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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kupplungsanordnung
zur Verbindung zweier Elemente miteinander und insbesondere eine
trennbare Kupplungsanordnung, die einen Ventilverschluss verbessert,
wenn die Elemente voneinander getrennt werden.
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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Trennbare
Kupplungsanordnungen für
die Übertragung
von Gasen oder Fluiden sind in der Technik bekannt. Ein Besorgnis
von Entwicklern derartiger Anordnungen beruht in der Gefahr, dass
ein Ventil bei einer Trennung nicht schließt. In vielen Anordnungen wird
eine Druckfeder dazu verwendet, eine Ventilmuffe zu schließen, wobei
jedoch der zugehörige
abdichtungsbedingte Widerstand wesentlich größer werden kann, je länger diese
in einer Position festgesetzt ist, wodurch möglicherweise ein einwandfreier
Verschluss verhindert wird.
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US-A-4
924 909 offenbart eine teilentlastete abgestufte Verriegelungskupplung
zur wahlweisen und lösbaren
Verbindung von Hydraulikleitungen mit den Merkmalen, wie sie in
den Oberbegriffen der unabhängigen
Ansprüche
1 und 2 definiert sind.
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Fachleute
versuchen weiterhin, momentane Gestaltungen trennbarer Kupplungsanordnungen
zu verbessern oder weiterzuentwickeln, um insbesondere den Ventilverschluss,
wenn die Elemente voneinander getrennt werden, zu verbessern. Die
vorliegende Erfindung stellt eine effektive Schnelltrennkupplung
bereit, die die Trennung verbessert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erkennt die vorerwähnten Schwierigkeiten und Einschränkungen,
wie sie mit herkömmlichen
Schnelltrennkupplungsanordnungen verbunden sind, und stellt eine
trennbare Kupplungsanordnung bereit, die eine mechanische Verschlussmuffe
enthält,
die den Ventilverschluss während
einer Trennung der Elemente der Anordnung verbessert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsanordnung zur Verbindung
zweier Elemente miteinander geschaffen, die ein erstes Element und
ein zweites Element enthält.
Das erste Element weist eine Außenfläche auf,
die eine aufnehmende Ausbildung, beispielsweise eine in Umfangsrichtung
verlaufende Nut, enthält. Das
zweite Element weist einen Abschnitt zur Aufnahme des ersten Elementes
auf und enthält
einen Schlauchadapter sowie ein Muffenventil, das radial und vorzugsweise
konzentrisch in dem Adapter angeordnet ist. Das Muffenventil steht
mit dem Adapter in Gleitverbindung und enthält mehrere Muffenöffnungen
mit Passkugeln. Der Schlauchadapter enthält mehrere Längsnuten,
die wenigstens erste und erweiterte radiale Abschnitte oder Segmente
aufweisen, in denen die Tiefe des erweiterten radialen Abschnitts
der Nuten größer ist
als die Tiefe des ersten radialen Abschnitts der Nuten. Wenn das
erste Element und das zweite Element aneinander gesichert sind,
sind die Kugeln des Muffenventils in der aufnehmenden Ausbildung
des ersten Elementes durch den ersten radialen Abschnitt der Längsnuten
des Schlauchadapters gehalten. Wenn die Elemente voneinander weggezogen
werden, um eine Trennung zu bewerkstelligen, bleibt das Muffenventil
anfänglich
mit dem ersten Element verbunden, bis die Kugeln mit dem erweiterten
radialen Abschnitt der Längsnuten
des Schlauchadapters in Kontakt treten und die Kugeln von der aufnehmenden
Ausbildung des ersten Elementes abrücken. Die vorerwähnte Kupplungsanordnung
ergibt den Vorteil, dass sie sicherstellt, dass das Ventil vollständig oder
annähernd vollständig geschlossen
ist, bevor die Elemente voneinander getrennt werden.
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KURZE BESCHREIBUNGEN
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale und erfinderischen Aspekte der vorliegenden Erfindung erschließen sich
beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung, Ansprüche und
Zeichnungen, von denen im Folgenden eine Kurzbeschreibung angegeben
ist:
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1 zeigt
eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Veranschaulichung der Kupplungselemente
in der verbundenen Stellung.
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2 zeigt
eine Vorderansicht eines Adapters.
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3 zeigt
eine der Ansicht nach 1 ähnliche Querschnittsansicht
unter Veranschaulichung der Kupplungselemente während einer Trennung.
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4 zeigt
eine der Ansicht nach 1 ähnliche Querschnittsansicht
unter Veranschaulichung der Kupplungselemente, wie sie voneinander
getrennt sind.
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5A zeigt
eine Darstellung eines Haltemittels und eines Indikator-Verriegelungszapfens,
die in einer verbundenen Anordnung veranschaulicht sind.
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5B zeigt
eine Darstellung eines Haltemittels und eines Indikator-Verriegelungszapfens,
die in einer voneinander getrennten Anordnung veranschaulicht sind.
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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7 zeigt
eine Querschnittsansicht der in 6 veranschaulichten
Ausführungsform
unter Veranschaulichung der Kupplungselemente, wie sie voneinander
getrennt sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Indem
nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, sind die bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben. Bezugnehmend
auf 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Kupplungsanordnung 10 veranschaulicht,
die ein erstes Element 12 und ein zweites Element 14 enthält, die
in einer miteinander verbunden Anordnung veranschaulicht sind. Die
Elemente 12 und 14 weisen vorzugsweise eine im
Wesentlichen rohrförmige
Gestalt auf. Das erste Element 12, das im Allgemeinen als
das „männliche" oder „aufgenommene" Element der Kupplungsanordnung 10 dient,
enthält
eine Außenfläche 16 mit
einem Eingriffsende 18, das eine aufnehmende Ausbildung oder
Ausgestaltung 20 aufweist. Die Ausbildung 20 ist
vorzugsweise durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut oder
eine andere Form einer Vertiefung oder Ausnehmung in der Außenfläche 16 des
ersten Elementes 12 gebildet. Darüber hinaus kann das erste Element
eine oder mehrere zusätzliche
aufnehmende Ausbildungen, wie beispielsweise eine aufnehmende Nut 66,
enthalten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das erste Element ferner eine untere Ausbildung 22, beispielsweise
eine in Umfangsrichtung verlaufende Quernut, mit einem Dichtungselement 23,
beispielsweise einer O-Ring-Dichtung. Ein derartiges Dichtungselement 23 kann
aus unterschiedlichen elastomeren Materialien oder sonstigen Materialien hergestellt
sein, wie dies in der Technik allgemein bekannt ist.
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Das
zweite Element 14 dient allgemein als das „weibliche" oder „aufnehmende" Element der Kupplungsanordnung 10 und
ist dazu vorgesehen, einen Teil oder Abschnitt des ersten Elementes 12 aufzunehmen.
Das zweite Element 14 enthält vorzugsweise einen im Wesentlichen
rohrförmigen Schlauchadapter 24 und
ein Muffenventil 26, das radial und vorzugsweise konzentrisch
in dem Adapter 24 angeordnet ist. Das Muffenventil 26,
das vorzugsweise durch eine Druckfeder 52 belastet ist,
steht mit dem Adapter 24 in Gleitverbindung und enthält eine oder
mehrere Muffenöffnungen 28 mit
einer Passkugel 30. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält der
Adapter 24 mehrere Längsnuten 32,
um Kombinationen aus Öffnung 28 und
Kugel 30 aufzunehmen, während
das Muffenventil 26 einen unteren Flansch 31 enthält. Vorzugsweise
steht der Flansch 31 allgemein mit der unteren Ausbildung 22 des
ersten Elementes 12 und dem Dichtungselement 23 in
Verbindung, wenn die Elemente 12, 14 miteinander
verbunden sind. Die Eingriffsverbindung zwischen dem ersten und
dem zweiten Element (oder der ersten und der zweiten Kupplungshälfte) 12, 14 wird
vorzugsweise durch Haltemittel 58 aufrechter halten, die
in Paarungsschlitzen des Adapters 24 gehaltert sind und
in der zweiten aufnehmenden Ausbildung (in Umfangsrichtung verlaufenden
Nut) 66 des ersten Elementes durch eine Auslösemuffe 60 gehalten sind.
Die Auslösemuffe 60 steht
mit dem Adapter 24 in Gleitverbindung und ist durch eine
Feder 39 in Richtung auf die Paarungshälfte 12 federbelastet oder
federvorgespannt.
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Der
Schlauchadapter 24 enthält
ferner eine oder mehrere Längsnuten 32,
die wenigstens einen ersten radialen Abschnitt 34 und einen
erweiterten radialen Abschnitt 36 aufweisen. Die Tiefe
D2 des erweiterten radialen Abschnitts 36 ist
größer als
die Tiefe D1 des ersten radialen Abschnitts 34 der
Nuten 32. Die Anzahl und umfangsseitige Lage der Längsnuten 32 entspricht
im Wesentlichen der Anzahl und der umfangsseitigen Lage der Öffnung 28 – Kugel 30 – Kombinationen
des Muffenventils 26.
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Wie
in 1 veranschaulicht, enthalten die Längsnuten 32 vorzugsweise
einen radialen Übergangsabschnitt 33,
der zwischen dem ersten und dem erweiterten radialen Abschnitt 34, 36 angeordnet
ist. Die Neigung oder Schräge
des radialen Übergangsabschnitts
kann gestaltet und konfiguriert sein, um die Funktionseigenschaften
der Anordnung 10, einschließlich der Schwierigkeit oder
Leichtigkeit des Lösens
und der Trennung, zu verbessern oder zu optimieren. Das zweite Element
enthält
ferner vorzugsweise einen Indikator-Verriegelungszapfen 35,
der von einer Druckfeder 56 in einer oberen Stellung oder von
der Mittellinie der Anordnung 10 weg gehalten wird. Das
Haltemittel 54 weist mehrere Schlitze auf, die es ermöglichen,
dass der größte Umfang
des Indikator-Verriegelungszapfens 35 sich innerhalb der Wanddicke
des Haltemittels 54 bewegt, wenn sich die Auslösemuffe 60 in
einer vorderen Stellung befindet, in der der vordere Rand 41 vor
dem Adapter 54 angeordnet ist. Außerdem wird die Auslösemuffe 60 in
einer derartigen vorderen Stellung durch eine Druckfeder 39 gehalten.
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2 zeigt
eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Schlauchadapters 24. Der
veranschaulichte Adapter 24 enthält drei Längsnuten 32, die um
den Innenumfang des inneren Randes 38 des äußeren Ringsegmentes 40 zueinander gleichmäßig beabstandet
sind. 2 veranschaulicht die bevorzugte teilkreisringförmige oder
gerundete Gestalt der ersten und erweiterten radialen Abschnitte 34, 36 der
Nuten 32. Die Nuten 32 sind vorzugsweise passend
bemessen und ausgebildet, um die Größe und Gestalt der Kugeln 30 des
Muffenventils 26 zu berücksichtigen.
Während
aber eine bevorzugte Ausführungsform
veranschaulicht ist, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht
auf eine bestimmte Anzahl von Nuten oder auf Nuten mit einer speziellen
Gestalt beschränkt.
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Wenn
das erste Element 12 und das zweite Element 14 aneinander
gesichert sind, wie dies in 1 veranschaulicht
ist, werden die Kugeln 30 des Muffenventils 26 in
der aufnehmenden Ausbildung 20 des ersten Elementes 12 durch
den ersten radialen Abschnitt 34 der Längsnuten 32 des Schlauchadapters 24 gehalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umschließt
der untere Flansch 31 des Muffenventils 26 vollständig oder
im Wesentlichen ein Dichtungselement 23 in der unteren
Ausbildung 22 des ersten Elementes 12.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Kupplungsanordnung 10 und veranschaulicht die Trennung
des ersten und des zweiten Elementes 12 und 14 voneinander.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Trennung durch Niederdrücken
der Indikator-Verriegelungszapfen 35 oder sonstiger herkömmlicher
Betätigungs-/Verriegelungsvorrichtungen
eingeleitet. Die Indikator-Verriegelungszapfen 35 können von
Hand bis zu einem Punkt an oder in enger Nähe zu der Aktuatorausbildung 37 niedergedrückt werden.
Vorzugsweise wird die Positionierungseinrichtung 39, die
mit dem Schlauchadapter 24 in Verbindung steht, während eines
derartigen Außer-Eingriff-Bringens
zusammengedrückt,
bis die Nut 50 der Auslösemuffe
die Haltemittel 58 erreicht und den Haltemitteln 58 ermöglicht,
die Aufnahmenut 66 des Elementes 12 zu verlassen
oder sich von dieser zu lösen.
Wenn die Kupplungselemente 12 und 14 voneinander
getrennt werden und der Benutzer das zweite Element von dem ersten
Element 12 wegzieht, bleibt das Muffenventil 26 mit
der aufnehmenden Ausbildung 20 des ersten Elementes 12 im
Eingriff und in Verbindung, während
die Kugel 30 mit dem ersten radialen Abschnitt 34 der
Längsnut 32 in Kontakt
steht und durch diesen wenigstens teilweise festgehalten ist. Wenn
die Kugel 30 den radialen Übergangsabschnitt 33 und
den erweiterten radialen Abschnitt 36 der Längsnuten 32 erreicht,
wird die Kugel 30 aus der aufnehmenden Ausbildung 20 radial nach
außen
ausgelenkt. Wenn der untere Abschnitt der Kugel 30 den
obersten Abschnitt der aufnehmenden Ausbildung 20 freigibt,
kommt das Muffenventil 26 mit dem Eingriffsende 18 des
ersten Elementes 12 außer
Eingriff, während
das Dichtungselement 23 der unteren Ausbildung durch einen
anderen Abschnitt des ersten Elementes 12 gehalten ist.
Durch Aufrechterhaltung der Verbindung des Muffenventils 26 in
der beschriebenen Weise, ist die Muffe vor der endgültigen Trennung
der Elemente 12 und 14 vollständig oder annähernd vollständig geschlossen. 4 veranschaulicht
die Kupplungselemente nach einer Trennung.
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Wenn
das erste und das zweite Kupplungselement 12 und 14 miteinander
wieder verbunden werden, wird der vorstehende Trennvorgang im Wesentlich
umgekehrt ausgeführt.
Wenn das Eingriffsende 18 des ersten Elementes 12 in
die Ventilmuffe 26 eingeführt wird, wird die Kugel 30 entlang
des erweiterten radialen Abschnitts 26 in Richtung auf
den radialen Übergangsabschnitt 33 und
den ersten radialen Abschnitt 34 gedrückt. Wenn das erste Element 12 weiter
in das zweite Element 14 eindringt, stößt die Kugel 30 auf
den ersten radialen Abschnitt 34, und die Kugel 30 wird
in Verbindung mit der aufnehmenden Ausgestaltung 20 des
ersten Elementes 12 gedrückt, so dass die Ventilmuffe 26 und
das erste Element 12 miteinander verbunden und/oder „verriegelt" werden. Das erste
und das zweite Element 12, 14 werden in Richtung
aufeinander gedrückt
oder gedrängt,
bis die Haltemittel 58 die zweite aufnehmende Ausbildung 66 des
ersten Elementes 12 erreichen. Die Haltemittel 58 werden
nach unten in die Nut durch die Auslösemuffe 60 ausgelenkt
oder überführt, die
mit dem Adapter 24 in Gleitverbindung steht und vorzugsweise
in Richtung auf das erste Element 12 durch die Feder 39 belastet
oder vorgespannt ist.
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Wenn
die Auslösemuffe 60 derart
vorne positioniert ist, dass sich die Vorderfläche 41 über den Adapter 24 hinaus
erstreckt, ragen die Indikator-Verriegelungszapfen 35 von
der Mittellinie des Elementes radial nach außen vor. Die Feder 56 drückt die
Indikator-Verriegelungszapfen 35 vorzugsweise durch den
vergrößerten Schlitz
des Haltemittels 54 hindurch. 5A veranschaulicht
eine derartige Ausführungsform,
bei der der Indikator-Verriegelungszapfen 35 in einer verbundenen
Anordnung in Bezug auf einen Abschnitt des Haltemittels 54 veranschaulicht
ist. 5B veranschaulicht den Zapfen 35 und das
Haltemittel 54 in einer getrennten Konfiguration.
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. In dieser Ausführungsform
enthält
die Ventilmuffe 26 des zweiten Elementes 14 wenigstens
einen Finger 42 – und
vorzugsweise mehrere Finger. Der Finger 42 enthält einen
vorderen Abschnitt 44, der mit dem Eingriffsende 18 des
ersten Elementes für
eine gegebenen Strecke während
der Trennung des ersten und zweiten Elementes 12 und 14 voneinander
in Kontakt bleibt. Ein Finger 42 kann durch Erzeugung in
Längsrichtung
verlaufender Einschnitte oder Schlitze in der Ventilmuffe 26 oder
durch Verwendung herkömmlicher
Formungsverfahren ausgebildet werden. Der vordere Abschnitt 44 des
Fingers 42 kann eine beliebige von vielen Ausgestaltungen einnehmen.
Jedoch enthält
der vordere Abschnitt 44 vorzugsweise eine gekrümmte Fläche, um
die Verbindung oder das In-Eingriff-Bringen/Außer-Eingriff-Bringen mit anderen
Komponenten der Anordnung, beispielsweise der aufnehmenden Ausbildung 20,
zu erleichtern.
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Wenn
der Finger 42 in Längsrichtung
von dem zweiten Element 14 weg und in Richtung auf das erste
Element 12 gezogen wird, wird dem vorderen Abschnitt 44 des
Fingers 42, der gleitend mit dem Adapter 24 verbunden
ist, ggf. gestattet, sich radial nach außen zu bewegen oder zu erweitern.
Vorzugsweise enthält
der Adapter 24 ähnliche
Längsschlitze
(wie diejenigen, die in Verbindung mit den herkömmlichen Ausführungsformen
beschrieben worden sind), um den vorderen Abschnitt 44 des
Fingers 42 aufzunehmen.
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Wie
vorstehend in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben,
kann ein Benutzer die Indikator-Verriegelungszapfen 35 niederdrücken und
die Auslösemuffe 60 des
Elementes 14 von dem Element 12 wegziehen, um
die Elemente voneinander zu trennen. Die Haltemittel 58 werden
von den aufnehmenden Ausbildungen 66 des Elementes 12 in
die aufnehmende Ausbildung 50 der Auslösemuffe 60 radial
nach außen
ausgelenkt oder bewegt. Das Auslöseventil 26 weist
einen geraden Umfangsabschnitt 72 in der Nähe der Fingerenden 44 auf.
Dieser gerade Abschnitt 72 des Muffenventils 26 steht
mit den Haltemitteln 58 in Verbindung und gleitet oder bewegt
sich unter diesen, wodurch er diese radial außen und innerhalb der aufnehmenden
Ausbildung 50 der Auslösemuffe 60 hält. Wenn
die Elemente 12, 14 voneinander frei kommen oder
getrennt werden, bleiben darüber
hinaus die Fingerenden 44 mit der aufnehmenden Ausbildung 20 des
ersten Elementes 12 in Eingriff oder in Verbindung, bis
das Ventil den Übergang 33 erreicht.
Nach dem Übergang 33 wird den
Fingerenden 44 gestattet, sich radial nach außen auszuweiten
und von der Ausbildung 20 des Elementes 12 abzurücken. An
dieser Stelle ist das Muffenventil 26 an der Dichtung 68,
die ein Fluid absperrt, verschlossen oder annähernd verschlossen.
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7 zeigt
eine Querschnittsansicht der in 6 veranschaulichten
Anordnung, die die annähernd
vervollständigte
Trennung des ersten und zweiten Elementes 12 und 14 voneinander
veranschaulicht. Wie veranschaulicht, ist der untere Abschnitt der
Haltemittel 58 aus den aufnehmenden Ausbildungen 66 des
aufgenommenen Elementes 12 heraus und durch den geraden
Abschnitt 72 wenigstens teilweise in die Nuten 50 hinein
gedrückt
worden.
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Ein
In-Eingriff-Bringen des ersten mit dem zweiten Element 12 und 14,
beispielsweise der in 7 veranschaulichten, läuft im Wesentlichen
im umgekehrten Sinne zu der Trennung der Komponenten ab, wie sie
vorstehend allgemein beschrieben ist. Wenn das erste Element 12 in
das zweite Element 14 eingeführt wird, wird der vordere
Abschnitt 44 des Fingers 42 in einer Ausbildung
an dem ersten Element 12 aufgenommen, und die Ventilmuffe 26 wird unter
Gleitverbindung in eine Richtung von dem ersten Element 12 weg
in Richtung auf das zweite Element 14 bewegt. Der vordere
Abschnitt 44 des Fingers 42 wird durch den Übergangswinkel 33 nach
innen zu der Mittellinie der Elemente hin abgelenkt und ggf. innerhalb
der aufnehmenden Ausbildung 20 des Elementes 12 durch
einen kleineren ersten Längsschlitz 34 des
Adapters 24 eingefangen. In einem Stadium, vorzugsweise
wenn der vordere gerade Abschnitt 72 des Fingers 42 im
Wesentlichen von der Öffnung 47 des
Adapters 24 abgerückt
ist oder diese „freigibt", wird dem Haltemittel 58 ermöglicht,
sich von der Nut 50 radial nach innen zurückzuziehen oder
zu bewegen, und die Ventilmuffe 26 ist mit einem mechanischen
Gebilde, beispielsweise einer Feder 52, verbunden, die
eine Kraft auf den Adapter 24 überträgt, die der aufnehmenden Ausbildung 20 des
ersten Elementes 12 ermöglicht,
weiter in das zweite Element 14 einzudringen, und dem Haltemittel 58 ermöglicht,
in der aufnehmenden Ausbildung 66 des ersten Elementes 12 aufgenommen
zu werden. Vorzugsweise fördert
die Bewegung der Muffe 26 und des Adapters 24 eine
Ausdehnung der Aktuatorpositioniereinrichtung 39 und eine
Bewegung der Auslösemuffe 60 über die
Oberseite des Haltemittels 58. Wenn sich die Auslösemuffe
nach vorne in Richtung auf das Element 12 bewegt, wird
den Indikator-Verriegelungszapfen 35 gestattet, durch die
Feder 56 in eine Richtung nach außen von der Mittellinie der
Elemente weg durch die Öffnung
des Haltemittels 54 hindurch bewegt zu werden, wie dies
in 5A veranschaulicht ist.
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Obwohl
bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist die Erfindung nicht
auf die hier beschriebenen und veranschaulichten Darstellungen beschränkt, die
lediglich als Anschauungsbeispiele für beste Ausführungsformen
der Erfindung angesehen werden. Ein Fachmann mit gewöhnlichem
Fachwissen wird erkennen, dass innerhalb der Lehre dieser Erfindung bestimmte
Modifikationen und Veränderungen
möglich
sind und dass derartige Veränderungen
und Modifikationen von dem durch die Ansprüche definierten Schutzumfang
mit umfasst sind.