DE69100252T2

DE69100252T2 - Kupplungsvorrichtung mit drehbaren Küken für Rohrleitungen.

Info

Publication number: DE69100252T2
Application number: DE91420162T
Authority: DE
Inventors: Gaston Truchet
Original assignee: Staubli Faverges SCA
Current assignee: Staubli Faverges SCA
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2011-05-18
Also published as: FR2662230A1; FR2662230B1; ATE93035T1; DE69100252D1; US5083588A; EP0457700B1; JPH04228980A; EP0457700A1; ES2043456T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rohrleitungsanschlüsse und betrifft vor allem Kupplungsvorrichtungen, bei denen jedes der beiden an den Enden der zu verbindenden Rohre festsitzenden Elemente ausgerüstet ist mit einem Sperrventil, bestehend aus einem im wesentlichen kugelförmigen Küken, geeignet, sich um sich selbst zu drehen, um von der Öffnungsstellung in die Verschlußstellung überzugehen und umgekehrt, wobei diese Bewegung sich automatisch ausführt mittels Axialverschiebung eines der beiden Elemente, bezogen auf das andere.
Die Konstruktion einer solchen Vorrichtung ist relativ einfach, wenn die beiden Küken mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, und daher gleichzeitig auf Drehung betätigt werden können. Anders verhält sich jedoch, wenn man jedes Kontaktrisiko der zirkulierenden Flüssigkeit mit der Außenumgebung vermeiden will wegen der Verschmutzungsgefahren, die sonst entstehen könnten; in einem solchen Fall ist es notwendig, daß in der gekuppelten Position der Elemente die halbkugelförmige Ausbauchung des Kükens des einen sich in eine ihr zugeordnete Vertiefung setzt, ausgebildet in der Wandung des anderen, und man versteht, daß die gegenseitige Durchdringung der beiden Teile mit halbkugelförmigem Profil sich normalerweise jeder simultanen Drehbewegung der beiden so ineinandersteckenden Küken widersetzt.
Um das so gestellte Problem zu lösen, sieht man im allgemeinen vor, daß der Drehung der Küken im Verlauf der Längsbewegung des Ankuppelns eine Axial- oder Rückwärtsbewegung von wenigstens einem der beiden im Inneren des es umschließenden Körpers vorangeht. Es versteht sich, daß, wenn diese vorangehende Rückwärtsbewegung anschließend die simultane Drehung der beiden Küken der Vorrichtung zuläßt, sie den Kontakt der Flüssigkeit mit bestimmten Teilen von dieser verursacht und somit relativ schwierige Reinigungsoperationen mit sich bringt, wenn man jede interne Verschmutzung vermeiden will. Es ist zudem angebracht darauf hinzuweisen, daß die vorgeschlagenen Strukturen komplex sind und den Aufbau verteuern.
Das Dokument US-A-3 159 180 (COURTOT) erläutert eine Lösung, die vorgeschlagen wurde, um diese Nachteile zu beseitigen, indem jede vorausgehende Rückwärtsbewegung eines der Küken vermieden wird. Es handelt sich um einen Schnellanschluß des Typs, bei dem das Zusammensetzen der beiden Elemente der Vorrichtung gewährleistet wird durch die Drehung eines drehbaren Teils von dem einem, bezogen auf ein ihm zugeordnetes Teil des anderen. Jedes Küken ist winkelmäßig fest verbunden mit einer Scheibe, die radial bogenförmig ausgeschnitten ist, so daß, beim Zusammenbau der beiden Elemente durch Drehung, ein auf den gegenüberliegenden Element radial angebrachter Finger die genannte Scheibe und ihr Küken winkelmäßig antreibt. Selbstverständlich sind die Dinge so eingerichtet, daß die beiden Küken nacheinander drehen, und daß die beiden Anschlußelemente nicht voneinander getrennt werden können ehe die Küken in Verschlußstellung gebracht worden sind.
Diese bekannte Einrichtung, die befriedigend ist bezüglich Schnellanschlüssen durch Zusammenbau mittels Drehung, ist offensichtlich nicht geeigenet für Kupplungsvorrichtungen, bei denen der Zusammenbau der beiden Elemente die Axialbewegung des einen der beiden bezogen auf das andere voraussetzt, und es ist diese Lücke, welche die vorliegende Erfindung schließen will.
Diese letztere hat die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung zum Gegenstand.
Die beigefügten Zeichnungen, beispielhaft gegeben, erlauben es, die Erfindung, die Charakteristika, die sie aufweist und die Vorteile, die sie bietet, besser verständlich zu machen.
Fig. 1 und 2 zeigen die beiden Elemente einer erfindungsgemäß aufgebauten Kupplungsvorrichtung.
Fig. 3 und 4 sind Axialschnitte in den mit III-III in Fig. 1 bzw. IV-IV in Fig. 2 bezeichneten Ebenen.
Fig. 5 stellt die beiden ineinandergesteckten Elemente in verriegelter Stellung dar.
Fig. 6 ist der Axialschnitt in der in Fig.5 mit VI-VI bezeichneten Ebene.
Fig. 7 und 8. geben Fig. 5 in zwei aufeinanderfolgenden Phasen des Öffnungsvorgangs der Küken wieder.
Fig. 9 und 10 sind Axial-Detailschnitte in den mit IX-IX (Fig.7) bzw. X-X (Fig. 8) bezeichneten Ebenen.
Fig. 11 stellt eine Ausführungsvariante dar.
Auf übliche Weise enthält die Kupplungsvorrichtung zwei Elemente A (Fig. 1) und B (Fig.2), deren Körper hinten angeordnet ist, um am Ende der beiden flexiblen, zu kuppelnden Rohre 1 und 2 befestigt zu werden.
Der Körper des Elements A (Fig. 1 und 3) wird aus zwei rohrförmigen Teilen 3 und 4 gebildet, die mit Gewinden versehen sind, um durch Ineinanderschrauben miteinander verbunden zu werden, dabei zwischen sich eine Trägerplatte 5 festklemmend, die mit Führungsringen 5a ausgerüstet ist. Man kann feststellen, daß das Teil 3 einen Finger 6 aufweist, der in einem entsprechenden Hohlraum der Platte 5 sitzt, um die Winkellage des Körpers 3-4 bezüglich der genannten Platte festzulegen.
Auf der Seite, die der Leitung 1 gegenüberliegt, umschließt der Körper 3-4 ein drehbares Küken 7, angebracht zwischen zwei Sitzen 8, denen eine Kompensationsdichtung 9 zugeordnet ist. An zwei diametral gegenüberliegenden Punkten enthält dieses Küken 7 eine Vertiefung, in der das schraubendreherförmige Ende einer kleinen Querachse (10) sitzt, die auf dichte Weise in einer entsprechenden Durchbohrung des Endes des Teils 3 angebracht ist. Jede Achse 10 ist mit einer Steuerscheibe 11 versehen, in die eine Kerbe 11a eingeschnitten ist. Selbstverständlich wird das Küken 7 von einer öffnungschaffenden Bohrung 7a durchquert, während seine Außenwandung eine Vertiefung 7b mit der Form einer halbkugelförmigen Schale aufweist, deren Radius gleich dem Außenradius des Kükens ist.
Es ist angebracht hinzuzufügen, daß das Küken in einem Teil oder Vorderteil mit einem kleineren Durchmesser als des Teil 3 des Körpers 3-4 untergebracht ist, wobei an diesem Vorderteil eine ringförmige Hohlkehle 3b ausgebildet ist. Die Scheiben 11 sind, einander diametral gegenüberliegend, auf Höhe der beiden Anflachungen 3c auf dem Vorderteile 3a so angeordnet, daß sie keinen Vorsprung bilden an diesem letzteren.
Der Körper des Elements B (Fig. 2 und 4) weist eine komplexere Struktur auf. Tatsächlich findet man zwei rohrförmige Teile 12 und 13 wieder, wobei das Teil 12 umgeben ist von einem beweglichen Ring 14, der von einer Feder 15 beaufschlagt und gegen eine ringförmige Schulter des Teils 13 gedrückt wird. Der Ring 14 selbst ist untergebracht im Innern einer Hülse 16, die mittels Einfügung eines Indexierungsfingers 17, analog dem 6 des Elements A, an einer Trägerplatte 18 befestigt ist, die mit zwei parallelen Stangen 19 versehen ist, die ins Innere der Führungen 5a der Platte 5 gleiten können.
Der Körper 13-14 des Elements B umschließt eine drehbares Küken 20, in 20a durchbohrt wie das Küken 7 und, wie dieses letztere, zwischen zwei mit einer Kompensationsdichtung 22 versehene Sitzen 21 angebracht. Er ist ebenfalls mit zwei Achsen 23 versehen, ausgerüstet mit Steuerscheiben 24, in welche eine Kerbe 24a eingeschnitten ist. Diese beiden Scheiben 24 befinden sich innerhalb des eingeschnittenen Teils 14a des Rings 14, der vorn über die Hülse 16 hinaussteht und Durchbohrungen enthält, die sich als Lagersitze eignen für Kugeln 25, festgehalten zwischen der Hülse 16 und der Außenwand des rohrförmigen Teils 12.
Unmittelbar vor dem Küken 20 ist dieses Teil 12 mit einem Runddichtring 26 ausgerüstet. Zudem, hinter der Platte 18, trägt die Hülse 16 zwei Finger 27, einander diametral gegenüberliegend, die radial überstehen innerhalb der eingeschnittenen Teile des Rings 14.
Ehe nun die Funktionsweise der oben beschriebenen Kupplungsvorrichtung erklärt wird, sei darauf hingewiesen, daß den beiden Trägerplatten 5 und 18 ein pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigter Zylinder zugeordnet ist, dessen beiden Organe, Körper und Kolben, jeweils an den beiden genannten Platten befestigt sind, um sie gegenseitig aufeinander zu- oder voneinander wegzubewegen. Um die nachfolgendenen Erklärungen zu vereinfachen, unterstellt man, daß die Platte 5 feststehend ist, so daß es die Platte 18 ist, die durch den vorerwähnten Zylinder bewegt wird, quer zu ihrer Achse, wie schematisch dargestellt in Fig.5 durch den Pfeil 28.
Bei entkuppelter Stellung der beiden Elemente A und B, wenn der Zylinder 28 seine Annäherungsbewegung einleitet, schiebt sich der Ring 14 auf den Vorderteil 3a des Körpers 3-4 des Elements A, während das Küken 20 sich teilweise in die Vertiefung 7b des Kükens 7 setzt. Die Kugeln 25, die anfänglich angeordnet waren auf Höhe der dünn ausgebildeten Mündung 16a der Hülse 16, werden nach vorn gedrückt durch die in dieser Mündung ausgeformte Schulter unter Mitnahme des Rings 14, bis sie sich auf Höhe der Hohlkehle 3b des Vorderteils 3a befinden, in die sie sich setzen. Von jetzt an sind die beiden Elemente A und B der Vorrichtung axial miteinander auf die in Fig. 5 und 6 dargestellte Weise verriegelt, wobei bemerkt sei, daß die beiden Küken 7 und 20 noch immer in der Verschlußstellung sind.
Die Fortsetzung der Bewegung der Hülse 16 unter der Wirkung des Zylinders 28 bringt die Finger 27 in Eingriff in die Kerben der Scheiben 24, um diese letzteren dann in Drehung zu versetzen. Aufgrund des Vorhandenseins der Vertiefung 7b kann das Küken 20 sich um sich selbst drehen um einen Winkel von 90º, um schließlich die in Fig. 7 und 9 dargestellte Öffnungsausrichtung einzunehmen. Ihre Bewegung weiterführend, verlassen die Finger 27 die Kerben 24a und dringen in die Kerben 11a ein so daß sie auf gleiche Weise die dem Küken 7 zugeordneten Scheiben 11 betätigen; die kugelförmige Ausbauchung dieses Kükens 7 sitzt in der Öffnung der Bohrung 20a, so daß das Küken 7 seinerseits frei um 90º drehen kann, um entsprechend Fig. 8 und 9 die geöffnete Stellung einzunehmen.
Das Fluid, das die beiden Leitungen 1 und 2 durchströmt, kann nun die Kupplungseinrichtung ohne Druckverlust durchqueren und ohne in Kontakt zu kommen mit einem der Teile der Kupplungsvorrichtung, ausgenommen die Wandung der Axialbohrungen der Körper 3-4 und 12- 13, der Wandung der Sitze 8 und 21 und der Wandung der Bohrungen 7a und 20a wobei alle diese Wandungen keinen Kontakt mit der Außenumgebung haben und außerdem geeignet sind, mittels eines simplen Durchflusses von Fluid durch das Innere der Vorrichtung gereinigt zu werden.
Es versteht sich von selbst, daß die Entkupplung ausgeführt werden kann durch Betätigung des Zylinders 28 auf Expansion, um die beiden Platten 5 und 18 voneinander zu entfernen. Die Finger 27 werden nacheinander das Küken 7, dann das Küken 20 auf Schließung steuern; schließlich kehrt die Hülse 16 in ihre Ausgangsstellung zurück, mit ihrer dünn ausgebildeten Öffnung den Kugeln 25 vis- - vis, welche die beiden Elemente A und B entriegeln.
Man wird ohne weiteres verstehen, daß die Erfindung sich eignet für eine vorteilhafte Anwendung bei der Herstellung von Kupplungsvorrichtungen mit manueller Betätigung. Wie in Fig. 11 gezeigt, genügt es zu diesem Zweck, am Element A einen mit Gewinde versehenen Betätigungsring 29 anzubringen, drehbar auf dem Umfang des Teils 3 des Körpers 3-4, wobei dieser Ring zusammenwirkt mit einem Gewinde 30, das auf dem Umfang der Hülse 16 angebracht ist, zur Bewerkstelligung der gegenseitigen Bewegung der beiden Elemente in die eine oder die andere Richtung, entsprechend der Drehrichtung, in welcher der Ring 29 bewegt wird.

Claims

1. Kupplungsvorrichtung für Rohrleitungen, zusammengestellt enthaltend:

- zwei aufsteckbare Elemente (A und B), die mit Einrichtungen (14-25) ausgerüstet sind, die ihre Verriegelung und ihre Entriegelung bewirken bei der Axialbewegung, die ihre Kupplung und ihre Entkupplung voraussetzt;

- ein drehbares Küken (7, 20), angeordnet im Innern eines jeden der vorerwähnten Elemente (A,B) , wobei eines der Küken eine halbkugelförmige Vertiefung (7a) aufweist, in die sich die Wandung des anderen (20) einfügt, wenn die beiden Küken sich in der geschlossenen Stellung befinden;

- wenigstens eine Steuerscheibe (11, 24), die fest auf Drehung mit jedem Küken (7, 20) verbunden ist und in eine Kerbe (11a, 24a) eingeschnitten ist;

- eine Hülse (16), die mit dem einen (B) der beiden Elemente (A, B) so verbunden ist, daß sie sich axial mit dem genannten Element (B) bewegt bei der Kupplung und der Entkupplung der genannten Elemente;

- wenigstens einen Betätigungsfinger (27), der radial an der genannten Hülse so befestigt ist, daß bei deren Axialbewegung dieser Finger die sequentielle Steuerung der Drehbewegung um 90º der beiden Küken (7, 20) gewährleistet, indem er nach und nach eindringt in die Kerbe (24a, 11a) jeder Steuerscheibe (24, 11), die infolgedessen eine Winkelbewegung ausführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hülse (16) bei der Axialbewegung der Kupplung und der Entkupplung der beiden Elemente (A, B) simultan die Steuerung der Einrichtungen (14-25) für die Kupplung und die Entkupplung der genannten Elemente gewährleistet.