DE69523290T2

DE69523290T2 - Flüssigkeitskupplung mit einem einstellbaren ventil zur begrenzung des druckes

Info

Publication number: DE69523290T2
Application number: DE69523290T
Authority: DE
Inventors: Alan R. Allread; William C. Marrison
Original assignee: Eaton Aeroquip LLC
Current assignee: Eaton Aeroquip LLC
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2015-02-24
Also published as: EP0742878A4; WO1995023312A1; EP0742878B1; US5398723A; JPH09505133A; CA2180744C; JP2883736B2; DE69523290D1; ES2165909T3; CA2180744A1; EP0742878A1; IL112811A; IL112811A0

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskupplung mit flinker Unterbrechung. Die Kupplung ist aus ersten und zweiten Kupplungselementen und insbesondere mit zusammenpassenden männlichen und weiblichen Kupplungselementen konstruiert. Wenn sich die Kupplung in getrennter Stellung befindet, ist eine Druckbegrenzungsfunktion vorgesehen, um in dem Flüssigkeitssystem, das die Kupplung enthält, ein unerwünschtes Ansteigen des Druckes zu begrenzen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Flüssigkeitskupplung mit flinker Unterbrechung, welche nicht nur eine Druckbegrenzungsfunktion, sondern eine einstellbare Druckbegrenzungsfunktion aufweist.
Flüssigkeitskupplungen mit flinker Unterbrechung sind bei Fachleuten und besonders aus US-Patent Nr. 2 821 412, US-A- 4 327 770 und US-Patent Nr. 5 215 122 bekannt. Wie in der US-Patentschrift Nr. 5 215 122 hingewiesen wird, ist eine Anwendung von Flüssigkeitskupplungen mit flinker Unterbrechung in Datenübertragungs- und Navigationssystemen für Zivil- und Militärflugzeuge. Wieder entfernbare, programmierte Karten werden in die Datenübertragungs- und Navigationssystem-Hardware eingesteckt. Während eines Flugs wird in solchen Karten auf Grund des Widerstands Wärme erzeugt, welche von dem elektrischen Strom herrührt, der durch die elektrischen Elemente auf den Karten fließt. Um die Karte zu kühlen, wurden Flüssigkeitssysteme entwickelt, welche gemäß der vorliegenden Erfindung Flüssigkeitskupplungen beinhalten. Wenn eine Karte aus dem System entfernt wird, sind die Flüssigkeitskupplungen mit flinker Unterbrechung in einem getrennten Zustand. Ein Anstieg der Umgebungstemperatur kann wegen des kleinen Volumens zu einem unerwünschten Druckzustand führen. Es ist wünschenswert, eine integrierte Druckbegrenzungsfunktion vorzusehen, wobei die Kupplung entleert werden kann, um den Druck zu reduzieren. Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Druckbegrenzungsfunktion zu schaffen, welche ein einstellbares Druckbegrenzungsventil aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte flink unterbrechende Kupplung für eine Handhabung eines Flüssigkeitssystems mit einer integrierten Druckbegrenzungsfunktion. Die vorliegende Erfindung stellt ein einstellbares Druckbegrenzungsventil als Teil der Flüssigkeitskupplung bereit.
Ein erstes Kupplungselement bildet eine Längsöffnung, und innerhalb des ersten Kupplungselements ist ein Adaptergehäuse angeordnet. Ein erstes Ventil ist in dem Adaptergehäuse beweglich angeordnet, und eine Feder drückt das erste Ventil in eine geschlossene Stellung.
Ein zweites Kupplungselement trägt ein zweites Ventil mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Ventilschaft und umfaßt eine Muffe, welche einen Ventilsitz bildet. Ein Führungselement umgibt den Ventilschaft und ist gegenüber der Muffe befestigt. Zwischen dem Führungselement und der Muffe ist eine Feder angeordnet, um das Ventil in eine geschlossene Stellung zu drücken.
Ein Ring ist auf dem Ventilschaft angeordnet und kommt mit dem Führungselement in Eingriff, wenn das zweite Ventil in die geschlossene Stellung bewegt wird.
Eine zusätzliche Feder ist in dem zweiten Kupplungselement vorgesehen, um den Ventilkopf gegen den Ventilsitz zu drücken. Ein Einstellelement, das an dem Ventilschaft schraubbar angebracht ist, ist mit der zusätzlichen Federeinrichtung in Eingriff. Das Einstellelement ermöglicht, daß die Kraft der Feder erhöht oder verringert wird. Die Einstellfunktion wird zum Ändern des Betätigungsdruckes des Druckbegrenzungsventils verwendet.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer Flüssigkeitskupplung der vorliegenden Erfindung in der verbundenen Stellung;
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht des ersten Kupplungselements in der gelösten Stellung;
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht des zweiten Kupplungselements, ähnlich der von Fig. 2; und
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht ähnlich der von Fig. 3, welche das zweite Kupplungselement in dessen Druckbegrenzungsmodus zeigt.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Eine Flüssigkeitskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung wird generell durch die Positionszahl 10 in Fig. 1 gezeigt. Die Flüssigkeitskupplung 10 umfaßt ein erstes Kupplungselement 11 und ein zweites Kupplungselement 12. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste Kupplungselement 11 ein weibliches Kupplungselement, während das zweite Kupplungselement 12 ein männliches Kupplungselement ist.
Fig. 1 zeigt die Flüssigkeitskupplung 10 in ihrer verbundenen oder verkoppelten Stellung. In dieser Stellung wird die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitskupplung 10 durchgelassen. Bezüglich Fig. 2 bildet das erste Kupplungselement 11 eine Längsöffnung 13 mit einem ersten Durchmesser. Das erste Kupplungselement 11 umfaßt auch einen größeren Durchmesserabschnitt 15. Ein Adaptergehäuse 17 weist ein erstes Ende 18 auf, welches in dem größeren Durchmesserabschnitt 15 des ersten Kupplungselements 11 angeordnet ist. Das Adaptergehäuse 17 umfaßt ein zweites Ende 19, welches von dem ersten Kupplungselement 11 nach außen ragt. Ein kreisförmiger Halter 20 hält das Adaptergehäuse 17 an dem ersten Kupplungselement 11 fest. Ein Dichtungsring 21 ist in einer Nut an dem ersten Ende 18 des Adaptergehäuses 17 angeordnet. Der Dichtungsring 21 ist mit dem ersten Kupplungselement 11 im Eingriff, um einen Flüssigkeitsfluß zwischen den Komponenten zu verhindern. Der Dichtungsring 21 erlaubt relativ zu dem ersten Kupplungselement 11 einen Versatz des Adaptergehäuses 17. Während einer Verbindung der Kupplungselemente 11 und 12 entsteht kein Auslaufen, wenn ein Versatz auftritt, wodurch eine dichte Einheit geschaffen wird.
Das Adaptergehäuse 17 bildet eine Längsöffnung 23, welche zu der in dem ersten Kupplungselement 11 gebildeten Längsöffnung 13 komplementär ist. An dem Ende des ersten Kupplungselements 11 ist eine Öffnung 25 ausgebildet. An dem Ende des ersten Kupplungselements 11 sind Außengewinde 26 vorgesehen, um zu erlauben, daß das Kupplungselement 11 an einem Anschlußstück (nicht gezeigt) befestigt wird. Ein Dichtungsring 27 bildet eine wasserdichte Verbindung mit dem Anschlußstück. Ein erstes Ventil 29, in diesem Ausführungsbeispiel ein Tellerventil, ist innerhalb der Längsöffnung 23 beweglich angeordnet. Eine Feder 30 ist in den ausgerichteten Längsöffnungen 13 und 23 angeordnet. Die Feder 30 drückt das erste Ventil 29 in die geschlossene Stellung, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Dichtungsring 31 ist innerhalb einer Nut 32 angeordnet, welche in dem Innenraum des zweiten Endes 19 des Adaptergehäuses 17 ausgebildet ist. Der Dichtungsring 31 gewährleistet einen Flüssigkeitsverschluß, wenn das Ventil 29 geschlossen ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Bezüglich der Fig. 3 und 4 umfaßt die Flüssigkeitskupplung 10 das zweite Kupplungselement 12, welches eine Vergrößerte Längsöffnung 35 und eine zweite ausgerichtete Längsöffnung 36 mit einem geringeren Durchmesser bildet. Ein zweites Ventil 37 mit einem Ventilkopf 38 und einem nach hinten ragenden Ventilschaft 39 innerhalb des zweiten Kupplungselements 12 beweglich angeordnet. Das hintere Ende des Ventilschafts 39 weist ein Gewinde 40 auf, welches ein Einstellelement 41 schraubbar trägt. Das Einstellelement 41 ist selbstsichernd und behält seine Stellung, wenn es entlang dem Gewinde 40 positioniert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das selbstsichernde Merkmal ein selbstsicherndes Gewinde an dem Einstellelement 41. Eine Buchse 43 ist innerhalb des zweiten Kupplungselements 12 beweglich angeordnet und umgibt den Ventilschaft 39. Die Muffe 43 umfaßt einen Vorderabschnitt 44 mit einem verringerten Durchmesser, welcher einen kreisförmigen Ventilsitz 45 bildet. Bezüglich Fig. 3 ist auf dem Ventilkopf 38 ein elastischer Sitz 47 geformt, der, wenn sich das Ventil 37 in seiner geschlossenen Stellung befindet, mit dem Ventilsitz 45 zusammenwirkt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Außenseite der Muffe 43 bildet eine Nut 48, welche einen Dichtungsring 49 trägt. Die Innenseite der Muffe 43 bildet einen Schalenabschnitt 51, welcher ein Ende einer Feder 52 hält. Ein Führungselement 54 weist eine Welle 55 und einen Sockel 56 auf. Die Welle 55 bildet eine Mittelöffnung 57, welche den Ventilschaft 39 aufnimmt. Das Führungselement 54 ist der Muffe 43 gegenüberliegend flexibel angeordnet. Die Feder 52 nimmt die Welle 55 auf, und das Ende der Feder 52 sitzt auf dem Sockel 56 des Führungselements 54 auf. Die Feder 52 drückt die Muffe 43 und den Ventilsitz 45 in die geschlossene Stellung, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Eine Feder 58 umgibt den Ventilschaft 39 und erstreckt sich zwischen dem Sockel 56 des Führungselements 54 und dem Einstellelement 41. Die Feder 58 drückt den Ventilkopf 38 in die geschlossene Stellung, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Federkraft der Feder 58 kann durch Drehen des Einstellelements 41 eingestellt werden. Eine Verlängerung des Federlochs durch Drehen des Einstellelements 41 verringert die Federkraft. Normalerweise liegt der Betriebsdruck der Flüssigkeitskupplung 10 zwischen 10 psig und 30 psig (1 psig = 6,89476 · 10³ Pa Überdruck).
Wenn das zweite Kupplungselement 12 von dem ersten Kupplungselement 11 abgekoppelt ist, nimmt es die in Fig. 3 gezeigte geschlossene Stellung an. Die Feder 52 hat die Muffe 43 nach links gedrückt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und der Ventilkopf 38 ist in Bezug auf den Ventilsitz 45 der Muffe 43 in einer geschlossenen Stellung angeordnet. Ein Ring 59 mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Mittelöffnung 57 des Führungselements 54 ist, ist an dem Ventilschaft 39 angeordnet. Der Ring dient als Anschlag, um die korrekte Stellung des Ventilkopfes 38 und des Ventilsitzes 45 sicherzustellen, wenn diese in die geschlossene Stellung bewegt werden.
Im Falle, daß der Innendruck in dem Flüssigkeits- Kupplungselement 12 erhöht wird, z. B. wenn die Umgebungstemperatur das Volumen der Flüssigkeit erhöht, wird, sobald der Druck die Kraft der Feder 58 überwindet, ein Druckbegrenzungsmodus in Betrieb gesetzt, und der Ventilkopf 38 wird von dem Ventilsitz 45 weg bewegt, um den Druck herabzusetzen (siehe Fig. 4). Die vorliegende Erfindung beinhaltet das Einstellelement 41, welches gedreht werden kann, um das selbstsichernde Einstellelement, 41 in Längsrichtung entlang dem Gewindeabschnitt des Ventilschafts 39 zu bewegen. Eine Halteeinrichtung, wie z. B. ein Schraubendreherschlitz 42, ist am Ende des Ventilschafts 39 anschließend an das Gewinde 40 vorgesehen, um den Schaft 39 gegen Drehung zu sichern, während das Einstellelement 41 bewegt wird. Ein anderes Halteelement (nicht gezeigt), welches in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, ist eine Inbusschlüsselöffnung oder ein Klemmring. Ein Bewegen des Einstellelements 41 nach rechts, wie in Fig. 4 gezeigt ist, verlängert das Federloch und verringert die Federkraft. Dies wiederum bietet einen geringeren Druck, bei welchem die Druckbegrenzungsfunktion des zweiten Kupplungselements 12 anspricht. Ein Bewegen des Einstellelements nach links verkürzt das Federloch und erhöht die Federkraft. Dies erzeugt einen höheren Druck, bei welchem die Druckbegrenzungsfunktion des zweiten Kupplungselements 12 anspricht.
Das zweite Kupplungselement 12 ist außerdem mit einem Außengewinde 60 und einem Dichtungsring 61 neben dem Gewinde 60 versehen. Das Außengewinde 60 wird verwendet, um das zweite Kupplungselement 12 mit einem Anschlußstück (nicht gezeigt) zu verbinden.
Bezüglich der Fig. 2, 3 und 1 kommt der Ventilkopf 38 mit dem ersten Ventil oder dem Tellerventil 29 in Eingriff, wenn das erste Kupplungselement oder das weibliche Kupplungselement 11 mit dem zweiten Kupplungselement oder dem männlichen Kupplungselement 12 verbunden ist, und bewegt das erste Ventil 29 gegen die Kraft der Feder 30 nach links (wie in Fig. 1 gezeigt ist). Gleichzeitig kommt das zweite Ende 19 des Adaptergehäuses 17 mit der Muffe 43 in Eingriff und bewegt die Muffe 43 gegen die Kraft der Feder 52 nach rechts (wie in Fig. 1 gezeigt ist). Wenn sich die Flüssigkeitskupplung 10 in der in Fig. 1 gezeigten verkoppelten Stellung befindet, wird ein Flüssigkeitsflußweg durch die Öffnungen 63 in dem Sockel 56 des Führungselements 54, durch die Muffe 43, durch Öffnungen 64 in dem Tellerventil 29 und nach außen durch die Öffnung 25 in dem ersten Kupplungselement 11 ermöglicht. Ab dieser Stellung sind sowohl das erste Ventil 29 als auch das zweite Ventil 37 in ihrer offenen Stellung.
Wenn die Flüssigkeitskupplung 10 geöffnet ist, bewegen sich sowohl das erste Kupplungselement 11 als auch das zweite Kupplungselement 12 infolge der Kräfte der jeweiligen Federn 30 und 52 in die geschlossene Stellung, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.
Es können, wie oben beschrieben, viele Revisionen für die beste Ausführungsform der Erfindung gemacht werden, ohne von dem Schutzumfang der nachfolgenden Patentansprüche abzuweichen.

Claims

1. Flüssigkeitskupplung mit:

einem ersten Kupplungselement (11), wobei das erste Kupplungselement (11) eine Längsöffnung (13) bildet, einem in dem ersten Kupplungselement (11) angeordneten Adaptergehäuse (17), wobei das Adaptergehäuse (17) eine Längsöffnung (23) aufweist, einem ersten Ventil (29), welches in dem Adaptergehäuse (17) beweglich angeordnet ist, und einer ersten Federeinrichtung (30), welche in dem ersten Kupplungselement (11) zum Drücken des ersten Ventils (29) in eine geschlossene Stellung angeordnet ist, und

einem zweiten Kupplungselement (12), wobei das zweite Kupplungselement (12) eine Längsöffnung (35) bildet, einem zweiten Ventil (37) mit einem Ventilschaft (39), welcher in der Längsöffnung (35) des zweiten Kupplungselements (12) angeordnet ist, einer Muffe (43), die in dem zweiten Kupplungselement (12) beweglich angeordnet ist, wobei die Muffe (43) einen Ventilsitz (45) für das zweite Ventil (37) bildet, einem Führungselement (54) mit einer Mittelöffnung (57) zum Aufnehmen des Ventilschafts (39), der in dem zweiten Kupplungselement (12) angeordnet ist, einer zweiten Federeinrichtung (52), welche in dem zweiten Kupplungselement (12) zum Drücken der Muffe (43) in die geschlossene Stellung angeordnet ist, und einer dritten Federeinrichtung (58), welche das zweite Ventil (37) in eine geschlossene Stellung auf den Ventilsitz (45) drückt, einem Ring (59), der auf dem Ventilschaft (39) angeordnet ist, wobei ein Durchmesser des Rings (59) größer ist als ein erster Durchmesser der Mittelöffnung (57), dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (59) mit dem Führungselement (54) in Eingriff kommt, wenn das zweite Ventil (37) zu einer so geschlossenen Stellung bewegt wird,

und durch eine Druckbegrenzungsfunktion in dem zweiten Kupplungselement (12), welche die dritte Federeinrichtung (58), einen Gewindeabschnitt (40) an dem hinteren Ende des Ventilschafts (39) und ein Einstellelement (41) aufweist, wobei sich die dritte Federeinrichtung (58) zwischen dem Führungselement (54) und dem Einstellelement (41) erstreckt und der Gewindeabschnitt (40) das Einstellelement (41) drehbar trägt.

2. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, bei welcher das Einstellelement (41) selbstsichernd ist und seine Stellung entlang dem Gewindeabschnitt (40) beibehält.

3. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, bei welcher die dritte Federeinrichtung (58) den Ventilschaft (39) umgibt.

4. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Kupplungselement (11) einen größeren Durchmesserabschnitt (15) bildet, das Adaptergehäuse (17) innerhalb des größeren Durchmesserabschnitts (15) angeordnet ist und einen nach außen ragenden Endabschnitt aufweist, der nach außen ragende Endabschnitt des Adaptergehäuses (17) mit der Muffe (43) in Eingriff kommt, wenn die ersten und zweiten Kupplungselemente (11, 12) zusammengefügt werden, wobei eine Bewegung der Muffe (43) das zweite Ventil (37) öffnet.

5. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 4, bei welcher das zweite Ventil (37) mit dem ersten Ventil (29) in Eingriff kommt, wenn die ersten und zweiten Kupplungselemente (11, 12) zusammengefügt werden, wobei eine Bewegung des zweiten Ventils (37) das erste Ventil (29) öffnet.

6. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 4, mit einer Einrichtung zum Halten des Adaptergehäuses (17) in dem ersten Kupplungselement (11).

7. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, mit einem Dichtungsring (21), der zwischen dem ersten Kupplungselement (11) und dem Adaptergehäuse (17) vorgesehen ist, wodurch nichts ausläuft, wenn die ersten und zweiten Kupplungselemente (11, 12) während einer Verbindung nicht ausgerichtet sind.