DE60005949T2

DE60005949T2 - Kupplung

Info

Publication number: DE60005949T2
Application number: DE60005949T
Authority: DE
Inventors: Gerrit Klaas Bunschoten; Brian David Haworth; Lambertus Gerardus Van Der Heijden
Original assignee: JohnsonDiversey Inc
Current assignee: Diversey Inc
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: JP4664553B2; JP2003502587A; ATE252055T1; DE60005949D1; AU4925600A; ZA200109309B; CA2412324A1; CA2412324C; BR0011393A; TR200103558T2; AU750320B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung zum Verbinden zweier hohler Körper wie bspw. eines Behälters mit einem Rohr bzw. Schlauch gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine derartige Kupplung ist bspw. aus der EP-Anmeldung 0 270 302 bekannt, die eine Kupplung für eine Verpackungs- und Ausgabeanordnung für ein flüssiges Produkt beschreibt, bei der eine Flüssigkeit aus einem Behälter durch die Kupplung durch ein Rohr/Schlauch zum Einsatzpunkt gepumpt wird. Die Kupplung hat ein erstes Verbindungsglied mit einem hohlen Pfosten und einer unter Vorspannung stehenden Hülse, die Öffnungen im hohlen Pfosten verschließt, sowie ein zweites Verbindungsglied mit einem hohlen Mantel und einem unter Vorspannung gesetzten Kolben, der eine Öffnung am Ende des Mantels verschließt. Die Teile sind so ausgeführt, dass beim Herstellen der Verbindung der Pfosten den Kolben und der Mantel die Hülse aus der Ruhelage bringen, so dass Flüssigkeit strömen kann.
In einer Form kann der Behälter einfaltbar sein; vorzugsweise befindet er sich zur Lagerung und zum Transport zweckmäßigerweise in einem Kasten. Nach der EP 0 270 302 sind derartige Behälter problematisch, weil beim Trennen des Rohrs/Schlauchs vom Behälter Reste der Flüssigkeit, die durch die Kupplung zwischen ihnen geflossen war, auslaufen können. Dies kann bedenklich werden, falls es sich um eine gefährliche Flüssigkeit handelt – bspw. ein stark alkalisches Produkt wie ein Reinigungsmittel für Industrie-Geschirrspülmaschinen.
Die Kupplung nach der EP 0 270 302 hat zwar den Vorteil, dass beim Lösen beide Hohlkörper dicht verschlossen werden; auch verringert oder verhindert sie Auslaufverluste. Offensichtlich ist ein enger Sitz des Mantels auf dem Pfosten wichtig, wenn beim Lösen der Kupplung keine Flüssigkeit auslaufen soll. Jedoch hat sich erwiesen, dass die Qualität des von diesen Kupplungen erzeugten dichten Abschlusses bei längerem Einsatz abnimmt. Die Kupplung wird dann undicht und muss früher als sonst nötig ausgetauscht oder überholt werden, während – abgesehen von den für den dichten Abschluss verantwortlichen Teilen – der Arbeitszustand aller anderen Teile noch einwandfrei ist.
Die Erfindung ist auf eine Kupplung der oben genannten Art gerichtet, die ein 1eck- und auslaufsicheres Herstellen und Lösen einer Verbindung über einen Zeitraum von mehreren Jahren im normalen Einsatz zulässt.
DIE ERFINDUNG
Entsprechend ist die erfindungsgemäße Kupplung dadurch gekennzeichnet, dass beim Verbinden der Glieder zwischen dem Mantel und der Hülse eine ringförmige Dichtung vorliegt, die von der Hülse so aktiviert wird, dass ein dichter Sitz auf dem Pfosten entsteht. Die Dichtung ist vorzugsweise ein elastischer Ring, der axial komprimiert und radial zum Pfosten hin expandiert wird.
Als Ergebnis der elastischen Eigenschaften des Rings und des Drucks, mit dem er (in seiner Axialrichtung) konstant beaufschlagt wird, passt seine Innenfläche sich der Gestalt der Außenfläche des Pfostens an, auch wenn die Gestalt oder der Durchmesser des letzteren sich in Folge von Verschleiß, Beschädigung oder Fertigungsfehlern geändert hat oder unregelmäßig ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Allgemein ist erwünscht, dass die verschiedenen Teile – also der Mantel und der Kolben sowie die Hülse und der Pfosten – koaxial verlaufen und dass darüber hinaus alle vier von ihnen im verbundenen Zustand auf einer gemeinsamen Achse liegen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen ausführlicher erläutert, die schaubildlich eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung zeigen.
1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung beim anfänglichen Herstellen einer Verbindung; und
2 und 3 zeigen einen Schnitt durch die Kupplung der 1 in der zweiten bzw. dritten Stufe des Herstellens einer Verbindung.
1 zeigt eine Kupplung zum Verbinden zweier Hohlkörper wie bspw. eines einfaltbaren oder starren Behälters mit einem Rohr bzw. Schlauch. Die Kupplung weist ein erstes Verbindungsglied 10 mit einem Gehäuse 11 und einem in dieses eingesetzten hohlen Pfosten 12 auf, dessen Inneres in Strömungsverbindung mit dem desjenigen Teils steht, an das das erste Glied angeschlossen ist. Der Pfosten 12 hat ein geschlossenes Ende 13 sowie vier Öffnungen 14, die sich hinter dem geschlossenen Ende 13 befinden. Der Pfosten 12 ist von einer Dichtungshülse 15 umgeben, die von einer Feder 16 in eine Lage vorbeaufschlagt wird, in der sie die Öffnungen 14 abdeckt, um ein Ausströmen aus dem Inneren des Pfostens 12 zu verhindern. Das Gehäuse 11 ist mit einem zylindrischen Schlüssel ("key") 17 versehen, der auf seiner Innenseite Spiralnuten 18 aufweist und vorzugsweise einen Innendurchmesser im Bereich von 40 bis 80 mm hat.
1 zeigt weiterhin ein zweites Verbindungsglied 20 mit einer Kappe 21 mit einem zylindrischen Teil bzw. einer solchen Wand 22, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Schlüssels 17 und die außen mit zwei Nasen oder Vorsprüngen 23 versehen ist. Die Vorsprünge 23 liegen jeweils in einer solchen Entfernung vom Ende der zylindrischen Wand 22, dass das zweite Glied 20 in einer bestimmten Länge L – bspw. 13 mm – in das erste Glied eingeführt werden muss, bevor die Vorsprünge 23 am Anfang der entsprechenden Nuten 18 ankommen. Diese Länge L sollte vorzugsweise größer als 10 mm (und aus praktischen Gründen vorzugsweise kleiner als 25 mm) sein.
Umgekehrt können Nuten außen auf der Kappe 21 vorgesehen sein. In diesem Fall sollten Vorsprünge auf der Innenseite einer zylindrischen Wand im ersten Glied in einer bestimmten Entfernung vom Ende der Wand vorgesehen sein. Die Steigung der Nuten 18 ist vorzugsweise größer als der Innenradius des Schlüssels 17, damit sich eine Verbindung mit begrenzter Drehung der Glieder 10, 20 herstellen lässt.
Ein Korb 24 ist in die Unterseite der Kappe 21 eingesetzt; er weist einen Kolben 25 mit einem Kolbenkopf 26 auf. Der Kolben 25, 26 ist mittels einer Feder 27 in eine Lage vorgespannt, in der er eine Öffnung 28 in der Kappe 21 verschließt. Die Kappe 21 weist eine umlaufende vorstehende Kante 29 auf, deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem oder geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Dichtungshülse 15 des ersten Glieds 10. In die umlaufende Kante 29 ist ein Gummiring 30 eingesetzt, dessen Höhe kleiner ist als die der umlaufenden Kante 29 und dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem oder geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Pfostens 12 des ersten Glieds 10. Der Ring 30 ist auf der Innenfläche mit drei umlaufenen Leisten 31 versehen, die den dichten Sitz verbessern und beim Trennen der Glieder 10, 20 über den durch den Ring 30 gezogenen Pfosten 12 wischen.
Der Kolbenkopf 26 ist aus einem flexiblen Werkstoff gefertigt; seine Oberfläche ist konvex. Ist die Oberfläche des geschlossenen Endes 13 des Pfostens 12 konkav und der Radius des Kolbenkopfes 26 kleiner gewählt als der Radius des geschlossenen Endes 13 des Pfostens 12, wird beim Herstellen der Verbindung der Glieder 10, 20 zwischen diesen Oberflächen vorliegende Flüssigkeit verdrängt, so dass eine Ansammlung von Flüssigkeit zwischen diesen Flächen, die beim Trennen der Glieder 10, 20 auslaufen würde, verhindert ist.
Die 1 zeigt die erste Stufe des Herstellens einer Verbindung zwischen den Gliedern 10, 20. Das Spiel T zwischen der Wand 22 und dem Schlüssel 17 (d. h. die halbe Differenz zwischen dem Innendurchmesser des Schlüssels 17 und dem Außendurchmesser der Wand 22) beträgt 0,5 mm und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm oder – allgemeiner – in einem Bereich von 0,5% bis 2% des Innendurchmessers des Schlüssels 17. In Folge dieses Spiels lässt die Kappe sich problemlos in den Schlüssel 17 einführen. Ist das Verhältnis des Spiels T zur Länge L, in der das zweite Glied in das erste Glied eingeführt werden muss, d.h. die Größe T/L kleiner als 0,10, erfolgt eine effektive und selbsttätige Zentrierung der Glieder relativ zueinander; auch vermeidet man die Gefahr, dass einer der Vorsprünge 23 den Anfang der Nuten 18 verfehlt. Desgl. werden in der nächsten Stufe des Herstellens der Verbindung der Pfosten 12 und der Kolben 24 selbsttätig zentriert.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Kupplung zwei oder mehr der genannten Vorsprünge und entsprechende Nuten aufweisen kann, wobei mindestens zwei der Vorsprünge unterschiedlich gestaltet und/oder unterschiedlich breit und die zugehörigen Nuten an sie angepasst sind. In einer Umgebung, in der mehrere Behälter mit unterschiedlichem Inhalt Einsatz finden, lässt sich durch Verwendung solcher verschiedenen Vorsprünge in unterschiedlicher Kombination ein Vertauschen der Glieder verhindern. Mit zunehmender Anzahl von (unterschiedlichen) Vorsprüngen in einer bestimmten Kupplung machen die Vorteile eines Verhältnisses T/L innerhalb des vorerwähnten Bereichs sich um so eher bemerkbar.
Nach dem Einführen und Zentrieren werden die Glieder 10, 20, wie in den 2 und 3 gezeigt, relativ zueinander gedreht, so dass es zu einer Berührung zwischen der Dichtungshülse 15 und dem Gummiring 30 kommt. Bei weiterer Drehung beginnt der Pfosten 12 sich relativ zur vorgespannten Dichtungshülse 15 zu bewegen, weil letztere vom Ring 30 angehalten wird. Hierdurch ist der Pfosten 12 nun in den Ring 30 eingesetzt und wird von ihm umgeben und wird der Ring 30 von der Dichtungshülse 15 in der Axialrichtung (geringfügig) komprimiert, so dass er sich (geringfügig) in der Radialrichtung zum Pfosten 12 hin weitet. In dieser Stufe wirkt die Reibung zwischen dem Pfosten 12 und dem Ring 30 noch verhältnismäßig schwach, so dass die Glieder sich problemlos vom Anwender drehen lassen.
Die 3 zeigt die abschließende Stufe beim Herstellen der Verbindung. Die Glieder 10, 20 sind über einen Gesamtwinkel von etwa 45° gedreht und der Ring 30 ist so stark komprimiert worden, dass er gegen den Pfosten 12 vollständig und dicht abschließt. Das Innere des Rings 30 hat nun die Gestalt des Pfostens 12 angenommen und ein dichter Abschluss wird auch erreicht, wenn der Pfosten 12 nach mehreren Einsatzjahren erheblich abgenutzt ist.
Eines der Glieder kann mit einer Steuerkurve 32 und das andere Glied mit einem dünnen Plastikfinger 33 versehen werden. Die Steuerkurve 32 und der Fin ger 33 sind so angeordnet, dass beim Drehen der Glieder 10, 20 die Steuerkurve 32 am Finger 33 vorbei läuft und diesen ausbiegt; beim Erreichen einer hinreichend festen Verbindung schnappt der Finger in seine Ausgangslage zurück und erzeugt ein hörbares Geräusch – bspw. ein deutliches Klicken –, das den Anwender darauf hinweist, das kein weiteres Drehen nötig ist.
Alternativ kann im Schlüssel 17 am Ende mindestens einer der Nuten 18 ein Finger vorgesehen sein. Sobald die Vorsprünge 23 das Ende der zugehörigen Nuten erreichen und die Glieder 10, 20 geringfügig weiter gedreht werden, läuft der Vorsprung bzw. laufen die Vorsprünge 23 am Finger bzw. an den Fingern vorbei, so dass diese ausbiegen und, wie oben beschrieben, in die Ausgangslage zurück rasten. Bei einem starren Finger wird der Vorsprung festgehalten, bis er abrupt durchrutscht und auf einen Anschlag hinter dem Finger (in der Bewegungsrichtung des Vorsprungs) aufschlägt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist eines der beiden Glieder eine Kammer auf (oder ist es mit einer solchen verbunden), die Einrichtungen enthält, mit denen das Vorliegen von Flüssigkeit in ihr erfassbar ist. Vorzugsweise handelt es sich hierum dasjenige Glied, das an ein Rohr/Schlauch angeschlossen ist. Dieses bevorzugte Merkmal ist nützlich in Systemen für ein flüssiges Produkt, bei denen es nötig oder erwünscht ist, den Leerzustand des Behälters festzustellen und dann eine Pumpe abzuschalten und/oder ein Warnsignal für einen Behälterwechsel abzugeben. Zum Erfassen von Flüssigkeit in der Kammer kann diese einen Reed-Kontakt oder beabstandete Elektroden enthalten, so dass etwa vorhandene Flüssigkeit eine leitende Verbindung zwischen den Elektroden herstellt. Unabhängig von den jeweiligen Einrichtungen zur Flüssigkeitserfassung kann die Kammer erwünschter Weise ein Ventil aufweisen, das in den Schließzustand vorgespannt ist, sich aber öffnet und die Kammer lüftet, falls in ihr ein vorbestimmter Unterdruck herrscht – bspw. wenn eine aus der Kammer pumpende Pumpe bei leerem Vorratsbehälter weiter läuft.
Obgleich die Form der erfindungsgemäßen Kupplung insbesondere für die oben angegebene Anwendung beschrieben wurde, ist sie auch für Anwendungen geeignet, wo eine Kupplung vorteilhaft ist, die Leckverluste aus zwei Hohlkörpern beim Trennen derselben verhindert und dabei auch ein Auslaufen aus ihnen möglichst gering hält.
Die Erfindung ist daher nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt; diese lässt sich im Rahmen der Ansprüche auf verschiedene Art und Weise variieren.

Claims

Kupplung zum Verbinden zweier hohler Körper, die aufweist: ein erstes und ein zweites Verbindungsglied (10, 20) jeweils zum Ansetzen an eine Öffnung eines zugehörigen Hohlkörpers, um eine Flüssigkeitsströmung zwischen den Innenräumen der Hohlkörper zu ermöglichen, wenn diese mittels der Kupplung miteinander verbunden sind, und um bei getrennten Hohlkörpern die Öffnungen zu verschließen, wobei das erste Verbindungsglied (10) einen hohlen Pfosten (12), dessen Inneres mit dem Inneren des Hohlkörpers in Strömungsverbindung steht, an den das erste Verbindungsglied (10) angesetzt ist, und der hohle Pfosten (12) ein geschlossenes Ende (13) und hinter diesem mindestens eine Öffnung (14) aufweist, wobei das erste Glied (10) weiterhin um den Pfosten (12) herum eine Hülse (15) aufweist, die in eine Lage vorbeaufschlagt ist, in der sie die Öffnung (14) verschließt, und wobei das zweite Glied (20) einen Kolben (25, 26) in einem hohlen Mantel (21, 24) aufweist, dessen Inneres in Strömungsverbindung mit dem Inneren des Hohlkörpers steht, an den das zweite Glied (20) angesetzt ist, und der in eine Lage vorbeaufschlagt ist, in der er eine Öffnung (28) verschließt, wobei der Pfosten (12), die Hülse (15), der Kolben (25, 26) und der Mantel (21, 24) so gestaltet sind, dass beim Verbinden der Verbindungsglieder (10, 20) das geschlossene Ende (13) des Pfostens (12) durch die Öffnung (28) im Mantel (21, 24) sich erstreckt und dadurch den Kolben (25, 26) gegen seine Vorbeaufschlagung und die Hülse (15) gegen deren Vorbeaufschlagung in ein Lage verschiebt, in der die Öffnung (14) freigelegt wird und eine Strömung zwischen den Innenräumen des Mantels (21, 24) und des Pfostens (12) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verbinden der Verbindungsglieder (10, 20) eine ringförmige Dichtung (30) zwischen dem Mantel (21, 24) und der Hülse (15) vorliegt und diese Dichtung (30) von der Hülse (15) so aktiviert wird, dass ein dichter Sitz auf dem Pfosten (12) hergestellt wird.
Kupplung nach Anspruch 1, bei der die Dichtung ein elastischer Ring (30) ist, der in Axialrichtung komprimiert und in Radialrichtung zum Pfosten (12) hin aufgeweitet wird, um einen dichten Sitz auf dem Pfosten (12) herzustellen.
Kupplung nach Anspruch 2, bei der der Mantel (21) sich in eine ringförmig umlaufende vorstehende Kante (29) erstreckt, die einen Sitz für den elastischen Ring (30) bereit stellt und ein Aufweiten des Rings (30) in Radialrichtung vom Pfosten (12) hinweg begrenzt oder verhindert.
Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Innendurchmesser des Rings (30) gleich oder größer ist als der Außendurchmesser des Pfostens (12).
Kupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche, deren Dichtung (30) auf ihrer Innenfläche mindestens eine ringförmig umlaufende Leiste (31) aufweist.
Kupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der der Kolbenkopf (26) aus einem flexiblen Werkstoff hergestellt ist, die Oberfläche des Kol-benkopfes (26) konvex ist, die Oberfläche des geschlossenen Endes (13) des Pfostens (12) konkav ist und bei der der Radius des Kolbenkopfes (26) kleiner ist als der Radius des geschlossenen Endes (13) des Pfostens (12).
Kupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche, deren erstes Verbindungsglied (10) eine zylindrische Wand (17) und deren zweites Verbindungsglied eine zylindrische Wand (21) aufweist, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Wand (17) des ersten Verbindungsglieds (10), wobei die zylindrische Wand (17) des ersten Verbindungsglieds (10) auf der Innenseite mit mindestens einem Vorsprung oder mindestens einer Nut (18) und die zylindrische Wand (21) des zweiten Verbindungsglieds (20) auf der Außenseite mit einer entsprechenden Nut bzw. einem entsprechenden Vorsprung (23) versehen sind und der Vorsprung vom Ende der zugehörigen zylindrischen Wand derart beabstandet ist, dass die Verbindungsglieder (10, 20) um eine bestimmte Länge (L) ineinander gesteckt werden müssen, bevor der Vorsprung den Anfang der Nut erreicht, wobei das Verhältnis des Spiels (T) zwischen dem Innendurchmesser des ersten Verbindungsglieds (10) und dem Außendurchmesser des zweiten Verbindungsglieds (20) zur genannten Länge (L) kleiner ist als 0,10.
Kupplung nach Anspruch 7, bei der eines der Verbindungsglieder (10, 20) zwei oder mehr Vorsprünge und das andere Verbindungsglied eine entsprechende Anzahl von Nuten aufweist.
Kupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der eines der Verbindungsglieder (10, 20) an eine Öffnung eines Behälters und das andere Verbindungsglied an ein Rohr bzw. an einen Schlauch angesetzt ist.
Kupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der eines der Verbindungsglieder mit einer Steuerkurve (32) und das andere Verbindungsglied mit einem dünnen Plastikfinger (33) versehen ist und die Steuerkurve (32) und der Finger (33) so angeordnet sind, dass beim Verbinden der Verbindungsglieder (10, 20) die Steuerkurve (32) am Finger (33) vorbei läuft und ihn ausbiegt und ihn im wesentlichen gleichzeitig mit dem Herstellen einer ausreichenden Verbindung in die Ausgangslage zurück rasten lässt derart, dass ein hörbares Geräusch entsteht.
Kupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der eines der beiden Verbindungsglieder (10, 20) eine Kammer aufweist bzw. mit einer solchen verbunden ist, die Einrichtungen zum Erfassen des Vorliegens bzw. der Abwesenheit einer Flüssigkeit aufweist.