DE4000210C2 - Kupplung für eine Kälteanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung für das Beschicken und Entleeren von Kältekreisen nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine Kupplung dieser Gattung ist aus der DE 26 26 668 C2 bekannt. Bei der dort gezeigten Kupplung ist das dem Auf­ nahmeteil zugeordnete Ventil als Doppelventil mit zwei axial beabstandeten Richtungsringen ausgebildet, die durch ein rohrförmiges Teil miteinander in Verbindung stehen. Im Bereich der Dichtungsringe sind zwar Ausnehmungen vorgese­ hen, um ausreichend große Strömungsquerschnitte für das Strömungsmittel zur Verfügung zu stellen. Die Strömung ver­ läuft jedoch durch das Innere des rohrförmigen Verbindungs­ teils des Doppelventils. Dies bedingt erhebliche Umlenkun­ gen der Strömung, was entsprechende Strömungsverluste zur Folge hat. Da ferner die elastischen Dichtungsringe mit ko­ nischen Ventilsitzen zusammenwirken, werden sie in der ge­ schlossenen Position zusammengequetscht, was sich entspre­ chend ungünstig auf die Lebensdauer der Dichtungsringe aus­ wirkt.

Bei einer anderen vorbekannten Kupplung eines grundsätzlich anderen Aufbaues (DE 20 11 409 C3), bei der ein Ventil mit einer beweglichen Ventilhülse und einem fest angeordneten Schaft vorgesehen ist, sind ebenfalls Dichtungsringe vorge­ sehen, die mit konischen Ventilsitzen zusammenwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für das Be­ schicken und Entleeren von Kältekreisen geeignete Kupplung zu schaffen, bei der sich im Betrieb möglichst geringe Strömungsverluste ergeben und die eine hohe Lebensdauer hat.

Die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ist in dem einzigen Patentanspruch definiert.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplung ergeben sich durch die spezielle Konstruktion des dem Aufnahmeteil zuge­ ordneten Ventils, das aus einer beweglichen Ventilhülse und einem fest angeordneten koaxialen Schaft besteht, ver­ gleichsweise geringe Strömungsverluste. Die Strömung braucht nämlich nicht durch das Innere eines rohrförmigen Teils geleitet zu werden, so daß Strömungsumlenkungen nicht erforderlich sind. Außerdem wirken bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplung die elastischen Dichtungsringe mit zylindrischen Ventilsitzen zusammen, wodurch der Lebens­ dauer abträgliche Quetschungen der Dichtungsringe vermieden werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Kupplungseinheit des Standes der Technik, die im gekuppelten Zustand dar­ gestellt ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Aufnahmeteil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplung;

Fig. 3 einen Schnitt durch das Einführteil der er­ findungsgemäß ausgebildeten Kupplung; und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Kupplungsteile im gekuppelten Zustand, wobei die selbstab­ dichtenden Ventile in ihren offenen Posi­ tionen dargestellt sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten typischen Kupplung 10 des Standes der Technik ist mit 12 ein Aufnahmeteil und mit 14 ein Einführteil bezeichnet. Das Aufnahmeteil 12 besitzt einen Axialkanal 16, in dem ein federvorgespanntes selbst­ abdichtendes Ventil 18 angeordnet ist, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position axial bewegbar ist. Das Ventil 18 trägt einen Dichtungsring 19 und wird durch die Wirkung einer Feder 20 in die geschlossene Position vor­ gespannt, in der der Dichtungsring 19 mit dem Ventilsitz 22 in Eingriff steht und den Axialkanal 16 abdichtet. In ent­ sprechender Weise besitzt das Einführteil 14 einen Axial­ kanal 24, in dem ein federvorgespanntes selbstabdichtendes Ventil 26 angeordnet ist, das zwischen einer offenen und geschlossenen Position axial bewegbar ist. Das Ventil 26 trägt einen Dichtungsring 27 und wird durch die Wirkung einer Feder 28 in die geschlossene Position vorgespannt, in der der Dichtungsring 27 mit einem Ventilsitz 30 in Eingriff steht und den Axialkanal 24 abdichtet. Wenn die Teile 12 und 14 miteinander gekuppelt sind, wobei Anschlagkugeln 29 in einer Ausnehmung 31 angeordnet sind, treten die Ventile 18 und 26 miteinander in Eingriff und verschieben sich in die offene Position, in der Durchflußöffnungen 32 und 34 benach­ bart zu den Dichtungsringen 19 und 27 erzeugt und die Kanäle 16 und 24 in Strömungsmittelverbindung miteinander gebracht werden. Wenn eine der Federkräfte nur schwach ist, besteht die Möglichkeit, daß sich eines der Ventile nicht voll­ ständig öffnet. Wenn die Ventile 18 und 26 die Durchfluß­ öffnungen 32 und 34 im Vergleich zum Durchmesser der Kanäle nur geringfügig öffnen, wird in der Kupplung 10 ein hoher Strömungswiderstand erzeugt.

Eine Kupplung gemäß der Erfindung ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, wobei ein Aufnahmeteil 36 und ein Ein­ führteil 38 dargestellt sind. Jedes Teil besitzt einen Axial­ kanal und ein inneres Ende zur Verbindung mit einer ent­ sprechenden Strömungsmittelleitung, die nicht gezeigt ist.

Das Aufnahmeteil 36 weist einen zylindrischen Axialkanal 40 und ein inneres Ende 42 zur Befestigung an einer Ent­ leerungs- oder Beschickungsleitung auf, die nicht gezeigt ist. Das andere Ende bildet eine Öffnung 44 und umfaßt eine Hülse 46, die in Axialrichtung durch eine angelegte Kraft bewegbar ist. Die Hülse 46, die über eine Druckfeder 48 in die geschlossene Position vorgespannt wird, lagert radial verschiebbare Anschlagkugeln 50 und besitzt eine Gegen­ bohrung 52, die die Kugeln 50 befreit, wenn die Hülse 46 in der offenen Position ist. Ein Ring 54 enthält die Kugeln in der Gegenbohrung 52, wenn sich die Hülse 46 in der offenen Position befindet. Ein koaxialer Schaft 56 ist innerhalb des Axialkanales 40 angeordnet und besitzt einen Dichtungsring 58 benachbart zu einem Abschnitt 60 mit maximalem Durchmes­ ser, um mit dem Inneren einer axial gleitfähigen, feder­ vorgespannten Ventilhülse 62 in Eingriff zu treten.

Die Ventilhülse 62 kann in dem Aufnahmekanal 40, der den Schaft 56 umgibt, gleiten. Eine ringformige Ausnehmung 64 an der inneren Zylinderfläche der Ventilhülse 62 besitzt einen maximalen Durchmesser benachbart zum zylindrischen Ventil­ sitz 66. Die Ventilhülse 62 wird durch eine Schraubenfeder 68 in die geschlossene Position vorgespannt, in der der Ventilsitz 66 den Dichtungsring 58 aufnimmt und einen ab­ gedichteten Zustand herstellt. Der Abschnitt 60 an dem Schaft 56 begrenzt die Bewegung der Ventilhülse 62 im Kanal 40 durch Eingriff mit einer konischen Fläche 69. Eine von einem Ring 72 fixierte Spinne 70 hält den Schaft 56 in axialer Aus­ richtung zur Ventilhülse 62 und dient ferner als Lager für die Feder 68. Ein Dichtungsring 74 an der Innenseite des Aufnahmeteiles 36 hält eine Strömungsmitteldichtung zur Außenfläche der Ventilhülse 62 aufrecht. Ein anderer Dichtungsring 76 an der Innenseite des Aufnahmeteiles 36 hält eine Strömungsmitteldichtung zur Außenfläche des Ein­ führteiles 38 aufrecht, wenn sich dieses in der gekuppelten Position befindet.

Das Einführteil 38 besitzt einen Axialkanal 78, ein inneres Ende 80 zur Befestigung an der Leitung einer Kälteeinheit, die nicht gezeigt ist, und ein Verlängerungsende 82, das in der Lage ist, axial in die Aufnahmeöffnung 44 eingeführt zu werden, um die beiden Teile durch Verriegelungseingriff der Kugeln 50 in einer ringförmigen Ausnehmung 84, die an der Außenseite des Einführteiles 38 ausgebildet ist, mitein­ ander zu kuppeln.

Eine im Axialkanal 78 angeordnete Ventileinheit umfaßt ein federvorgespanntes zylindrisches Ventil 86, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position gleiten kann und einen Dichtungsring 88 benachbart zu einem stufenförmi­ gen Abschnitt 90 mit maximalem Durchmesser trägt. Das Ventil 86 wird normalerweise durch Wirkung einer Feder 94 in die geschlossene Position gedrückt, in der der Dichtungsring 88 im zylindrischen Sitz 92 angeordnet ist, der sich benachbart zum maximalen Durchmesser einer ringförmigen Ausnehmung 96 befindet. Die Bewegung des Ventiles 86 im Kanal 78 wird durch Eingriff des Abschnittes 90 mit der konischen Fläche 91 begrenzt. Die Feder 84 wird an einem Ende durch eine Spinne 93 gelagert, die es ermöglicht, daß die Feder 94 das Ventil 86 in axialer Ausrichtung zum Kanal 78 halten kann. Eine Kappe 98 kann zeitweise in das Verlängerungsende 82 eingesetzt werden, um zu verhindern, daß Fremdpartikel in das Einführteil eindringen.

Zur Verbindung der beiden Teile 36 und 38 ist es lediglich erforderlich, das Verlängerungsende 82 in die Aufnahmeöffnung 44 einzusetzen. Indem man das Aufnahmeteil 36 in einer Hand hält und die Hülse 46 in axialer Richtung von der Öffnung 44 wegzieht, können die Kugeln 55 radial verschoben werden. Die Gleitbewegung der Aufnahmeöffnung 44 setzt sich über das Verlängerungsende 82 fort, bis die Be­ wegung begrenzt wird und eine Freigabe der Hülse 46 auf­ tritt, woraufhin sich die gespannte Feder 48 zurückzieht und hierdurch die Hülse 46 geschlossen wird sowie die Kugeln 50 mit der Ausnehmung 84 am Einführteil 38 in Ein­ griff treten, so daß die beiden Teile 36 und 38 miteinander gekuppelt werden. Die gekuppelte Position der Teile ist durch die Kupplung 100 wiedergegeben, die in Fig. 4 ge­ zeigt ist. Während der Kupplung tritt das Verlängerungsende 82 mit der Ventilhülse 62 des Aufnahmeteiles 36 in Eingriff und verschiebt dieses. Gleichzeitig tritt der Schaft 56 des Auf­ nahmeteiles 36 mit dem Ventil 86 des Einführteiles 38 Eingriff und verschiebt dieses. Hierdurch werden die Ventile 62 und 86 gegen die Wirkung ihrer Federn 68 und 94 in die offene Position bewegt. Durch das Öffnen der Ventile 62 und 86 werden die Axialkanäle 40 und 78 miteinander in Strömungs­ mittelverbindung gebracht. Diese Art und Weise des Öffnens der Ventile 62 und 86 ist im Gegensatz zu den Ventilen 18 und 26 bei der vorstehend beschriebenen Kupplung 10 des Standes der Technik unabhängig von den Federkräften.

Wenn sich bei der Kupplung 100 die Ventile 62 und 86 in der offenen Position befinden, ist der maximale Durchmesser der ringförmigen Ausnehmung 64 an der Ventilhülse 62 radial zum Stufenabschnitt 60 mit maximalem Durchmesser und dem Dichtungsring 58 an der Sonde 56 ausgerichtet, während der Stufenabschnitt 90 mit maximalem Durchmesser und der Dichtungsring 88 am Ventil 86 des Einführteiles radial zum maximalen Durchmesser der ringförmigen Ausnehmung 96 aus­ gerichtet sind. Hierdurch werden benachbart zu den Dichtungsringen 58 und 88 große Durchflußöffnungen mit einem niedrigen Strömungswiderstand und minimalen Druckverlusten in der Kupplung 100 erzeugt. Um die Kupplung 100 zu ent­ kuppeln, wird die Hülse 46 des Aufnahmeteiles in axialer Richtung vom Einführteil 38 wegbewegt. Zur gleichen Zeit wird durch das Abziehen des Aufnahmeteiles 36 in der gleichen Richtung ein Ausrücken der Kugeln 50 erreicht, wodurch die Teile 36 und 38 entkuppelt werden. Gleichzeitig verschließen sich die Ventile 62 und 86 durch Wirkung der Federn 68 und 94 automatisch, wodurch die Kanäle 40 und 78 der entkuppelten Teile abgedichtet werden.

Claims (1)

1. Kupplung für das Beschicken und Entleeren von Kältekreisen mit einem Aufnahmeteil (36) mit einem Axialkanal (40), der ein inneres Anschlußende und ein offe­ nes äußeres Ende aufweist, einem Einführteil (38) mit einem Axialkanal (78), der ein inneres Anschlußende und ein offe­ nes äußeres Ende aufweist, das im äußeren Ende des Aufnah­ meteils angeordnet werden kann, Verbindungseinrichtungen, die an den Teilen (36, 38) vorgesehen sind, um die offenen Enden der Teile koaxial miteinander zu koppeln, einem ersten selbstabdichtenden Ventil innerhalb des Kanals (78) des Einführteils (38), das einen axial zwi­ schen einer offenen und einer geschlossenen Position be­ wegbaren Abschnitt besitzt, und einem zweiten selbstabdich­ tenden Ventil innerhalb des Kanals (40) des Auf­ nahmeteils (36), das einen axial zwischen einer offenen und geschlossenen Position bewegbaren Abschnitt aufweist, wobei jedes der Ventile einen Ventilsitz (66, 92) und einen mit dem Sitz in Anlage tretenden elastischen Dichtungsring (58, 88) umfaßt und eine ringförmige Ausnehmung (64, 96) benach­ bart zum zugehörigen Sitz (66, 92) aufweist und wobei die Ausnehmung und der zugehörige Dichtungsring radial zuein­ ander ausgerichtet sind, wenn sich die betreffende Ventil­ einheit in der offenen Position befindet, um auf diese Weise den Strömungswiderstand durch das Ventil zu reduzie­ ren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (66, 92) jeweils als zylindrische Fläche benachbart zu der zugehörigen ringförmigen Ausnehmung (64, 96) ausgebildet sind, und daß das zweite Ventil (58, 60, 62) einen im Kanal (40) des Aufnahmeteils (36) festangeordneten koaxialen Schaft (56) und eine bewegliche Ventilhülse (62) aufweist, an deren Innenfläche der zylindrische Ventilsitz (92) und die zugehörige Ausnehmung (96) gebildet sind, wo­ bei im gekuppelten Zustand von Aufnahmeteil (36) und Ein­ führteil (38) das Einführteil (38) mit dem äußeren Ende der Ventilhülse (62) und der festangeordnete Schaft (56) mit dem beweglichen Teil des ersten Ventils zu­ sammenwirkt, um die Ventile in die offenen Positionen zu verstellen.