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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellkopplungsvorrichtung
zwischen einem Rohr und einem starren Element.
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Es
sind verschiedene Schnellkopplungsvorrichtungstypen bekannt, die
es ermöglichen,
ein Rohrende in Bezug auf einen Basisblock bzw. ein starres Element
einzuführen
und festzuklemmen, um das Strömen
von Fluiden, insbesondere von Luft, zu bewirken.
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Im
allgemeinen umfassen diese Verbindertypen, wie sie in
EP 0939267 gezeigt sind, einen äußeren Körper, welcher
durch Verschrauben oder dergleichen mit einem Verteiler verbunden
ist, und einen Greifer, von welchem ein Ende in einem eingeschränkten Bereich
eines inneren Hohlraums gleitend verschiebbar ist, der in dem äußeren Körper ausgebildet
ist. Außerdem
ist innerhalb des Hohlraums zwischen dem Ende des Greifers und dem Grund
des inneren Hohlraums eine Dichtung vorhanden, und zwar ein O-Ring,
welcher sowohl die Abdichtstellung des Rohrs als auch die automatische Auslösung desselben
innerhalb des erwähnten,
eingeschränkten
Bereichs bewirkt. Der Greifer besteht aus einem zylindrischen Abschnitt,
erforderlichenfalls mit einem erweiterten Ende, der an dem anderen Ende
mit einer Reihe von Klemmzähnen
abschließt, die
durch Kerben gebildet sind, welche gemäß den axialen Erzeugenden des
Greifers gerichtet sind. Die Klemmzähne geben somit gemäß einer
radialen Richtung in einem Querschnitt des Greifers nach und sind,
bedingt durch einen in dem Hohlraum des äußeren Körpers ausgebildeten und radial
nach innen vorstehenden, ringförmigen
Vorsprung, zwischen einer Eingriffsstellung an einem eingeführten Rohr
und einer Auslösestellung
beweglich, unterstützt
durch das Vorhandensein der Dichtung in Form eines O-Rings.
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Wird
ein Endabschnitt des Rohrs in den Greifer eingeführt, der in dem äußeren Körper platziert
ist, erweitern die Zähne
des Greifers sich und ermöglichen
so dessen Einführung.
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Bei
einer Krafteinwirkung, die statt dessen darauf abzielt, das Rohr
aus der Schnellkopplungsvorrichtung herauszuziehen, treten die an
den radial nach innen gerichteten Enden ausgebildeten, spitzen Abschnitte
der Zähne
mit der Außenfläche des
Rohrs in Eingriff und klemmen sie fest, da das Ende des Greifers
mit dem ringförmigen
Vorsprung in Kontakt kommt und gezwungen wird, sich radial nach
innen zu bewegen.
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Sollte
der Greifer statt dessen in der Einführstellung des Rohrs gehalten
werden oder wird er so in axialer Richtung gepresst, dass er den
Grund des Hohlraums erreicht, so werden die Zahnreihen von der Außenfläche des
Rohrs gelöst,
bedingt auch durch die Unterstützung
des an dem Grund des Hohlraums vorhandenen O-Rings, und das Rohr
kann ungehindert herausgezogen werden.
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Derart
gefertigte Schnellkopplungsvorrichtungen ermöglichen zwar eine rasche Rohreinführung, eine
feste Positionierung desselben und auf jeden Fall das Herausziehen
des Rohrs, falls erforderlich, sie können jedoch gewisse Probleme
bei der Abdichtung des Fluidstroms zwischen dem Basisblock, auf
dem die Vorrichtung angeordnet ist, und dem Rohr, das in sie eingeführt ist,
mit sich bringen.
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Das
Vorhandensein der spitzen Abschnitte der Zähne und die mehrfachen Einführ- und
Abtrennvorgänge
des Rohrs an der Vorrichtung führen
nämlich
zu einer Riefenbildung am Ende der Außenfläche des Rohrs. An diesen Riefen
ist somit ein Entweichen von dort vorbeiströmendem Fluid möglich.
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Dieses
Problem mag in nur bedingtem Ausmaß kritisch sein, wenn es sich
bei dem Fluid um Luft handelt, ist jedoch zweifelsohne von größerer Bedeutung
wenn es sich bei dem Fluid um eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl oder dergleichen
handelt.
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In
dem Bestreben, eine Lösung
für diese Nachteile
zu finden, sind verschiedene Arten von Kopplungsvorrichtungen angefertigt
worden, bei denen die Positionierung einer Reihe von Dichtungen und
Teileanordnungen erwogen wird, die sich zur Gewährleistung einer sicheren Abdichtung
eignen.
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Diese
bekannten Vorrichtungen bestehen jedoch aus vielen Teilen, die zwangsschlüssig, z.B. durch
Festschrauben, aneinander befestigt werden müssen, bevor das Rohrende eingeführt wird,
und die auf jeden Fall das schnelle Herausziehen des Rohrs nicht
erlauben. Es ist dabei nämlich
notwendig, entweder die Demontage der Vorrichtungsteile in Angriff
zu nehmen, sofern dies möglich
ist, oder sogar den Endabschnitt des Rohrs abzuschneiden, die Kopplungsvorrichtung
zu entfernen und durch eine neue Vorrichtung zu ersetzen, nachdem
das abgeschnittene Ende des Rohrs erneut in die in Montage befindlichen
Vorrichtungsteile eingeführt
worden ist.
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Abgesehen
von dem Verlust der Vorrichtung, welche wiedergewonnen werden könnte, wird
auch das Rohr verkürzt,
wodurch es mit der Zeit nicht mehr möglich ist, eine korrekte Verbindung
herzustellen, sofern nicht das Rohr selbst ersetzt wird, da dieses zu
kurz geworden ist.
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Dies
führt somit
zu Montage- und Produktionskosten der mehrteiligen Schnellkopplungsvorrichtung,
zusätzlich
zu den unweigerlich längeren Eingriffszeiten,
verglichen mit jenen, die im Fall eines Schnelleingriffs erforderlich
sind.
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Die
Notwendigkeit, mehrere Teile für
die Verbindung und/oder Trennung des Rohrs bereitzustellen, oder
die Verwendung eines zusätzlichen
Werkzeugs oder Geräts
zur Durchführung
eines Eingriffs an der Kopplungsvorrichtung bringen außerdem in jenem
Fall beträchtliche
Probleme mit sich, in dem die Kopplungsvorrichtungen in einem Gerätesatz nahe
aneinanderliegend in äußerst beengten
Räumen
montiert sind.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schnellkopplungsvorrichtung
zwischen einem Rohr und einem starren Element zu schaffen, welche die
oben erwähnten
technischen Probleme löst,
und dabei vor allem eine gleichermaßen rasche Verbindung und Trennung
des Rohrs, sowie eine sichere Abdichtung ermöglicht.
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Ein
weiteres Ziel ist es, eine Schnellkopplungsvorrichtung zwischen
einem Rohr und einem starren Element zu schaffen, welche eine minimale Anzahl
von Bestandteilen, verbunden mit minimierten Fertigungskosten, aufweist.
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Ein
weiteres Ziel ist es, eine Schnellkopplungsvorrichtung zwischen
einem Rohr und einem starren Element zu schaffen, welche keinerlei
zusätzliches
Werkzeug oder Gerät
erfordert, um die Verbindung und/oder Trennung des Rohrs zu bewerkstelligen.
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Diese
Ziele werden erfindungsgemäß durch die
Schaffung einer in Anspruch 1 detailliert aufgeführten Schnellkopplungsvorrichtung
zwischen einem Rohr und einem starren Element erreicht.
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Weitere
Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Merkmale und die Vorteile der erfindungsgemäßen Schnellkopplungsvorrichtung
zwischen einem Rohr und einem starren Element werden in der nachfolgenden,
veranschaulichenden und nicht einschränkenden Beschreibung verdeutlicht, und
zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
Explosionszeichnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellkopplungsvorrichtung
ist, in welcher die gezeigten Bestandteile zum Teil im Querschnitt
dargestellt sind,
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2 eine
teilweise Querschnittsansicht der Schnellkopplungsvorrichtung aus 1 ist,
nachdem das Rohr eingeführt
worden ist und sich noch in gelöstem
Zustand befindet, und
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3 dieselbe
Querschnittsansicht wie in 2 ist, wobei
das Rohr fest in der Kopplungsvorrichtung verkoppelt ist,
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4 eine
teilweise Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung
ist, nachdem das Rohr eingeführt
worden ist und sich noch in gelöstem
Zustand befindet.
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In
den Figuren, auf welche nun Bezug genommen wird, ist eine Schnellkopplungsvorrichtung zwischen
einem Rohr und einem starren Element gezeigt, welche in ihrer Gesamtheit
mit 11 bezeichnet ist und erfindungsgemäß angefertigt ist.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 11 einen äußeren Körper 12,
einen Greifer 13, der in einem Hohlraum des äußeren Körpers 12 positioniert
werden kann, eine Dichtung, in dem Beispiel in Form eines O-Rings 14,
zusätzlich
zu zumindest zwei weiteren Dichtungen, in dem Beispiel in Form von
Dichtringen 15 und 16.
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Der äußere Körper 12 ist
mit einem Verteiler des Fluids (nicht gezeigt) verbunden und mit
diesem in abdichtendem Eingriff, und wirkt auf einen seiner schematisch
als 17 dargestellten Ringmutterabschnitte. Der äußere Körper 12 weist
wie erwähnt
an seiner Innenseite einen zylindrischen Hohlraum auf, der in seiner
Gesamtheit mit 18 bezeichnet ist und in einem seiner mittleren
Bereiche einen ringförmigen Vorsprung 19 aufweist,
der radial nach innen vorsteht.
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Dieser
ringförmige
Vorsprung 19 definiert einen eingeschränkten Endbereich 20 des
Hohlraums 18, welcher direkt mit einem zylindrischen Gehäuse 21 verbunden
ist, das denselben Durchmesser aufweist wie ein in die Kopplungsvorrichtung 11 einzuführendes
Rohr 22, und das ein Ende des Rohrs aufnimmt. Naturgemäß setzt
sich das zylindrische Gehäuse 21 an
einer Seite in eine Öffnung 23 fort,
welche den Durchfluss des Fluids in den Verteiler (nicht gezeigt)
erlaubt, und bildet es an der anderen Seite eine Hinterschneidung 24,
die der Funktion nach den Grund des Hohlraums 18 bildet.
Es sei angemerkt, dass zwischen dieser Hinterschneidung bzw. diesem Grund 24 und
einer schrägen
Fläche 25 an
der Seite des ringförmigen
Vorsprungs 19 sich der erwähnte, eingeschränkte Bereich 20 des
Hohlraums 18 erstreckt, in welchem der O-Ring 14 gelagert
ist.
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Der
Greifer 13 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt, der
an einer Seite eine Reihe von Klemmzähnen 26 umfasst, welche
durch Kerben 27 definiert sind, die gemäß den Erzeugenden des Zylinders
gerichtet sind. Jeder der Zähne
weist spitze Abschnitte 28 auf, die radial nach innen gerichtet
sind, um mit dem Rohr 22 in Wechselwirkung zu treten. Das
freie Ende eines jeden Zahns 26 weist eine eingelassene
Schräge 29 auf,
die zu den spitzen Abschnitten 28 hin gerichtet ist und
in der Lage ist, mit dem O-Ring 14 in Kontakt zu treten.
Jeder Zahn 26 weist auch einen vorstehenden Kammbereich 30 auf, der
nach außen
gewandt ist, um mit der schrägen Fläche 25 des
ringförmigen
Vorsprungs 19 zusammenzuwirken.
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Der
Greifer 13 weist auch einen beinahe am Ende der Kerben 27 ausgebildeten
Flanschabschnitt 31 auf, welcher radial nach außen gewandt
ist und einen ähnlichen
Durchmesser aufweist wie der Innendurchmesser des Hohlraums. Dieser
Flanschabschnitt 31 fungiert als Führung des Greifers 13.
Gemäß der Erfindung
weist der Greifer 13 darüber hinaus auch an einem seiner
Endabschnitte 34 seitlich ein ebenfalls als Führung dienendes
und von dem Hohlraum 18 nach außen gewandtes Paar ringförmiger Gehäuse 32 und 33 auf,
welche geeignet sind, die Dichtungen 15 und 16 aufzunehmen.
Insbesondere ist ein an der Außenfläche des
Greifers 13 ausgebildetes Gehäuse 32 geschaffen,
das nach außen weist
und der Innenfläche
des Hohlraums 18 zugewandt ist. Das Gehäuse 33 ist statt dessen
an der Innenfläche
des Greifers 13 ausgebildet und weist nach innen, so dass
es der Außenfläche des
Rohrs 22 zugewandt ist.
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Alle
diese Merkmale sowohl des äußeren Körpers 12 als
auch des Greifers 13 sind in 1 klar ersichtlich.
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2 zeigt
statt dessen, welches die von den Teilen eingenommene Position ist,
wenn das Rohr 22 in den Greifer 13 eingeführt ist,
der in dem äußeren Körper 12 platziert
ist, wobei die entsprechenden Dichtungen 14, 15 und 16 in
den jeweiligen Positionen bzw. Sitzflächen gelagert sind.
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Das
Rohr 22 gleitet ungehindert innerhalb des Greifers 13,
seine Außenfläche wird
nicht von den spitzen Abschnitten 28 beeinträchtigt,
die eingerückt
angeordnet sind, wobei jeder Zahn 26 in dem eingeschränkten Be reich 20 des
Hohlraums 18 platziert ist. Das Ende des Rohrs 22 stößt daher
in dem zylindrischen Gehäuse 21 an.
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Durch
einfaches Ziehen des Rohrs 22 nach außen und/oder durch den Druckaufbau
im Inneren der Vorrichtung, der durch das Fluid, nämlich Luft, Öl oder andere
Fluide, verursacht ist, wird die Vorrichtung in die in 3 gezeigte
Position gebracht. In dieser Position ist das Rohr 22 fest
in der Vorrichtung verkoppelt, wenn die spitzen Abschnitte 28 der
Zähne 26 in
festem Eingriff mit der Außenfläche des Rohrs 22 stehen.
Dieser Eingriff tritt ein, weil der O-Ring 14 durch das
unter Druck stehende Fluid gegen die Schräge 29 der einzelnen
Zähne 26 gedrückt wird,
wodurch der gesamte Greifer 13 nach vorne zu der Außenseite
des Hohlraums 18 bzw. des eingeschränkten Bereichs 20 des
Hohlraums gedrückt wird,
und weil das Rohr durch den Innendruck zurückgeschoben wird und daher
mit besagtem Greifer in Eingriff tritt. Der an jedem Zahn 26 vorhandene
und nach außen
gewandte, vorstehende Bereich 30 tritt jedoch mit der schrägen Oberfläche 25 des
ringförmigen
Vorsprungs 19 innerhalb des Hohlraums 18 in Eingriff
und zwingt dabei die Zähne,
sich radial nach innen zu biegen und mit zunehmender Kraft mit der Außenfläche des
Rohrs 22 in Eingriff zu treten. Durch diese Wirkungsweise
ist die Kopplung gewährleistet und
eine anfängliche
Dichtung ist durch das Vorhandensein des O-Rings 14 bewirkt.
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Sollte
es allerdings erforderlich sein, das Rohr 22 von der Schnellkopplungsvorrichtung
abzunehmen, so genügt
es, Druck auf einen der Außenseite
der Vorrichtung zugewandten, erweiterten Flansch 35 des
Endabschnitts 34 des Greifers 13 auszuüben, um
dadurch ein leichtes Zurückweichen des
Greifers 13 in dem Hohlraum 18 zu bewirken. Auf diese
Weise schiebt die Schräge 29 des
freien Endes eines jeden Zahns den O-Ring 14 auf den Grund 24 des
Hohlraums 18; außerdem
bewirkt der Eingriff der Schräge 29 mit
diesem O-Ring 14, dass die Zähne 26 sich in dem
ein geschränkten
Bereich 20 erweitern, wodurch es zu der Auslösung der
spitzen Abschnitte 28 aus der Außenfläche des Rohrs kommt.
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Das
Festhalten des Greifers 13 in der oben erwähnten Position
durch entsprechende Krafteinwirkung auf den erweiterten Flansch 35 des
Endes 34 dieses Greifers ermöglicht somit das ungehinderte Auslösen des
Rohrs 22 aus dem Inneren der Vorrichtung (in gänzlich ähnlicher
Position wie in 2 gezeigt). 4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Schnellkopplungsvorrichtung, welche ohne einen erweiterten Flansch 35 gefertigt
ist, jedoch in derselben Weise funktioniert.
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Naturgemäß führen die
spitzen Abschnitte 28, die mit der Außenfläche des Rohrs 22 in
Eingriff treten und wieder aus dieser ausgelöst werden, zu einer Ausbildung
von Riefen, über
welche ein Ausströmen
bzw. eine Emission des Fluids möglich
ist.
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Die
Anordnung der beiden zusätzlichen Dichtungen 15 und 16 in
dem verbleibenden und aus dem Hohlraum hinaus weisenden Teil des
Greifers gewährleistet
jedoch die Dichtheit in jedem Fall. Diese Dichtungen wirken nämlich auf
den Abschnitt des Rohrs 22, der in keiner Phase durch die
spitzen Abschnitte 28 beeinträchtigt wird und der daher frei
von Riefen ist.
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Trotz
einer solchen Dichtungsanordnung ermöglicht die erfindungsgemäße Schnellkopplungsvorrichtung
in jedem Fall ein rasches In-Eingriffbringen bzw. Koppeln und Auslösen bzw.
Entkoppeln des Rohrs.
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Außerdem ist
es wichtig, darauf hinzuweisen, dass keine zusätzlichen Werkzeuge oder Geräte für den Koppel-
und Auslösevorgang
erforderlich sind, da für
das Auslösen
ein manueller Druck ausreicht, der auf das nach außen gewandte
Ende des Greifers 13 angewendet wird.
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Der
Greifer nimmt in vorteilhafter Weise sowohl die Funktion des Haltens
des Rohrs als auch die des Auslösens
desselben wahr.
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Die
erfindungsgemäße Schnellkopplungsvorrichtung
besteht außerdem
aus einer minimalen Anzahl an Komponenten (dem äußeren Körper und dem Greifer), im Gegensatz
zu jener, die bisher für Anwendungen
erwogen wurde, bei denen eine gute Dichtung von oberster Wichtigkeit
ist, wie beispielsweise in Verbindung mit Öl oder dergleichen.
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Bei
der in dieser Weise entworfenen Vorrichtung ist es, selbst wenn
sie einem wiederholtem Verbinden und Abtrennen des Rohrs unterzogen
wird, nicht erforderlich, das Rohr selbst abzuschneiden, welches
daher seine korrekte Ausgangslänge
beibehält.
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Darüber hinaus
erlaubt die erfindungsgemäße Schnellkopplungsvorrichtung
die einfache Durchführung
eines Eingriffs in äußerst eingeschränkten und
eng begrenzten Räumen,
beispielsweise im Fall von Verbindern, welche nebeneinanderliegend
in einem Gerätesatz
montiert sind.