Gewindeabschnitt 1c des Aufnahmeelementes A abschraubt und das Einsteckelement B aus dem erweiterten Bohrungsabschnitt 2b des Aufnahmeelementes A herauszieht. Während der Trennung des Einsteckelementes B vom Aufnahmeelement A werden das kappenförmige Halteteil 3, der Keilring 4 und der Haltering 5 vom Kupplungseinsteckelement B gehalten.

Wenn erwünscht ist, das kappenförmige Halteteil 3 vom Kupplungseinsteckelement B zu entfernen, wenn sich dieses in der getrennten Position befindet, wird zunächst das kappenförmige Halteteil 3 gegen den Griffbereich 6d des Einsteckelementes B bewegt, wobei der Haltering 5 in der ringförmigen Nut 8 zusammengezogen wird, und wird dann ein Werkzeug, z. B. ein Schraubenzieher, angesetzt, um den Keilring 4 und den Haltering 5 zu ihrer Entfernung aus der ringförmigen Nut 8 zu spreizen. Wenn erwünscht ist, das Kupplungselement A, B wieder miteinander zu verbinden, werden der Keilring 4 und der Haltering 5 in den Raum in der Verlängerung 3 des Halteteiles gemäß Fig. 1 angeordnet.

Fig. 4A zeigt einen Keilring 4 mit umfänglich beabstandeten verdickten Bereichen mit konischen Flächen 4a. Man wird erkennen, daß dieser Keilring 4 die gleiche Funktion wie der Ring nach Fig. 1 und 2A erfüllt. Alternativ hierzu kann der Keilring 4 auch eine Vielzahl Sektoren 4′ aufweisen, die durch eine ringförmige Schraubenfeder 10 zusammengehalten sind, die in Nuten längs des Umfanges der Sektoren einliegt, so daß die Sektoren in der gleichen Weise wie der geteilte Keilring ausdehnbar sind.

Obgleich der Haltering 5 vorgesehen ist, um eine Bewegung des Kupplungseinsteckelementes B gegen das Kupplungs­ aufnahmeelement A im gekuppelten Zustand zu verhindern, können das Aufnahme- und Einsteckelement im Falle eines ausreichend hohen Fluiddruckes unter dem Innendruck in den Fluidpassagen der Rohrkupplung in ihren gekuppelten Positionen ohne Verwendung eines Halteringes k gehalten werden, da der Druck auf die Schulter- oder Absatzfläche am vergrößerten Bohrungsabschnitt des Kupplungsaufnahme­ elementes und auf die Stirnseite des zylindrischen Abschnittes des Kupplungseinsteckelementes wirkt, um die Kupplungselemente voneinander wegzubewegen.

Es versteht sich, daß die Verbindung des Kupplungselementes rasch bewerkstelligt werden kann, indem man das Kupplungseinsteckelement in das Kupplungsaufnahmeelement einsetzt und dann das Kupplungseinsteckelement zurückzieht. Während des Durchflusses eines Druckfluides wirkt der Innendruck in der Kupplung auf das Aufnahme- und Einsteckelement dergestalt, daß zwischen den konischen Flächen des Keilringes und des kappenförmigen Halteteiles eine Keilwirkung erzielt wird, um die Kupplungselemente fester miteinander zu verbinden. Es versteht sich, daß der ausdehnbare Haltering eine Bewegung des Kupplungseinsteckelementes relativ zum Kupplungsaufnahmeelement verhindert, wenn die Kupplung Stoßbelastungen ausge­ setzt ist.

Claims (2)

1. Rohrkupplung, mit einem Kupplungsaufnahmeelement (A) mit einer axialen Durchgangsbohrung, die einen erweiterten Bohrungsabschnitt (2b) aufweist, der sich axial von der inneren Stirnseite des Kupplungsaufnahmeelementes erstreckt, einem auf dem Kupplungsaufnahmeelement gehaltenen kappenförmigen Halteteil (3), einem Sperrglied (4), das in einem durch das Halteteil definierten Raum angeordnet ist, und einem Kupplungseinsteckelement (B), welches umfaßt einen zylindrischen Abschnitt (6a), der komplementär zu dem erweiterten Bohrungsabschnitt des Kupplungsaufnahmeelementes ausgebildet und darin einsetzbar ist, einen Abschnitt (6c) mit erweitertem Durchmesser, eine konische äußere Fläche (6b), die mit dem Sperrglied (4) in Eingriff bringbar ist, um dieses zu spreizen, wenn der zylindrische Abschnitt des Kupplungseinsteckelementes durch den Halteteil in den erweiterten Bohrungsabschnitt des Kupplungsaufnahmeelementes eingesetzt wird, und eine ringförmigen Nut (8) im Abschnitt mit dem erweiterten Durchmesser nahe der konischen Fläche, in der das Sperrglied aufnehmbar ist, wenn es an der konischen Fläche vorbeigelangt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Bohrungsabschnitt (2b) des Kupplungsaufnahme­ elementes (A) eine innere konische Fläche (2c) nahe der inneren Stirnseite aufweist, daß der Halteteil (3) entfernbar auf dem Kupplungsaufnahmeelement gehalten ist und eine innere konische konvergierende Fläche (3a) aufweist, daß die konische äußere Fläche (6b) des Kupplungseinsteckelementes (B) komplementär zur inneren konischen Fläche (2c) des erweiterten Bohrungsabschnittes ausgebildet ist, und daß das Sperrglied ein geteilter, elastischer Keilring (4) ist, der in dem durch die innere konische Fläche des kappenförmigen Halteteiles gebildeten Raum bewegbar angeordnet ist und eine äußere konische Fläche (4a) komplementär zur inneren konischen Fläche des Halteteiles aufweist, so daß die konische Fläche (4a) des Keilringes bei einem Zurückziehen des Kupplungseinsteckelementes in festem Eingriff mit der konischen Fläche (3b) des kappenförmigen Halteteiles bringbar ist.

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausdehnbarer Haltering (5) anliegend zum Keilring (4) angeordnet ist, und daß die Nut (8) im erweiterten Durchmesserabschnitt des Kupplungseinsteck­ elementes (B) zur gemeinsamen Aufnahme des Keilringes (4) und des Halteringes (5) ausgebildet ist, so daß der Haltering bei einem Zurückziehen des Kupplungseinsteckelementes aus der Öffnung des kappenförmigen Halteteiles (3) in Eingriff mit der Stirnseite des kappenförmigen Halteteiles bringbar ist, um eine axiale Bewegung des Kupplungseinsteckelementes (B) relativ zum Kupplungsaufnahmeelement (A) zu verhindern.