DE69631791T2

DE69631791T2 - Schnell-kupplungsvorrichtung, sowie verfahren und vorrichtung für den zusammenbau

Info

Publication number: DE69631791T2
Application number: DE69631791T
Authority: DE
Inventors: Weimar Ohlsson
Original assignee: WEO Hydraulic AB
Current assignee: WEO HYDRAULIC AB, SURTE, SE
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: KR19990014685A; SE9501697D0; CA2220286A1; JPH11504695A; AU5709196A; CA2220286C; US6129390A; EP0870148B1; WO1996035906A9; WO1996035906A1; EP0870148A1; ES2217312T3; CN1189210A; CN1068106C; JP3443425B2; KR100338584B1; DK0870148T3; HK1017727A1; RU2153125C2; DE69631791D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zwischen einem Buchsenverbinder und einem Steckverbinder, der in den Buchsenverbinder einführbar ist, beispielsweise zum Verbinden einer Hochdruckleitung mit einem Ventilblock, wobei ein Steckverbinder, der mit dem Buchsenverbinder zu verwenden ist, einen zylindrischen Teil aufweist, der in den Buchsenverbinder einführbar ist und dessen Mantelfläche mit einer Umfangsnut mit einer bestimmten Breite versehen ist, wobei die Nut einen in Axialrichtung entlang dem Steckverbinder zwischen den beiden Wänden der Nut bewegbaren Ring aufnimmt, der eine Dicke hat, die im wesentlichen gleich der Tiefe der Nut ist, und wobei der Buchsenverbinder einen zylindrischen Raum für den zylindrischen Teil des Steckverbinders aufweist, wobei die Mantelfläche des genannten Raums mit mindestens einer Nut zur Aufnahme von Sperrelementen versehen ist, die aus dem und in den zylindrischen Raum elastisch bewegbar sind und in ihrer Sperrposition mit demjenigen Rand der Steckverbindernut zusammenwirken, der dem äußeren Ende des Steckverbinders am nächsten ist, und die durch Bewegen des Rings zu dem äußeren Endrand hin aus ihrer Sperrposition in eine Löseposition bewegbar sind, wobei die Bewegung möglich ist, indem der Steckverbinder in den Buchsenverbinder gedrückt wird, bis die Sperrelemente in Reibeingriff mit der äußeren Oberfläche des Rings gebracht werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbauen der Kupplung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Schnellkupplung gemäß dem bigen ist aus EP 0375674 bekannt und mit einem Federstahlring versehen. Ein derartiger Federstahlring bietet eine ausreichende Verriegelungssicherheit für normale hydraulische Anwendungen, riskiert aber eine Deformation, wenn der hydraulische Druck extrem hoch ist. Wird der Klemmring stabiler gestaltet, um einem höheren Druck standzuhalten, ist es viel schwieriger, den Ring in seine Nut in dem Buchsenverbinder anzubringen. Die Kosten für die Herstellung dieser Art von Verbindern hängen hauptsächlich davon ab, daß der Zusammenbau rationell und effizient erfolgen kann. Vorzugsweise wird der Zusammenbau ohne jeglichen Bedarf an Handfertigkeit automatisiert.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist einen Buchsenverbinder mit Verriegelungseinrichtungen bereitzustellen, die das Problem der Zuverlässigkeit während eines sehr großen hydraulischen Drucks lösen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und ein Gerät zum Zusammenbau der Kupplung bereitzustellen, so daß die Probleme der Bereitstellung eines rationellen und effizienten Zusammenbaus der Kupplung gelöst werden können.
DIE LÖSUNG
Für diese Aufgabe ist der erfindungsgemäße Buchsenverbinder dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen ringförmiger Flansch koaxial an der äußeren Seite der Nut des Buchsenverbinders im wesentlichen in Line mit der Mantelfläche des genannten Raums vorgesehen ist, und daß die Sperreinrichtung mindestens drei in der Nut befindliche metallische Bogensegmente aufweist, die jeweils durch ein elastisches Element in eine geneigte Position relativ zu der symmetrischen Längsachse des Buchsenverbinders vorgespannt sind, wobei die geneigte Position die Sperrposition ist, in der die Segmente gemeinsam einen stumpfen Kegel bilden, dessen breite Basis von der äußeren Seite der Nut an der radialen Außenseite des Flansches abgestützt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch das Positionieren des elastischen Elements in der Nut, Einführen eines Zuführkopfes in den zylindrischen Raum des Buchsenverbinders, Zuführen von jeweils einem Sperrelement durch den Zuführkopf von dem sich öffnenden Ende des Buchsenverbinders an der Nut vorbei in eine Position jenseits der Nut, woraufhin das Sperrelement in Rückwärtsrichtung bewegt wird, während es gleichzeitig an dem Flansch vorbei in die Nut geneigt wird.
Ein Zuführkopf zum Zusammenbauen eines erfindungsgemäßen Buchsenverbinders ist dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Führungshülse versehen ist, die in den zylindrischen Raum des Buchsenverbinders drehbar einführbar ist und als eine Führung für eine Zuführeinrichtung wirksam ist, die im Inneren der Führungshülse in Axialrichtung bewegbar ist und ein koaxial angeordnetes Gleitelement aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt werden, bei denen
1 ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Buchsenverbinder ist, gezeigt vor und nach dem Zusammenbau der Sperrelemente;
2 entsprechend einen etwas anders gestalteten Buchsenverbinder mit einem nicht im Querschnitt dargestellten Steckverbinder, Dichtungseinrichtungen und Sperrelementen zeigt;
3 ein Sperrelement in einer perspektivischen Ansicht zeigt, und
4 einen Zuführkopf in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht zeigt.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Das Buchsenverbinderteil 10 in 1 kann beispielsweise in einem nicht gezeigten Ventilgehäuse mittels einem Außengewinde 11 und einem Außensechskant 12 angebracht sein. Diese Gestaltung des Buchsenverbinderteils führt zu einem außerordentlich geringen Platzverbrauch an der Außenseite des Ventilgehäuses, was wegen der erhöhten Gestaltungsfreiheit vorteilhaft ist, beispielsweise wenn das Ventilgehäuse auf einem Arm angebracht wird, der hydraulisch beweglich ist.
Ein zylindrischer Raum 13 in dem Buchsenverbinder 10 ermöglicht die Einführung eines entsprechenden zylindrischen Abschnitts 14 des Steckverbinders 15 (siehe 2). Eine Innennut 16 erstreckt sich koaxial entlang der Mantelfläche des zylindrischen Raums und wird verwendet, um eine Dichtung 17, die einen O-Ring und einen Kunststoffring aufweist, aufzunehmen.
Eine Außennut 18 ist höher und breiter und ist ebenfalls mit einem ringförmigen Flansch 19 an der Seite der Nut 18 versehen, die zur Einlaßöffnung des Buchsenverbinders blickt. Die Nut 18 wird zur Aufnahme der Sperrelemente 20 verwendet, die mittels der Wirkung eines O-Rings 21 aus dem und in den zylindrischen Raum 13 elastisch bewegbar sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt die Nut 18 fünf Sperrelemente 20 auf, wobei jedes dieser Sperrelemente mit einer Bogenlänge, die 72° entspricht, gebogen ist, so daß sie, wenn die Enden miteinander verbunden werden, einen 360° Ring formen, der die Form eines stumpfen Kegels aufweist. Dieser stumpfe Kegel läuft in der Richtung von der Einlaßöffnung des Buchsenverbinders her derart zusammen, daß das breite Basisende von der Außenseite der Nut 18, radial an der Außenseite des Flansches 19, abgestützt ist. Das schmale Ende des Kegels ragt an dem Flansch 19 vorbei aus der Nut 18 heraus und mit seinem gegenüberliegenden Endrand in den zylindrischen Raum 13 hinein.
In dieser Sperrposition bilden die Sperrelemente 20, die aus gehärtetem Stahl hergestellt sind und eine, in Seitenansicht gemäß 3, im wesentlichen längliche, rechteckige Form mit profilierten Enden aufweisen, eine ringförmige Haltefläche zum Innenrand einer Nut 22 im zylindrischen Teil 14. Die Nut 22 ist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mit einem Ring 23 versehen, der eine Breite hat, die im wesentlichen der Tiefe der Nut 22 entspricht.
Der Steckverbinder kann in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik in den Buchsenverbinder 10 eingeführt werden, wobei die Sperreinrichtungen 20 zuerst mittels der Front des zylindrischen Teils 14 des Steckverbinders herausgedrückt und dann in die Nut 22 des Steckverbinders elastisch hineingedrückt werden.
Der Steckverbinder 15 wird nun in dem Buchsenverbinder 10 arretiert und jede Druckkraft wird von dem Buchsenverbinder mittels der Sperrelemente 20 über eine Winkelfläche 24 aufgenommen, die sich in der Sperrposition der Sperrelemente im wesentlichen in einem rechten Winkel zur Längsachse des Buchsenverbinders befindet. Gleichzeitig werden die Sperrelemente 20 über die Seitenflächen 25 gegenseitig gestützt, so daß die Kraft gleichmäßig auf alle fünf Sperrelemente verteilt wird, die von einem abgeschrägten Rand 26 auf dem Außenrand der Nut 18 gestützt werden. Durch diese Gestaltung der Sperrelemente werden die Druckkräfte über große Flächen ohne Punktbelastungen verteilt, so daß die Kupplung fähig ist, außergewöhnlich hohen Druckbelastungen, bis zu 1500 Bar, ohne irgendeinem Risiko von Funktionsstörungen standzuhalten.
Die Demontage der Kupplung erfolgt durch Entfernen einer Befestigungssperre 27, worauf der Steckverbinder 15 ein kleines Stück weiter in den Buchsenverbinder 10 geschoben werden kann. Dadurch wird der Ring 23 die Sperrelemente 20 so beeinflussen, daß diese aus der Sperrposition heraus auseinander bewegt werden. Weil der Ring 23 axial entlang des Mittelstücks des Steckverbinders verschiebbar ist, bleibt der Ring 23 in der Löseposition, während der Steckverbinder aus dem Buchsenverbinder herausgezogen wird, bis der Steckverbinder mit seiner Nut 22 an den Sperrelementen vorbei zurückgezogen ist und diese sich gegen die Oberfläche des zylindrischen Teils des Steckverbinders stützen können. Das Zurückziehen des Steckverbinders wird dadurch erleichtert, daß die Sperreinrichtungen mit einer Abschrägung 24a versehen sind.
Die Funktion der Sperrelemente wird ebenfalls erleichtert, da diese mit einem gerundeten Übergang zwischen der Basisoberfläche 26 und der Außenseite versehen sind, wobei dieser Übergang einen Gelenkpunkt bei der Drehung zwischen der Sperrposition und der Löseposition bildet.
4 stellt schematisch dar, wie die Sperrelemente 20 in den Buchsenverbinder 10 mit Hilfe eines Zuführkopfes 28 eingebaut werden, der mit einer Führungshülse 29 versehen ist, die in den zylindrischen Raum 13 des Buchsenverbinders einführbar und drehbar ist und die eine Führung für eine Zuführeinrichtung 30 bildet, die im Inneren der Führungshülse 29 in Axialrichtung bewegbar ist und ein koaxial angeordnetes Gleitelement 31 aufweist. Dieses Gleitelement 31 ist einerseits mit einer Oberfläche 32, die zu der Längsachse des Zuführkopfes 28 im wesentlichen senkrecht ist, und andererseits mit einer Winkelfläche 33 versehen, die als eine Führung für den Rand 26 des Sperrelements in die Nut 18 an dem Flansch 19 vorbei dient, während sich die Zuführeinrichtung 30 in den Buchsenverbinder bewegt.
Die Führungshülse 29 ist mit einer Winkelfläche 34 versehen, die dazu dient, den gegenüberliegenden Rand 24 des Sperrelements in die Nut 18 zu führen, während die Führungshülse ein kleines Stück nach oben zurückgezogen wird, um die nächste folgende Sperreinrichtung heranzuholen.
4 stellt schematisch dar, wie eine Sperreinrichtung 20 an dem Flansch 19 vorbei in die Nut 18 "abgestellt" wird.
Der Zusammenbau der Sperreinrichtung in dem Buchsenverbinder erfolgt auf die folgende Weise:
Ein O-Ring 21 wird in der Nut 18 in Position gebracht. Der Zuführkopf 28 wird in den zylindrischen Raum 13 bewegt.
Jeweils ein Sperrelement wird mittels der Führungshülse 29, wobei es auf der Oberfläche 32 der Hülse bleibt, von dem sich öffnenden Ende in den zylindrischen Raum 13 des Buchsenverbinders, an der Nut 18 vorbei zu einer Position geführt, wo der Rand 26 über den Flansch 19 hinausgegangen ist, worauf die Bewegung der Führungshülse 29 in den Raum 13 hinein angehalten wird.
Dann wird das Gleitelement 31 ein Stück weiter in den Raum des Buchsenverbinders bewegt, was dafür sorgt, daß die Winkelfläche 33 der Hülse die Sperreinrichtung über ihren Rand 26 beeinflußt, sich an dem Flansch 19 und dem Ring 21 vorbei in die Nut 18 zu neigen.
Dann wird die Führungshülse 29 ein kleines Stück zurückgezogen, wobei die Winkelfläche 34 gegen das gegenüberliegende Ende 24 der Sperreinrichtung wirkt, so daß dieses Ende gegen den Ring 21 in die Nut gedrückt wird.
Die Führungshülse wird nun ein kleines Stück weiter nach oben gezogen und dann um ihre Längsachse um einen Winkel gedreht, der der Länge des Bogens des Sperrelements entspricht, wobei eine vorspringende Packeinrichtung auf der Führungshülse dazu gebracht wird, das Sperrelement ein entsprechendes Stück in der Nut zu verschieben.
Die Führungshülse wird nun auf die ursprüngliche Position zurückgedreht, wobei das Sperrelement an der Seite des Raums positioniert wird, der sich in der Führungshülse zwischen den zwei Winkelflächen 33, 34 befindet.
Die Führungshülse wird schließlich um das notwendige Stück aus dem Buchsenverbinder zurückbewegt, so daß das nächste Sperrelement in der Führungshülse für eine Wiederholung des oben beschriebenen Zuführzyklusses angeordnet werden kann.
Wenn sich das letzte Sperrelement an seiner Stelle in dem Buchsenverbinder befindet, muß die oben beschriebene Drehpackbewegung nicht ausgeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern mehrere Beispiele sind innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche möglich.

Claims

Schnellkupplung zwischen einem Buchsenverbinder und einem Steckverbinder, der in den Buchsenverbinder einführbar ist, beispielsweise zum Verbinden einer Hochdruckleitung mit einem Ventilblock, wobei ein Steckverbinder (15), der mit dem Buchsenverbinder (10) zu verwenden ist, einen zylindrischen Teil (14) aufweist, der in den Buchsenverbinder (10) einführbar ist und dessen Mantelfläche mit einer Umfangsnut (22) mit einer bestimmten Breite versehen ist, wobei die Nut einen in Axialrichtung entlang dem Steckverbinder zwischen den beiden Wänden der Nut bewegbaren Rings (23) aufnimmt, der eine Dicke hat, die im wesentlichen gleich der Tiefe der Nut ist, und wobei der Buchsenverbinder einen zylindrischen Raum (13) für den zylindrischen Teil (14) des Steckverbinders aufweist, wobei die Mantelfläche des genannten Raums mit mindestens einer Nut (18) zur Aufnahme von Sperrelementen (20) versehen ist, die aus dem und in den zylindrischen Raum elastisch bewegbar sind und in ihrer Sperrposition mit demjenigen Rand der Steckverbindernut (22) zusammenwirken, der dem äußeren Ende des Steckverbinders am nächsten ist, und die durch Bewegen des Rings (23) zu dem äußeren Endrand hin aus ihrer Sperrposition in eine Löseposition bewegbar sind, wobei die Bewegung möglich ist, indem der Steckverbinder in den Buchsenverbinder gedrückt wird, bis die Sperrelemente in Reibeingriff mit der äußeren Oberfläche des Rings gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen ringförmiger Flansch (19) koaxial an der äußeren Seite der Nut (18) des Buchsenverbinders im wesentlichen in Line mit der Mantelfläche des genannten Raums (13) vorgesehen ist, und daß die Sperreinrichtung (20) mindestens drei in der Nut (18) befindliche metallische Bogensegmente aufweist, die jeweils durch ein elastisches Element (21) in eine geneigte Position relativ zu der symmetrischen Längsachse des Buchsenverbinders vorgespannt sind, wobei die geneigte Position die Sperrposition ist, in der die Segmente gemeinsam einen stumpfen Kegel bilden, dessen breite Basis von der äußeren Seite der Nut (18) an der radialen Außenseite des Flansches (19) abgestützt ist.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bogensegment (20) mit einer Basisoberfläche (26) versehen ist, die sich in der Sperrposition in einer Ebene befindet, die zu der Längsachse des Buchsenverbinders senkrecht ist.
Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bogensegment mit einer Sperroberfläche (24) versehen ist, die sich in der Sperrposition in einer Ebene befindet, die zu der Längsachse des Buchsenverbinders senkrecht ist.
Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bogensegment mit einem gerundeten Übergang zwischen der Basisoberfläche (26) und der Außenseite des Segments versehen ist, wobei dieser Übergang einen Drehpunkt bei der Drehung zwischen der Sperrposition und der Löseposition bildet.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Buchsenverbinders für eine Kupplung, beispielsweise zum Verbinden einer Hochdruckleitung mit einem Ventilblock, wobei der Buchsenverbinder (10) einen zylindrischen Raum (13) für den zylindrischen Teil (14) eines Steckverbinders aufweist, der für den Buchsenverbinder ausgebildet ist, wobei die Mantelfläche des genannten Raums (13) mit mindestens einer Nut (18) zur Aufnahme von Sperrelementen (20) versehen ist, die aus dem und in den zylindrischen Raum elastisch bewegbar sind und in ihrer Sperrposition mit einem Querrand des Steckverbinders zusammenwirken und die mindestens drei in der Nut (18) befindliche metallische Bogensegmente aufweisen, die jeweils durch ein elastisches Element (21) vorgespannt sind, wobei die Nut eine Breite hat, die der Höhe der Sperrelemente im wesentlichen entspricht, und mit einem ringförmigen Flansch (19) versehen ist, der einen Anschlag für die Sperrelemente bildet, um zu verhindern, daß sie aus ihrer Nut gleiten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Positionieren des elastischen Elements (21) in der Nut (18), Einführen eines Zuführkopfs (28) in den zylindrischen Raum (13) des Buchsenverbinders, Zuführen von jeweils einem Sperrelement (20) durch den Zuführkopf (28) von dem sich öffnenden Ende des Buchsenverbinders an der Nut (18) vorbei in eine Position jenseits der Nut, woraufhin das Sperrelement in Rückwärtsrichtung bewegt wird, während es gleichzeitig an dem Flansch (19) vorbei in die Nut (18) geneigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Neigen bewerkstelligt wird, indem veranlaßt wird, daß eine erste Winkelfläche (33) des Zuführkopfs (28) auf einen Rand (26) des Sperrelements (20) einwirkt und dann beim Zurückziehen des Zuführkopfs (28) veranlaßt wird, daß eine zweite Winkelfläche (34) an dem Zuführkopf auf den gegenüberliegenden Rand (24) des Sperrelements einwirkt.
Zuführkopf zum Zusammenbauen eines Buchsenverbinders für eine Kupplung, beispielweise zum Verbinden einer Hochdruckleitung mit einem Ventilblock, wobei der Buchsenverbinder (10) einen zylindrischen Raum (13) für den zylindrischen Teil (14) eines Steckverbinders aufweist, wobei die Mantelfläche des genannten Raums (13) mit mindestens einer Nut (18) zur Aufnahme von Sperrelementen (20) versehen ist, die aus dem und in den zylindrischen Raum elastisch bewegbar sind und in ihrer Sperrposition mit einem Querrand des Steckverbinders zusammenwirken und die mindestens drei in der Nut (18) befindliche metallische Bogensegmente aufweisen, die jeweils durch ein elastisches Element (21) vorgespannt sind, wobei die Nut eine Breite hat, die der Höhe der Sperrelemente im wesentlichen entspricht, und mit einem ringförmigen Flansch (19) versehen ist, der einen Anschlag für die Sperrelemente bildet, um zu verhindern, daß sie aus ihrer Nut gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkopf mit einer Führungshülse (29) versehen ist, die in den zylindrischen Raum (13) des Buchsenverbinders drehbar einführbar ist und als eine Führung für eine Zuführeinrichtung (30) wirksam ist, die im Inneren der Führungshülse (29) in Axialrichtung bewegbar ist und ein koaxial angeordnetes Gleitelement (31) aufweist.
Zuführkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (31) mit einem Finger (32) versehen ist, der zu der Längsachse des Zuführkopfs im wesentlichen senkrecht ist.
Zuführkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (31) mit einer Winkelfläche (33) versehen ist, die dazu dient, einen vorderen Rand (26) des Sperrelements (20) in die Nut (18) zu führen, und daß die Führungshülse (29) mit einer Winkelfläche (34) versehen ist, die dazu dient, einen hinteren Rand (24) des Sperrelements in die Nut zu führen.
Zuführkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (29) mit einer umfangsmäßig vorspringenden Packeinrichtung zum Gebrauch während des Packens der Sperreinrichtung in der Nut (18) versehen ist.