DE69217858T2

DE69217858T2 - Schnellkupplung gekennzeichnet durch eine integrierte Druckentlastungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69217858T2
Application number: DE69217858T
Authority: DE
Inventors: William C Marrison; Russell L Rogers; Alexander P Webster
Original assignee: Aeroquip AG
Current assignee: Aeroquip AG
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2012-12-01
Also published as: EP0546745A1; CA2084695C; JPH05240388A; EP0546745B1; CA2084695A1; DE69217858D1; US5215122A; JP2644154B2; IL103998A

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluid-Schnellverschlußkupplung, die aus zueinanderpassenden männlichen und weiblichen Kupplungselementen besteht. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Fluid-Schnellverschlußkupplung, die in der Lage ist, einen Anstieg des Druckes in einer eine solche Kupplung enthaltenden Fluidleitung zu entspannen, indem ein Anstieg des Volumens des Fluides aufgenommen wird, das in der Kupplung gehalten wird.
In Kommunikations- und Navigationssystemen für zivile und Militär-Luftfahrzeuge sind eine oder mehrere vorprogrammierte Karten in die System-Hardware eingesetzt, um die Hardware entsprechend in Übereinstimmung mit dem gewünschten Ziel des Fluges und/der dem durch den Flug durchzuführenden Auftrag anzuweisen. Während des Flug es wird in jeder solchen Karte wegen der Widerstandserwärmung, die durch den durch die elektrischen Elemente auf der Karte fließenden elektrischen Strom bedingt ist, eine bestimmte Wärmemenge erzeugt, und dies erfordert, daß die Karte während des Betriebes gekühlt wird. Bisher wurde die Kühlung der Karte zum Vermeiden eines übermäßigen Temperaturaufbaus teilweise durch Strahlungskühlung und teilweise durch Zirkulieren von Luft oder eines, anderen komprimierbaren Fluides durch die Karte erreicht. Das Abführen von Wärme von einer solchen vorprogrammierten Karte durch Strahlungsund Konvektionskühlung ist jedoch von der Kapazität her in gewisser Weise begrenzt, und dies wirkt als Grenze für die Wännemenge, die in der Karte erzeugt werden kann, um die zerstörerischen Effekte übermäßiger Temperaturen zu vermeiden.
Es ist möglich, die thermische Kapazität einer vorprogrammierten Karte für ein Luftfahrzeug deutlich zu erhöhen, indem man Flüssigkeitskühlung zum Kühlen der Karte während ihres normalen Betriebes einsetzt. Wenn jedoch eine Karte aus dem System entfernt wird, steigt der Druck der Kühlflüssigkeit in der Karte bei einer sehr kleinen Volumenveränderung, etwa durch eine Erhöhung der Umgebungstemperatur, sehr stark an. Somit sollte eine vorprogrammierte Kommunikations- oder Navigationskarte in einem Luftfahrzeug eine Einrichtung zum Entspannen von Druck beinhalten, um unerwünschten und möglicherweise schädlichen oder zerstörerischen Druckaufbau innerhalb der Karte zu vermeiden, nachdem die Karte aus dem System entfernt wurde. Bisher wurde die Druckentspannungsfunktion in jeder Karte genau wie in dem abgekoppelten System durch ein Druckausgleichs-Überstömventil durchgeführt, das in der Fluid- Schnellverschlußkupplung untergebracht ist, die normalerweise ein Merkmal jeder Karte und jedes Flüssigkeitskühlsystems ist. Bisher strömte jedoch das freigegebene Fluid in die Atmosphäre aus, wenn das Druckausgleichsventil Druck entspannte, was dazu führte, daß auf die umgebende Eleldronik und Kontalde tropfte.
Entsprechend schafft die Erfindung ein Kupplungselement für eine Schnellverschlußkupplung für eine Fluidleitung, umfassend
ein ringförmiges Bauteil mit einem ersten Ende mit einer begrenzten Öffnung und einem zweiten Ende mit einer begrenzten Öffnung,
eine in dem ringförmigen Bauteil zwischen einer inneren Positjon, die eine geschlossene Minimalvolumen-Kammer in dem ringförmigen Bauteil definiert, und einer äußeren Position, die eine geschlossene Maximalvolumen-Kammer in dem ringförmigen Bauteil definiert, axial bewegliche Ventil-Unterbaugruppe, die sich von der inneren in die äußere Position bewegt, wenn der Druck der Flüssigkeit in dem abgekuppelten Kupplungselement einen vorbestimmten Wert übersteigt, wobei die Ventil-Unterbaugruppe umfaßt:
eine ringförmige Ventilhülse, die einen Abschnitt mit größerem Durchmesser, der verschieblich in dem ringförmigen Bauteil angeordnet ist, einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der sich von dem ringförmigen Bauteil durch das zweite Ende nach außen erstreckt, und eine sich im wesentiichen radial erstreckende Schulter an einer Verbindungsstelle zwischen dem Abschnitt mit größerem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweist, wobei in der inneren Position der Ventil-Unterbaugruppe die Schulter nach innen von der begrenzten Öffnung am zweiten Ende des ringförmigen Bauteiles beabstandet ist, und in der äußeren Position der Ventil-Unterbaugruppe die Schulter der ringförmigen Ventilhülse mit der begrenzten Öffnung am zweiten Ende des ringförmigen Bauteiles in Eingriff steht;
ein längliches Ventilbauteil, das von der ringförmigen Ventilhülse umgeben ist und ein äußeres Ende aufweist, das sich über den Abschnitt mit verringertem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse hinaus erstreckt, wobei das längliche Ventilbauteil normalerweise in einem freien oder ungekuppelten Zustand des Kupplungselementes abdichtend mit einem freien Ende des Abschnittes mit verringertem Durchmesser in Eingriff steht, um einen Fluidstrom durch den Abschnitt mit verringertem Durchmesser zu verhindern;
einen an dem länglichen Ventilbauteil innerhalb des ringförmigen Bauteiles befestigten durchbrochenen Halter, der an der begrenzten Öffnung am ersten Ende des ringförmigen Bauteiles anliegt, wenn die Ventil-Unterbaugruppe sich in der inneren Position befindet, und der nach innen von der eingeschränkten Öffnung am ersten Ende des ringförmigen Bauteiles beabstandet positioniert ist, wenn sich die Ventil-Unterbaugruppe in der äußeren Position befindet; und
Federmittel zum fedem den Halten des länglichen Ventilbaüteiles und des Abschnittes mit verringertem Durchmesser in dichtendem Eingriff, wobei die Federmittel zwischen dem durchbrochenen Halter und der ringförmigen Ventilhülse festgehalten werden, wodurch die innere und äußere Position der Ventil-Unterbaugruppe die geschlossenen Minimal- bzw. Maximalvolumen herstellen.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Schnellverschlußkupplung für ein Flüssigkeitshandhabungssystem mit einer integrierten Einrichtung zur Druckentspannung geschaffen, das in der Lage ist, die Notwendigkeit für ein Druckausgleich-Überströmventil in einem solchen Flüssigkeitshandhabungssystem zu beseitigen, etwa einem Flüssigkeitskühlsystem zum Kühlen von vorprogrammierten Karten des Typs, die in Kommunikations- und Navigationssystemen von Luftfahrzeugen verwendet werden. Die Kupplung ist aus zueinander passenden männlichen und weiblichen Kupplungselementen aufgebaut, und das männliche Element beinhaltet eine ausdehnbare innere Kammer, in die sich eine Flüssigkeit ausdehnen kann, wenn der Druck der Flüssigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Ausdehnungskammer wird durch Schaffen eines ringförmigen Ventilkörpers mit einer inneren, koaxialen Hülse erhalten, die durch eine Feder in eine Position gegen eine feste Schulter vorgespannt ist, in der keine Flüssigkeit strömen kann, wobei die koaxiale Hülle und die feste Schulter beweglich in dem ringförmigen Ventilkörper angeordnet sind.
Entsprechend ist es ein Ziel einer Ausführungsform der Erfindung, eine verbesserte Schnellverschlußkupplung für ein Flüssigkeitshandhabungssystem zu schaffen, und es ist ein daraus folgendes Ziel der Ausführungsform, männliche und weibliche Kupplungselemente einer verbesserten Schnellverschlußkupplung für ein solches Flüssigkeitshandhabungssystem zu schaffen. Insbesondere ist es ein Ziel der Ausführungsform, eine Schnellverschlußkupplung für ein Flüssigkeitsumlaufsystem zu schaffen, die in sich eine integrierte Druckausgleichseinrichtung beinhaltet, und es ist ein daraus folgendes Ziel der Ausführungsform, männliche und weibliche Kupplungselemente einer solchen Schnellverschlußkupplungzu schaffen.
Für ein weiteres Verständnis der Erfindung und ihrer Ziele wird die Aufmerksamkeit auf die Zeichnung und ihre folgende kurze Beschreibung, die genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und die beigefügten Ansprüche gelenkt. Um das Verständnis für das erfindungsgemäße Kupplungselement zu unterstützen, beziehen sich die folgende Beschreibung und die Zeichnungen auf eine komplette Kupplung, die sowohl männliche als auch weibliche Kupplungselemente umfaßt.
Fig. 1 ist eine teilweise Draufsicht auf eine vorprogrammierte Navigations- oder Kommunikationskarte eines Luftfahrzeugs, die einen Einlaß und einen Auslaß für ein Flüssigkeitskühlsystem umfaßt, die jeweils eine erfindungsgemäße Schnellverschlußkupplung aufweisen;
Fig. 2 ist eine Explosionsdarstellung des Querschnitts der Elemente einer Schnellverschlußkupplung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in nicht montierter Beziehung zueinander;
Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich der von Fig. 2 der dort gezeigten Schnellverschlußkupplung, wobei ihre Kupplungselemente in montierter Beziehung zueinander stehen;
Fig. 4 ist eine Msicht sehr ähnlich denen der Figs. 2 und 3 des männlichen Kupplungselementes der Erfindung, wobei seine Bauteile in einer ersten Druckentspannungsposition angeordnet sind;
Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der von Fig. 4 des männlichen Kupplungselementes der Erfindung, wobei seine Bauteile in einer zweiten Druckentspannungsposltion angeordnet sind;
Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des weiblichen Kupplungselementes; und
Fig. 7 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des männlichen Kupplungselementes der Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine vorprogrammierte Kommunikations- oder Navigationskarte lösbar an einer Kommunikations- oder Navigationseinrichtung 12 eines Luftfahrzeuges befestigt, die teilweise und schematisch dargestellt ist. Die Karte 10 ist von ihrer einen Seite zur anderen genau positioniert, indem ihre gegenüberliegenden Seitenkanten in gegenübediegende Bahnen 14, 16 der Vorrichtung 12 eingreifen, und indem gegenüberliegende Riegelvorrichtungen 18, 20 an ihrer hinteren Kante angreifen, welche die Karte 10 in Längsrichtung genau positionieren. In der in Fig. 1 gezeigten Position greifen erste und zweite elektrische Verbinder 22, 24, die von der Karte 10 getragen werden, elektrisch an ersten bzw. zweiten elektrischen Verbindern 26, 28 auf der Einrichtung 12 an. Die Karte 10 ist durch nicht gezeigte Mittel intern flüssigkeitsgekühlt und trägt in einem Abstand gleiche männliche Kupplungselemente 30, die in lösbarer Weise mit beabstandeten, gleichen weiblichen, Kupplungselementen 32 an der Einrichtung 12 kuppeln, um einer Kühlflüssigkeit, etwa Wasser oder einer wässrigen Lösung eines geeigneten Gefrierschutzmittel, etwa Ethylenglykol, zu ermöglichen, durch die Karte 10 zirkuliert zu werden, und so die richtige Kühlung der Karte 10 sicherzustellen. Jedes Paar der Kupplungselemente 30 und 32 bildet, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, eine Schnellverschlußkupplung 34 genäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Schnellverschlußeigenschaft der Kupplung 34 wichtig für das Verringern der zum Austauschen der Karte 10 gegen eine ähnliche, aber etwas verschieden vorprogrammierte Karte benötigten Zeit ist. Obwohl dies keine Einschränkung für die Anwendung der erfindungsgemäßen Kupplung ist, muß verstanden werden, daß eine Kupplung für eine Navigationskarte für ein Luftfahrzeug ziemlich klein ist, z.B. etwa 9,3mm Durchmesser x 16,7mm Befestigungsfläche zu Befestigungsfläche x 33mm Gesamuänge, wenn gekuppelt.
Wie in den Figs. 2,3 und 6 gezeigt, besteht jedes weibliche Kupplungselement 32 einer Kupplung 34 aus einem metallischen, ringförmigen Bauteil 36 mit einem Anschnitt 38 mit Außengewinde, der einem inneren Ende 40 des ringförmigen Bauteils 36 erlaubt, mit einem nicht gezeigten Beschlag in einer Navigationseinrichtung 12 verschraubt zu werden. Das ringförmige Bauteil 36 weist weiter einen Abschnitt 42 mit verringertem Durchmesser zwischen seinem Ende und einem entgegengesetzten äußeren Ende 44 des Bauteiles 36 auf, und der Abschnitt 42 mit verringertem Durchmesser trägt einen Nitril-O-Ring 46, damit das ringförmige Bauteil 36 dichtend in eine geeignete, nicht gezeigte Öffnung der Einrichtung 12 eingesetzt werden kann.
Das ringförmige Bauteil 36 weist einen Abschnitt 48 mit größerem Innendurchmesser auf, der sich von seinem äußeren Ende 44 teilweise zu seinem inneren Ende 40 hin erstreckt, und weist weiterhin einen Abschnitt 50 mit kleinerem Innendurchmesser auf, der sich von dem Abschnitt 48 mit größerem Durchmesser teilweise zum inneren Ende 40 hin erstreckt. Wie gezeigt bilden der Abschnitt 48 mit gößerem Durchmesser und der Abschnitt So mit kleinerem Durchmesser eine ringförmige Schulter 52, die sich quer zur Längsmittenachse des ringförmigen Bauteiles 36 erstreckt. Weiterhin weist das ringförmige Bauteil 36 einen Abschnitt 54 mit einer begrenzten Öffnung auf, der sich von seinem inneren Ende 40 zu dem Abschnitt 50 mit kleinerem Innendurchmesser erstreckt, wobei der begrenzte Abschnitt 54 und der Abschnitt 50 mit kleinerem Innendurchmesser eine ringförmige Schulter 56 bilden, die sich ebenfalls quer zu der Längsmittenachse des ringförmigen Bauteiles 36 erstreckt.
Das weibliche Kupplungselement 32 umfaßt auch einen ringförmigen Körper 58, der verschieblich in dem Abschnitt 48 mit größerem Durchmesser des ringförmigen Bauteiles 36 positioniert ist. Der ringförmige Ventilkörper 58 weist ein Ende 60 auf, das auf das Ende 40 des ringförmigen Bauteiles 36 zu Weist und von diesem nach innen beabstandet ist, um von dem Abschnitt 48 mit größerem Durchmesser des ringförmigen Bauteiles 36 umgeben zu sein. Der ringförmige Ventilkörper 58 weist weiter ein entgegengesetztes Ende 62 auf, das außerhalb des äußeren Endes 44 des ringförmigen Bauteiles 36 positioniert ist. Der ringförmige Ventilkörper 58 weist einen Abschnitt 64 mit größerem Innendurchmesser, der sich von dem Ende 60 teilweise zu dem Ende 62 hin erstreckt, einen Abschnitt 66 mit kleinerem Innendurchmesser, der sich von dem Ende 82 teilweise zu dem Ende 60 hin erstreckt, sowie einen kegelstumpfförmig abgeschrägten Oberflächenabschnitt 68 auf, der sich zwischen dem Abschnitt 66 mit kleinerem Durchmesser und dem Abschnitt 84 mit größerem Durchmesser befindet und diese verbindet. Wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, ist der Innendurchmesser des Abschnittes 84 des Ventilkörpers 58 im wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser des Abschnittes 50 des ringförmigen Bauteiles 36, um Turbulenzen in einem Flüssigkeitsstrom zu minimieren, der durch das Kupplungselement 32 strömt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Ende 60 des ringförmigen Körpers 58 im freien oder ungekuppelten Zustand des Kupplungselementes 32 leicht von der Schulter 52 des ringförmigen Bauteiles 36 beabstandet. Beim Kuppeln des weiblichen Kupplungselementes 32 mit dem männlichen Kupplungselement 30 wird der Ventilkörper 58 nach innen bewegt, bis sein Ende 60 an der Schulter 52 anstößt, von welchem Zeitpunkt an ein weiteres Bewegen des Ventilkörpers 58 nach innen indem ringförmigen Bauteil 36 Verhindert wird. Die Beweglichkeit des Ventilkörpers 58 in dem ringförmigen Bauteil 36 nicht behindernd wird ein Lecken von Fluid um den Ventilkörper durch das Vorsehen eines dazwischen liegenden organischen O-Rings 70 verhindert, wobei der O- Ring 70 in einem ringförmigen Rücksprung 72 in der äußeren Oberfläche des Ventilkörpers 58 gehalten wird. Der O-Ring 70 erlaubt dem ringförmigen Körper 58 auch, sich gegenüber dem ringförmigen Bauteil 36 etwas zu dezentrieren, ohne die Flüssigkeitsabdichtung dazwischen aufzubrechen. Dies ist nützlich beim Kuppeln der Elemente 30, 32, wo bei einer Kupplung vom beschriebenen Typ eine Dezentrierung von bis zu etwa (0,381 mm ((0,015") auftritt.
Der ringförmige Körper 58 wird in dem ringförmigen Bauteil 36 durch einen metallischen, ringförmigen Halter 74 mit zwei Enden sicher gehalten, der in einem ringförmigen Rücksprung 76 in dem Abschnitt 48 mit größerem Innendurchmesser des ringförmigen Bauteiles 36 gehaltert ist. Der Halter 74 ist so positioniert, daß er an der gewünschten größten äußeren Grenze des Weges des Ventilkörpers 58 gegenüber dem ringförmigen Bauteil 36 an einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 78 in der äußeren Oberfläche des ringförmigen Bauteiles 36 angreift.
Der Flüssigkeitsstrom in dem weiblichen Kupplungselement 32 wird durch ein Ventil 80 gesteuert, das innerhalb des Ventilkörpers 58 vor- und zurückverschieblich ist. Das Ventil 80 weist einen zylindrischen äußeren Abschnitt 82 auf, der einen wesentlichen Teil der Länge des Abschnittes 84 mit kleinerem Durchmesser des Ventilkörpers 58 ausfüllt, wenn sich das weibliche Kupplungselement 32 in seinem freien, ungekuppelten Zustand befindet, wie in Fig. 2 gezeigt. Somit wird mit Hilfe eines organischen O-Rings 84, der in einem ringförmigen Rücksprung 88 in dem Abschnitt 64 mit kleinerem Durchmesser des Ventilkörpers 58 positioniert ist und verschieblich an der äußeren Oberfläche des äußeren Abschnittes 82 des Ventiles 80 angreift, in dem freien oder un gekuppelten Zustand des weiblichen Kupplungselementes 32 keine Flüssigkeit zwischen das Ventil 80 und das Ventilbauteil 58 strömen. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß das Ventil 80 durch eine Schraubenfeder 86, die zwischen der Innenseite der begrenzten Öffnung 54 des ringförmigen Bauteiles 36 und einem vergrößerten Endabschnitt 88 des Ventils 80 festgehalten ist, nachgiebig in Richtung seines in Fig. 2 gezeigten freien oder ungekuppelten Zustandes vorgespannt ist. Der vergrößerte Endabschnitt 88 ist in Umfangsrichtung durch eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden, voneinander beabstandeten Rücksprüngen 90 unterbrochen, um einen Fluidstrom vorbei an dem Ventil 80 zu ermöglichen, wenn sich das Kupplungselement 32 entfernt von seinem in Fig. 2 gezeigten, freien oder ungekuppelten Zustand befindet. Das Ventil 80 wird jedoch unter dem Einfluß der Feder 86 durch das Anliegen eines in Umfangsrichtung unterbrochenen, kegelstumpfartig geformten Oberflächenabschnittes 92 auf der äußeren Oberfläche des Ventiles 80 an den kegelstumpfförmigen Oberflächenabschnitt 68 auf der Innenseite des Ventilkörpers 58 daran gehindert, den Ventilkörper 58 zu verlassen. Wie gezeigt, ist der kegelstumpfförmige Oberflächenabschnitt 92 des Ventils 80 zwischen dem Endabschnitt 88 und dem zylindrischen Abschnitt 82 des Ventils 80 positioniert und verbindet diese.
Das männliche Kupplungselement 30 umfaßt ein äußeres ringförmiges Bauteil 100 mit einem mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 102, um einem inneren Ende 104 des ringförmigen Bauteiles 100 zu ermöglichen, mit einem nicht gezeigten Beschlag in einer Karte 10 verschraubt zu werden. Das ringförmige Bauteil 100 kann gegenüber einer nicht gezeigten Öffnung in der Karte 10 abgedichtet werden, indem das ringförmige Bauteil 100 mit einem Abschnitt 96 mit verringertem Durchmesser und einem Nitril-O-Ring 98 in dem Abschnitt 98 mit verringertem Durchmesser versehen wird.
Das ringförmige Bauteil 100 weist einen im wesentlichen gleichmäßigen inneren Durchmesser 106 auf, der sich im wesentlichen zwischen seinem inneren Ende 104 und seinem äußeren Ende 108, erstreckt, wobei dem inneren Ende 104 selbst durch Stauchen oder anders nach innen Verformen eines Endabschnittes 112 des ringförmigen Bauteiles 100 eine begrenzte Öffnung 110 von kurzer axialer Länge ausgebildet ist. Ein durchbrochener ringförmiger Halter 114 ist innerhalb des ringförmigen Bauteiles 100 in der Nähe von dessen innerem Ende angeordnet, und eine ringförmige Ventilhülse 116 ist innerhalb des ringförmigen Bauteiles 100 nahe dessen äußerem Ende 108 angeordnet. Die ringförmige Ventilhülse 116 weist einen Endabschnitt 118 mit großem Durchmesser, der verschieblich an dem Innendurchmesser 106 des ringförmigen Bauteiles 100 angreift, und einen Endabschnitt 120 mit verringertem Durchmesser auf, der sich über das Ende 108 des ringförmigen Bauteils 100 hinaus erstreckt. Eine Schraubenfeder 122 ist zwischen dem ringförmigen Ventilkörper 116 und dem ringförmigen, durch brochenen Halter 114 festgehalten, um diese Elemente federnd auseinanderzuhalten. Weiter ist ein organischer O-Ring 124 in einem ringförmigen Rücksprung 126 in dem Innendurchmesser 106 des ringförmigen Bauteiles 100 positioniert, um ein Lecken von Fluid zwischen dem Abschnitt 118 mit größerem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse 116 und der Innendurchmesser 106 des ringförmigen Bauteiles 100 zu verhindern; wenn sich die ringförmige Ventilhülse 116 innerhalb des ringförmigen Bauteiles 100 hin- und herbewegt;
Das männliche Kupplungselement 30 umfaßt weiter ein entlang seiner Längsmittenachse angeordnetes längliches Ventilbauteil 130. Das Ventilbauteil 130 weist einen mittleren Abschnitt 132 mit reduzierten Durchmesser, einen im wesentlichen kegelstumpfförmig vergrößerten Endabschnitt 134, der sich über das freie Ende des Abschnittes 120 mit verringertem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse 116 hinaus erstreckt, und einen gegenüberliegenden vergrößerten Endabschnitt 130 mit einem abgestuften freien Ende 138 auf, der gut passend in einem Ringraum in dem durchbrochenen, ringförmigen Halter 114 sitzt, um sicherzustellen daß das Ventilbauteil 130 und die ringförmige Hälse 116 sich gemeinsam bewegen. In dem Endabschnitt 134 des Ventilbauteiles 130 ist ein ringförmiger Rücksprung 140 ausgebildet, in dem sich ein organischer O-Ring 142 befindet, der in dem freien oder ungekuppelten Zustand des männlichen Kupplungselementes 30 gegen das freie Ende des Abschnittes 120 mit verringertem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse 116 anliegt, wie in Fig. 2 gezeigt, um jeglichen Fluidstrom aus dem äußeren Ende 108 des ringförmigen Bauteiles 100 zu blockieren. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, ist ein dem normalen freien oder ungekuppelten Zustand des männlichen Kupplungselementes 30 ein Raum mit bestimmten Abstand entlang der Längsmittenachse des Kupplungselementes 30 zwischen einer radialen Schulter 144 an der ringförmigen Ventilhülse 116, an der Verbindungsstelle zwischen ihrem Abschnitt 118 mit größerem Durchmesser und ihrem Abschnitt 120 mit verringertem Durchmesser, und einer radialen Schulter 146 an der Innenseite des ringförmigen Bauteiles 100 nahe dessen äußerem Ende 108 vorhanden. Ein Zustand von übermäßigem Fluiddruck in dem Kupplungselement 30 bewirkt, daß die ringförmige Ventilhülse 116 sich in Richtung auf das freie Ende 108 des ringförmigen Bauteiles 100 zu bewegt, bis die Schulter 144 mit der Schulter 146 in Eingriff gelangt, ein Zustand wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Dies erhöht das innere Volumen des Kupplungselementes 30, das zum Aufnehmen von Flüssigkeit verfügbar ist, und neigt dadurch dazu, den Zustand übermäßigen Fluides und den Zustand übermäßigen Druckes in dem Kupplungselement 30 und den Abschnitten des Flüssikeitsströmungssystemes zu entspannen, die mit ihm in Verbindung stehen. In dem Zustand nach Fig. 4 des Kupplungselementes 30 wird das Ventilbauteil 130 wegen der Eingreifens des Abschnittes 134 des Ventilbauteiles 130 imd des freien Endes des Abschnitts 120 mit verringertem Durchmesser der Ventilhülse 16 nach links bewegt. Dies zieht wiederum dank des Eingriffes zwischen dem freien Ende 138 des Ventilbauteiles 130 und des ringförmigen Halters 114 den durchbrochenen ringförmigen Halter 114 weg von dem inneren Ende 104 des ringförmigen Bauteiles 100. Die ringförmige Ventilhülse 116 ist frei, in ihre in Fig. 2 gezeigte Position zurückzukehren, wenn der Zustand übermäßigen Druckes entspannt ist, z.B. durch das Kühlen des Fluides in dem Kupplungselement 30 und der dorthin führenden Leitung, was einen negativen Druck in dem Kupplungselement 30 entwickelt.
Wenn der Zustand übermäßigen Druckes in dem männlichen Kupplungselement 30 über das hinaus fortbesteht, was durch die Bewegung der Ventilhülse 116 aus ihrer in Fig. 2 gezeigten Position in ihre in Fig. 4 gezeigte Position entspannt werden kann, neigt der Druck dazu, daß Ventilbauteil 130 und den ringförmigen Halter 114 weiter nach links zu bewegen, wodurch die Feder 122 teilweise zusammengedrückt und die Dichtunh zwischen dem O-Ring 142 und dem freien Ende des Abschnittes 120 mit verringertem Durchmesser der Ventilhülse 116 aufgebrochen wird. Dieser Zustand, der in Fig. 5 dargestellt ist, erlaubt, daß Flüssigkeit in dem Kupplungselement 30 bis zu dem Zeitpunkt abgelassen wird, zu dem der Flüssigkeitsdruck in dem Kupplungselement unter den fällt, der nötig ist, die Vorspannungswirkung der Feder 122 zu überwinden, und die Feder 122 neigt dazu, den ringförmigen Halter 114 nach rechts, in seine in Fig. 4 gezeigte Position, zu bewegen, die wieder eine Dichtung zwischen dem O-Ring 142 und dem freien Ende des Abschnittes 120 mit verringertem Durchmesser der Ventilhülse 116 herstellt.
Wie aus dem Vergleich der Figs. 2 und 3 klar ist, wird durch die Bewegung der ringförmigen Ventilhülse 116 des Kupplungselementes 30 nach rechts, gegen die Vorspannung der Feder 122, aufgrund seines Angreifens an dem Ende 62 des ringförmigen Ventilkörpers 28 des Kupplungselementes 30 und durch die Bewegung des Ventiles 80 des Kupplungselementes 32 nach links, gegen die Vorspannung der Feder 86 aufgrund des Angreifens am freien Ende des Ventiles 80 durch den Endabschnitt 34 des Ventilbauteiles 130 ein Strömungsweg für Flüssigkeit aus dem Kupplungselement 30 in das Kupplungselement 32 hergestellt, wenn die Kupplungselemnte 30, 32 verbunden werden. In diesem Zustand der Kupplungselemente 30, 32 greift der O-Ring 84 des Kupplungselementes 32 dichtend an der äußeren Oberfläche des Abschnittes 120 mit verringertem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse 116 an, um einen Flüssigkeitsstrom dazwischen zu verhindern.

Claims

1. Kupplungselement (30) für eine Schnellverschlußkupplung für eine Fluidleitung, umfassend

ein ringförmiges Bauteil (100) mit einem ersten Ende (104) mit einer begrenzten Öffnung (110) und einem zweiten Ende (108) mit einer begrenzten Öffnung (146),

eine in dem ringförmigen Bauteil zwischen einer inneren Position, die eine geschlossene Minimalvolumen-Kammer in dem ringförmigen Bauteil definiert, und einer äußeren Position, die eine geschlossene Maximalvolumen-Kammer in dem ringförmigen Bauteil definiert, axial bewegliche Ventil-Unterbaugruppe (116, 130, 122), die sich von der inneren in die äußere Position bewegt, wenn der Druck der Flüssigkeit in dem abgekuppelten Kupplungselement einen vorbestimmten Wert übersteigt, wobei die Ventil-Unterbaugruppe umfaßt:

eine ringförmige Ventilhülse (116), die einen Abschnitt (118) mit größerem Durchmesser, der verschieblich in dem ringförmigen Bauteil angeordnet ist, einen Abschnitt (120) mit verringertem Durchmesser, der sich von dem ringförmigen Bauteil (100) durch das zweite Ende (108) nach außen erstreckt, und eine sich im wesentlichen radial erstreckende Schulter (144) an einer Verbindungsstelle zwischen dem Abschnitt mit größerem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweist, wobei in der inneren Position der Ventil-Unterbaugruppe die Schulter (144) nach innen von der begrenzten Öffnung am zweiten Ende des ringförmigen Bauteiles beabstandet ist, und in der äußeren Position der Ventil-Unterbaugruppe die Schulter (144) der ringförmigen Ventilhülse (116) mit der begrenzten Öffnung (146) am zweiten Ende (108) des ringförmigen Bauteiles (100) in Eingriff steht;

ein längliches Ventilbauteil (130), das von der ringförmigen Ventilhülse (116) umgeben ist und ein äußeres Ende (134) aufweist, das sich über den Abschnitt (120) mit verringertem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse (116) hinaus erstreckt, wobei das längliche Ventilbauteil (130) normalerweise in einem freien oder ungekuppelten Zustand des Kupplungselementes abdichtend mit einem freien Ende des Abschnittes (120) mit verringertem Durchmesser in Eingriff steht, um einen Fluidstrom durch den Abschnitt mit verringertem Durchmesser zu verhindern;

einen an dem länglichen Ventilbauteil (130) innerhalb des ringförmigen Bauteiles (100) befestigten durchbrochenen Halter (114), der an der begrenzten Öffnung (110) am ersten Ende (104) des ringförmigen Bauteiles anliegt, wenn die Ventil-Unterbaugruppe sich in der inneren Position befindet, und der nach innen von der eingeschränkten Öffnung (110) am ersten Ende des ringförmigen Bauteiles beabstandet positioniert ist, wenn sich die Ventil-Unterbaugruppe in der äußeren Position befindet; und

Federmittel (122) zum federnden Halten des länglichen Ventilbauteiles (130) und des Abschnittes (120) mit verringertem Durchmesser in dichtendem Eingriff, wobei die Federmittel (122) zwischen dem durchbrochenen Halter (114) und der ringförmigen Ventilhülse (116) festgehalten werden,

wodurch die innere und äußere Position der Ventil-Unterbaugruppe die geschlossenen Minimal- bzw. Maximalvolumen herstellen.

2. Kupplungselement (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die begrenzten Öffnungen (110, 146) an den ersten und zweiten Enden des ringförmigen Bauteiles (100) radiale Schultern umfassen, die von dem Körper des ringförmigen Bauteiles nach innen vorspringen.

3. Kupplungselement (30) nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter ein inneres O-Ring-Dichtungsmittel (124) zwischen der Außenseite des Abschnittes (118) mit größerem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse (116) und der Innenseite (106) des ringförmigen Bauteiles (100) umfaßt, um einen Fluidstrom zwischen der ringförmigen Ventilhülse (116) und dem ringförmigen Bauteil (100) zu verhindern.

4. Kupplungselement (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (134) des länglichen Ventilbauteiles (130) einen vergrößerten Abschnitt (134) mit einer nach innen abgeschrägten äußeren Oberfläche und weiter ein äußeres, von dem vergrößerten Abschnitt (134) getragenes O-Ring-Dichtungsmittel (142) aufweist, das normalerweise in der freien oder ungekuppelten Position des Kupplungselementes (30) dichtend mit einem freien Ende des Abschnittes (120) mit verringertem Durchmesser des ringförmigen Ventilbauteiles (118) in Eingriff steht.

5. Kupplungselement (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Ventilbauteil (130) gegenüber der ringförmigen Ventilhülse (116) axial verschieblich ist, wenn sich die Ventil-Unterbaugruppe in einem Zustand übermäßigen Fluiddruckes in dem ringförmigen Bauteil (100) in der äußeren Position befindet, wobei der axiale Druck die Länge des Federmittels (122) teilweise zusammendrückt, das längliche Ventilbauteil (130) nach außen gleiten läßt und das längliche Ventilbauteil (130) aus dem dichtenden Eingriff mit dem freien Ende des Abschnittes (120) mit verringertem Durchmesser der ringförmigen Ventilhülse (116) in dem freien oder ungekuppelten Zustand des Kupplungselementes (30) nimmt, wenn sich die Ventil-Unterbaugruppe in der äußeren Position befindet, um ein Abgeben von Fluid von innerhalb des ringförmigen Bauteiles (100) zu erlauben und dadurch den Zustand übermäßigen Flüssigkeitsdruckes zu entspannen.

6. Flüssigkeitsgekühlte, vorprogrammierte Karte (10) für ein Luftfahrzeug-Kommunikations- oder Navigationssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Karte mindestens eine Verbindung (34) für den Strom von Kühlflüssigkeit in oder aus der Karte (10) umfaßt, wobei an wenigstens eine Verbindung (34) ein Kupplungselement (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche angeschlossen ist.