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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsschnellkupplung für die lösbare Verbindung
von Rohrleitungen.
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Es
ist beispielsweise aus der FR-A-2 729 454 bekannt, eine Schnellkupplung
mit einem Einsteckelement und einem Aufnahmeelement herzustellen,
das mit einer Betätigungshülse ausgerüstet ist,
die Verriegelungshaken des Einsteckelements im Inneren des Aufnahmeelements
steuert. Bei dieser Art von Vorrichtung enthält das Aufnahmeelement die
Anordnung der Verriegelungselemente, während das Einsteckelement lediglich
eine äußere Kehle trägt, in die
die Haken des Aufnahmeelements in Eingriff kommen sollen. Bei den
Vorrichtungen des Standes der Technik verringert der mechanische
Aufwand des Aufnahmeelements seine Zuverlässigkeit, wobei seine Herstellung
relativ kostenaufwendig ist und die zu verwendenden Materialien
müssen
hochwertig sein, wie beispielsweise gehärteter Stahl.
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Für bestimmte
Anwendungen muss das Aufnahmeelement eine große Anzahl von Kupplungs- und
Entkupplungszyklen ertragen, während
das Einsteckelement nur für
einige Kupplungs/Entkupplungszyklen verwendet wird.
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Es
kann beispielsweise an einem Montageband für Kraftfahrzeuge eine Station
zur Füllung
der Flüssigkeitskreise
eines Fahrzeugs mittels Leitungen, die Schnellkupplungen umfassen,
vorgesehen sein. In diesem Fall ist eines der Schnellkupplungselemente,
das in der Anlage stationär
ist, vorgesehen, um mit einer großen Anzahl von Elementen gekuppelt
zu werden, die jeweils fest mit einem Fahrzeug verbunden sind. Der
stationäre
Anschluss muss für mehr
als 100.000 Kupplungs/Entkupplungszyklen vorgesehen sein, während das
an dem Kraftfahrzeug montierte Element nur vorgesehen ist, um einige Male
während
der Lebensdauer des Fahrzeugs, beispielsweise alle 10000 oder 20000
km, verwendet zu werden.
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In
gleicher Weise kann man vorsehen, Schnellkupplungen für die Verbindung
eines Motorblocks eines Kraftfahrzeugs mit einem Prüfstand zu verwenden.
Die Kupplungselemente, die fest mit dem Prüfstand verbunden sind, müssen eine
große Anzahl
von Kupplungs/Entkupplungszyklen ertragen, während die fest an dem Motor
vorgesehenen Elemente ein einziges Mal oder einige Male benutzt
werden.
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Für die oben
erwähnten
Anordnungen ist es wichtig, das Kupplungselement, das stationär sein soll,
maximal betriebssicher zu machen, wobei ein wirksames Verriegelungssystem
beibehalten werden soll, das in instinktiver Weise, insbesondere
dank einer Hülse
betätigt
werden kann.
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In
diesem Sinne betrifft die Erfindung eine Sicher heitsschnellkupplung
für die
lösbare
Verbindung von Rohrleitungen nach dem Anspruch 1.
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Die
Erfindung unternimmt das Gegenteil der Gewohnheiten auf dem technischen
Gebiet der Schnellkupplungen in diesem Sinne, dass sie danach strebt,
eines der Elemente, das das Einsteckelement sein kann, mechanisch
aufwendig zu machen, indem ein oder mehrere Verriegelungshaken darin
eingearbeitet werden, während
es üblich
ist, Standardeinsteckelemente zu verwenden, die lediglich eine umfängliche
Verriegelungskehle umfassen. Diese in dem zweiten Element vorhandenen
Verriegelungshaken dienen eine begrenzte Anzahl von Malen und haben
somit eine begrenzte Abnutzung und die Möglichkeit sie aus Kunststoff
herzustellen. Darüber
hinaus kann das erste Element vereinfacht werden und umfasst im
Wesentlichen Drehteile.
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Nach
vorteilhaften aber nicht notwendigen Aspekten der Erfindung umfasst
die Kupplung eines oder mehrere der folgenden Merkmale:
- – Das
zweite Element umfasst mehrere Haken, die um eine Mittelachse des
zweiten Elements herum verteilt sind. Dies ermöglicht, die erhaltene Verriegelungsbeanspruchung
um diese Achse herum zu verteilen.
- – Die
Kupplung umfasst Mittel zur elastischen Vorspannung des Ringes in
eine Position, in der er den Haken in der Nut oder Kehle verriegelt.
Somit wird der Haken bei Abwesenheit der von einer Bedienperson
ausgeübten
Kraft in der verriegelten Position gehalten. In diesem Fall verlängert sich der
Ring vorteilhafterweise um eine Schürze, die geeignet ist, einen
auf der Außenfläche eines
Körpers
des ersten Elements für
die Aufnahme einer Rückstellfeder
des Ringes in der Verriegelungsposition des Hakens ausgebildeten
Sitz zu umgreifen. Man kann gleichfalls vorsehen, dass die Hülse einen
Innenanschlag trägt,
gegen den der Ring durch die Mittel zur elastischen Vorspannung gedrückt wird.
In diesem Fall ist der Ring vorteilhafterweise mit einem radialen
Außenkragen
versehen, der geeignet ist, gegen den Anschlag der Hülse in Flächenanlage
zu kommen.
- – Der
Haken ist einstückig
mit einem Körper
des zweiten Elements ausgebildet. Dieser Aspekt der Erfindung zieht
den Vorteil aus der Tatsache, dass es möglich ist, den Haken aus Kunststoff,
insbesondere aus gespritztem Kunststoff herzustellen. Die einstückige Eigenschaft
ermöglicht
die Begrenzung der Anzahl der Bestandteile dieses zweiten Elements,
wobei dabei eingeschlossen ist, wenn dieses mehrere Haken umfasst.
- – Das
zweite Element umfasst eine Umfangsschürze, die geeignet ist, einen
Teil des ersten Elements in der verkuppelten Stellung des ersten und
zweiten Elements zu umgeben. Diese Schürze stellt eine Funktion der
Isolierung und des mechanischen Schutz gegen diese Verschmutzungen
sicher.
- – Der
Haken ist am Ende mit einer Außenschräge versehen,
während
der Ring mit einer nach innen gerichteten Schräge versehen ist, wobei diese Schrägen geeignet
sind, in gleitenden Kontakt zueinander während der Einkupplung des ersten und
des zweiten Elements zu kommen.
- – Der
Haken ist am Ende mit einer Innenschräge verse hen, während ein
Körper
des ersten Elements mit einer Fläche
versehen ist, die eine geneigte Rampe bildet und geeignet ist, mit
der Schräge
zusammenzuarbeiten, um diesen Haken bei der Verkupplung des ersten
und zweiten Elements radial aufzuweiten.
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Die
Erfindung betrifft gleichfalls ein Element einer Schnellkupplung
nach dem Anspruch 11, das zu einer Kupplung, wie sie zuvor beschrieben
wurde, gehören
kann.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
ein zweites Element einer Schnellkupplung nach dem Anspruch 12,
das geeignet ist, mit dem oben erwähnten Element zusammenzuarbeiten.
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Die
Erfindung wird besser verstanden und andere Vorteile derselben werden
klarer im Lichte der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer
Schnellkupplung entsprechend ihrem Prinzip erscheinen, die lediglich
zum Zwecke des Beispiels angegeben wird und Bezug nimmt auf die
beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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die 1 ein Axialschnitt der zwei
Elemente einer Schnellkupplung entsprechend der Erfindung vor der
Einkupplung ist;
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die 2 eine perspektivische Ansicht
des Einsteckelements der Kupplung nach 1 ist, wobei mit I-I die Schnittebene
der 1 angegeben ist;
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die 3 ein axialer Teilschnitt
der Kupplung der 1 bei
der ersten Stufe des Einkuppelns ist;
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die 4 eine Ansicht analog zu
der der 3 bei einem
zweiten Schritt des Einkuppelns ist;
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die 5 eine analoge Ansicht zu
der der 3 ist, bei der
die Bestandselemente der Kupplung eingekuppelt sind; und
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die 6 eine Ansicht analog zu
der der 3 bei der Entkupplung
der Bestandselemente der Kupplung ist.
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Die
in den Figuren dargestellte Schnellkupplung umfasst ein Aufnahmeelement
A und ein Einsteckelement B, die jeweils in einer im Wesentlichen rohrförmigen Form
vorgesehen sind. Der hintere Teil des Aufnahmeelements A ist flüssigkeitsmäßig an eine
Rohrleitung C1 angeschlossen. In gleicher
Weise ist der hintere Teil des Einsteckelements B an eine zweite
Rohrleitung C2 angeschlossen. Die Leitung
C1 ist stationär, während die Leitung C2 fest mit einem Gerät oder einem System verbunden
ist, das Teil einer Reihe von Geräten oder System ist, die mit
der Leitung C1 verbunden werden müssen. So
dient das Aufnahmeelement A dazu, nacheinander mit unterschiedlichen
Einsteckelementen B, gegebenenfalls von großer Zahl zusammenzuarbeiten.
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Das
Aufnahmeelement A umfasst einen rohrförmigen Hauptkörper 1,
der mit einem Innengewinde 1a versehen ist, in das ein
Außengewinde 2a eines
rohrförmigen
Nebenkörpers 2 geschraubt
ist. X1 ist dabei die Symmetrieachse der
Körper 1 und 2. Der
Körper 2 legt
einen feststehenden Stößel 3 gegen
Innenschulter 1b des Körpers 1 fest.
Ein Ventil 4 ist um den Stößel 3 herum im Inneren
des Nebenkörpers 2 angeordnet
und umfasst einen Kragen 4a, der sich gegen eine Innenschulter 2b des
Körpers 2 unter der
Wirkung einer elastischen Rückstellkraft
F5 abstützen
kann, die durch eine zwischen dem Stößel 3 und dem Ventil
angeordnete Feder 5 erzeugt wird.
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Eine
Hülse 6 ist
um den Körper 2 herum
vorgesehen. Die Hülse 6 ist
geeignet, in Bezug auf den Körper 1 ausgehend
von seiner Position in der 1 in
Richtung des Pfeils F6 verschoben zu werden.
Ein Ring 7 ist um den Körper 1 und
im Inneren der Hülse 6 angeordnet.
Dieser Ring umfasst einen Innenkragen 7a und einen Außenkragen 7b.
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Der
Innenkragen 7a ist vorgesehen, um gegen den Außenkragen 2c des
Körpers 2 unter
der Wirkung einer elastischen Rückstellkraft
F8, die durch eine Feder 8 erzeugt
wird, in Abstützung
zu kommen, wobei die Feder in einer auf der radialen Außenfläche des
Körpers 1 gebildeten
Aufnahme 1c aufgenommen ist.
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Der
Außenkragen 7b des
Ringes 7 ist vorgesehen, um gegen einen Sicherungsring 7,
der fest mit der Hülse 6 verbunden
ist, in Flächenanlage
zu kommen. Somit wird der Ring 7 unter der Wirkung der Kraft
F8 gegen den Außenkragen 2c des Körpers 2 gedrückt und
die Hülse 6 wird
in entgegengesetzter Richtung zu dem Pfeil F6 in
der 1 nach rechts gedrückt.
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Eine
radiale Kehle oder Nut 2d ist in dem Umfang des Körpers 2 zwischen
dem Kragen 2c und dem zweiten Kragen 2e eingearbeitet,
dessen Seitenflächen 2f und 2g kegelstumpfförmig und
zur Achse X1 zentriert sind. Somit sind
diese Flächen 2f und 2g in
Bezug auf die Mittelachse X1 in der Schnittebene
der 1 und 3 bis 6 geneigt.
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Torische
Dichtungen 10, 11 und 12 sind jeweils
zwischen den Körpern 1 und 2,
zwischen dem Stößel 3 und
dem Ventil 4 und zwischen dem Ventil 4 und dem
Körper 2 angeordnet.
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Die
Gesamtheit der Bestandselemente des Elements A ist rotationssymmetrisch
zur die Achse X1.
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Das
Einsteckelement B umfasst einen einstückigen Körper 21, in dessen
Innerem ein Ventil 24 angeordnet ist, das mit einer Dichtung 32 ausgerüstet ist
und elastisch durch eine Kraft F28 in Richtung
eines Sitzes 21a elastisch vorgespannt ist, der an der Mündung des
Körpers 21 ausgebildet
ist. Die Kraft F28 wird durch eine Feder 28 erzeugt,
die im Inneren des Körpers 21 angeordnet
ist.
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Der
Körper 21 umfasst
einen ringförmigen Teil 21b,
im ganzen gesehen senkrecht zu seiner Mittelachse X2.
An dem größten Teil
seines Umfangs verlängert
sich das ringförmige
Teil 21 durch eine Schürze 21c,
die nach vorn bezüglich
des Einsteckelements B, d. h. in Richtung des Aufnahmeelements A
in der Ausbildung der 1 und 3 bis 6 gerichtet ist.
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In
drei gleichmäßig um die
Achse X2 herum verteilten Zonen ist die
Schürze 21c unterbrochen und
es werden drei Haken 41 gebildet, die einstückig mit
dem ringförmigen
Teil 21b des Körpers 21 ausgebildet
sind und sich in Richtung nach vorne bezüglich des Elements B erstrecken,
d. h. in Richtung des Elements A in der Position der 1 und 3 bis 6.
Jeder Haken 41 umfasst eine Nase 41a, die zur
Achse X2 gerichtet ist und an dem vorderen
Rand 41b des Hakens 41 durch eine Fläche 41c angeschlossen
ist, die in Bezug auf die Achse X2 nach
hinten bezüglich
des Elements B geneigt ist. Die Nase 41a ist mit der Innenfläche 41d des
Hakens 41 durch eine zweite geneigte Fläche 41e verbunden.
Schließlich
wird durch eine geneigte Fläche 41f,
die den Rand 41b mit der Außenfläche 41g des Zahns 41 verbindet,
eine Schrägung
gebildet.
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Die
Schürze 21c dient
zum Schutz der Haken vor Schlägen
oder mechanischen Beanspruchungen, die bei der Kupplung der Elemente
A und B erzeugt werden könnten.
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Das
Einkuppeln der Elemente A und B wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben. Wenn man das Element B
dem Element A nähert, greift
der vordere Rand 21d des Körpers 21 in den Körper 2 ein
und drückt
das Ventil 4 gegen die Kraft F5 der
Feder 5 zurück,
wie in der 3 dargestellt
ist. Da der Stößel 2 feststehend
ist, verschiebt er das Ventil 24 im Innern des Körpers 21 gegen
die Rückstellkraft
F28 der Feder 28. Das vordere Ende
jedes Hakens 41 kommt in Abstützung gegen den Kragen 2e des
Körpers 2.
Genauer gesagt wird die Fläche 41c jedes
Hakens 41 gegen die geneigte Fläche 2g des Kragens 2e gedrückt.
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Wenn
man die Einführbewegung
des Einsteckelements B in das Innere des Aufnahmeelements A weiter
verfolgt, wie durch die Pfeile I1 und I2 in den 3 und 4 dargestellt ist, schreitet
die Fläche 41c des
Zahns 41 entlang der Fläche 2g des
Kragens 2 fort, der eine radiale Ausdehnungsrampe des Hakens 41 bildet,
derart, dass der Haken 41 elastisch radial nach außen deformiert
wird, wie es durch den Pfeil E1 in der 4 dargestellt ist.
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In
dieser Position kommt die Fläche 41f des Hakens 41 in
Gegenüberstellung
zu einer kegelstumpfförmigen
Fläche 7c des
vorderen Randes 7d des Rings 7, die nach hinten
bezüglich
des Elements A in Richtung der Achse X1 geneigt
ist, wobei die Flächen 41f und 7c im
Wesentlichen parallel sind und korrespondierende Schrägen bilden.
Die Fläche 7c bildet
somit einen Konus, gegen den die Fläche 41f jedes der
Lappen 41 in eine gleitende Abstützung während des Übergangs der Ausbildung der 4 zu der der 5 kommt. Ohne einen Eingriff
der Bedienperson auf die Hülse 6 kommen
die Flächen 41f und 7c gegenseitig
in Abstützung
und der Ring 7 wird gegen die Kraft F8 durch
die Haken 41 zurückgezogen,
wobei die Fläche 41f jedes
Hakens 41 gegen die Fläche 7c in
Richtung des Körpers 2 gleitet,
derart, dass die Nase 41a jedes der Haken 41 in
die Nut 2d eingreift. Wenn die Bedienperson die Hülse nach
unten in Richtung des Pfeils F6 zurückschiebt,
wird der Ring 7 eingezogen und lässt den Durchgang in Richtung
der Nut 2d frei für
die Haken 41, wobei die Flächen 41f und 7c nicht
in Kontakt treten.
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In
der Position der 5 ist
die Fläche 41e jedes
Hakens 41 in Abstützung
gegen die kegelstumpfförmige
Fläche 2f des
Kragens 2e, während der
Ring verhindert, dass jeder Zahn 41 aus der Nut 2d herausgezogen
wird, wodurch eine wirksame Verriegelung der Kupplung in der eingekuppelten
Stellung gegeben ist. Der hintere Teil des Rings 7, d.
h. sein entgegensetzt zu seinem vorderen Rand 7d liegendes
Teil bildet eine Schürze 7e,
die ständig
die Feder 8 und die Aufnahme 1c umgibt. Somit
stellt die Schürze 7e eine
translatorische Führung
des Rings 7 auf dem Körper 1 sicher.
Die Schürze 7e erlaubt
darüber
hinaus die Feder 8 in der Aufnahme 1c einzuschließen, wobei
dies gleich falls gilt, wenn die Feder 8 aufgrund der Bewegung
des Rings 7 gegen die Kraft F8 komprimiert
wird.
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Unter
der Wirkung der elastischen Rückstellkraft
F8 wird der Ring 7 gegen den Sicherungsring 9 zurückgedrückt, derart,
dass sein vorderer Rand 7d, der die Form einer Schürze oder
eines Mantels hat, das vordere Ende jedes der Haken 41 abdeckt,
so dass dieser wirksam im Inneren der Nut 2d verriegelt ist.
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Während der
in den 3 bis 5 dargestellten Kupplungsbewegung
drückt
der Stößel 3 weiterhin das
Ventil 24 gegen die elastische Kraft F28 im
Inneren des Körpers 21,
während
der vordere Rand 21d des Körpers 21 weiter ständig das
Ventil 4 gegen die elastische Kraft F5 zurückdrückt.
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Wenn
es notwendig ist, die Elemente A und B zu entkuppeln, reicht es,
die Hülse
in Richtung des Pfeils F6 in der 6 zu verschieben, derart,
dass der Sicherungsring 9 den Ring 7 gegen die
durch die Feder 8 erzeugte Kraft F8 zurückdrückt mit
der Wirkung, dass die Haken 41 befreit werden, die jetzt
aus der Nut 2d durch einen Zug T1 auf
das Einsteckelement B herausgezogen werden können. Unter Berücksichtigung
der Form der Flächen 2f und 41e werden
die Haken in Abstand gebracht und können aus der Nut 2d herausgezogen
werden.
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Bei
dem Herausziehen des Einsteckelements B in Bezug auf das Aufnahmeelement
A drücken
die Federn 5 und 25 die Ventile 4 und 24 in
ihre geschlossene Position, jeweils in Abstützung an den Körpern 2 und 21 zurück.
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Wie
es aus der 2 zu erkennen
ist, sind der Körper 21 und
die Haken 41 aus einem einzigen Stück aus gespritztem Kunststoff
geformt, so dass der Herstellungspreis des Einsteckelements B besonders
anziehend ist und es vorgesehen werden kann, um in Geräten oder
Systemen montiert zu werden, die in einer großen Serie produziert werden,
wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder in Zubehörteilen
dieser Kraftfahrzeuge.
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Das
Aufnahmeelement A kann aus Metall vorgesehen werden und ist von
einer relativ einfachen Konzeption in dem Maße, in dem es rotationssymmetrisch
um die Achse X1 ohne Kugeln oder zusammengesetzten
Verriegelungshaken ist.
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Die
Anzahl und die Verteilung der Haken 41 um die Achse X2 hängen
von der gewünschten
Steifigkeit für
die mittels der Kupplung hergestellten Kupplungsverbindung ab und
resultieren aus einer Wahl des Fachmanns.
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Die
Erfindung erlaubt somit die Herstellung einer Sicherheitsschnellkupplung,
die dank einer instinktmäßigen Bewegung
der Hülse 6 funktioniert und
deren Herstellungspreis besonders ansprechend ist, während seine
Zuverlässigkeit
merkbar in Bezug auf Vorrichtungen des Standes der Technik verbessert
ist.
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Die
Erfindung erlaubt insbesondere vorzusehen, in großer Anzahl
bestimmte Vorrichtungen mit dem die Haken tragenden Element auszurüsten, das durch
Formen eines Kunststoffmaterials erhalten werden kann, während ein
stationäres
metallisches, mit einer Hülse
ausgerüstetes
Element mit einer großen
Anzahl von Elementen mit Haken verwendet werden kann.
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Die
Erfindung ist mit einem Aufnahmeanschluss darge stellt, der eine
Hülse zur
Steuerung der Verriegelungsmittel trägt, während das Einsteckelement die
Verriegelungshaken trägt.
Die Steuerhülse könnte jedoch
auch auf einem Einsteckelement einer Kupplung vorgesehen sein, während die
Haken an dem Aufnahmeelement vorgesehen sein könnten, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.