DE69714713T2

DE69714713T2 - Schnellkupplung für unter druck stehende rohre oder schläuche

Info

Publication number: DE69714713T2
Application number: DE69714713T
Authority: DE
Inventors: Kent Nyberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2017-03-22
Also published as: US6082399A; SE9601295L; AU2415797A; EP0890053A1; EP0890053B1; SE9601295D0; WO1997037165A1; SE506346C2; DE69714713D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung für Schläuche oder Leitungen für Druckmedien, insbesondere für unter hohem Druck stehende Hydraulikmedien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schnellkupplungen dieser Art sind in einer Anzahl verschiedener Ausführungen bereits bekannt. Diese Kupplungen sind beispielsweise für den Gebrauch in Hydrauliksystemen bestimmt und werden als so genannte leckfreie Kupplungen bezeichnet, d. h. beide Teile der Kupplung sind auch im getrennten Zustand dicht und es tritt keine Leckage des Druckmediums in die Umgebung auf, wenn die Kupplung getrennt wird.
Wenn eine Kupplung dieser Art in einem unter hohem Druck stehenden Hydrauliksystem verwendet wird, kann die Kupplung beschädigt werden, wenn die Teile unter Druck zusammen gekuppelt werden. Dies beruht auf dem Umstand, dass wenn ein Kupplungsteil unter Druck steht und das andere drucklos ist, beim Zusammenkuppeln ein starker Druckimpuls entsteht, wenn das Druckmedium in das drucklose Kupplungsteil strömt. Hierbei besteht das große Risiko, dass das Druckmedium die Dichtringe beschädigt oder dergleichen oder die Dichtringe sogar herausgerissen werden. Diese werden dann ihre Funktion beim Trennen der Kupplung nicht erfüllen können und abgerissene Teile der Dichtringe oder ganze Dichtringe können weiter in das Hydrauliksystem transportiert werden und an anderen Stellen Schaden anrichten. Wenn ein plötzlicher Druckabfall auf einer Seite der zusammen gekuppelten Kupplung entsteht, tritt eine Strömungsspitze auf, die zu entsprechenden Schäden führen kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schnellkupplung der genannten Art zu schaffen, die die genannten Risiken verhindert und für ein sicheres Trennen und Kuppeln selbst unter hohem Druck sorgt, ohne das Risiko, dass die Dichtringe oder andere Dichtmittel durch das Druckmedium beschädigt oder herausgerissen werden. Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Schnellkupplung mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen erreicht.
In der SE 469989 B wird eine Ventilanordnung für Hochdruckflüssigkeiten beschrieben. Diese bekannte Ventilanordnung ist von einer Art, die relativ ähnlich zu der Art der im Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung definierten ist. In einer solchen Ventilanordnung weist die Verwendung von Hochdruckflüssigkeit ein Risiko auf, da die Hochdruckflüssigkeit (zum Beispiel Hydrauliköl) die Dichtringe des Buchsenteils und des Steckerteils beschädigen kann. Daher ist es notwendig, Schutzmittel für die Dichtringe vorzusehen. In mindestens einem Ausführungsbeispiel, das in dem bekannten Dokument beschrieben ist, werden die Dichtringe in dem Steckerteil und dem Buchsenteil (in zusammen gekuppelten Zustand der Ventilelemente) durch individuell axial verschiebbare Ventilhülsen geschützt. Jedoch führt diese zweiteilige Ventilhülsenschutzanordnung zu einem vergleichsweise komplizierten Aufbau, was zu hohen Herstellungskosten führt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schnellkupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im getrennten Zustand;
Fig. 2 und 3 Längsschnitte durch die Schnellkupplung gemäß Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Zuständen während eines Kupplungsvorgangs; und
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Schnellkupplung gemäß Fig. 1 im gekuppelten Zustand.
Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Schnellkupplung besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem Buchsenteil 1 und einem Steckerteil 2. Das Buchsenteil 1 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist Anschlussmittel für den Anschluss eines Schlauchs, eines Rohres oder dergleichen (nicht dargestellt) auf. Das Buchsenteil 1 weist ein Ventilelement auf, das zwischen einer geschlossenen Position, die in Fig. 1 dargestellt ist, und einer offenen Position, die in Fig. 4 dargestellt ist, axial verschiebbar ist. In der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position ist das Ventilelement 4 gegenüber dem Buchsenteil 1 mit Hilfe eines Dichtrings 5 abgedichtet, wobei der Dichtring in einer Nut in der Wand eines Kanals 6 in dem Buchsenteil 1 angeordnet ist.
Das Ventilelement 4 weist eine Verlängerungspartie 7 auf, die sich in Richtung des Endes des Buchsenteils 1 abgewandt von dem Anschlussmittel 3 erstreckt. An seinem freien Ende weist die Verlängerungspartie 7 ein vergrößertes Endstück 8 auf, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser derjenigen Partie des Ventilelements entspricht, die mit dem Dichtring 5 zusammen wirkt. Der Durchmesser der Verlängerungspartie 7 ist erheblich geringer. Ein Rohrstück 9 umgibt die Verlängerungspartie 7 und dieses Rohrstück weist den gleichen Außendurchmesser auf wie das Endstück 8 und einen größeren Innendurchmesser als die Verlängerungspartie 7, so dass zwischen der Verlängerungspartie 7 und dem Rohstück 9 ein ringförmiger Kanal gebildet ist. Das Rohrstück 9 weist einen radialen Flansch 10 auf, der eine Anlagefläche für ein Ende einer Feder 11 darstellt, deren anderes Ende gegen eine Kontaktfläche des Buchsenteils 1 anliegt. Die Feder 11 drückt das Rohrstück 9 gegen das Endstück 8, welches seinerseits, über die Verlängerungspartie 7, das Ventilelement 4 in die in Fig. 1 dargestellte geschlossene Position drängt. Das Endstück 8 ist mit seiner Endstirnfläche im Wesentlichen koplanar mit der Endfläche des Buchsenteils 1 angeordnet.
Eine Zwischenhülse 12 ist radial außenseitig zum Endstück 8 angeordnet, um in der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position, d. h. wenn die Teile der Schnellkupplung getrennt sind, eine im Wesentlichen plane Endfläche des Buchsenteils 1 zu bilden. Die Zwischenhülse 12 wird nachgiebig in dieser Position durch eine Feder 13 gehalten, die zwischen der Zwischenhülse 12 und einem Anschlag in dem Buchsenteil 1 wirkt.
Die Zwischenhülse 12 hält in dieser Position eine Anzahl von Kugeln 14 in einer Kugelsperre bekannter Art in ihrer inaktiven Stellung. Die äußeren Partien der Kugeln 14 erstrecken sich in diesem Fall in eine Umfangsnut in einer Arbeitshülse 15 der Kugelsperre. Die Arbeitshülse 15 ist durch die Kraft ihrer Feder 16 vorgespannt, die zwischen der Arbeitshülse 15 und der Schulter in dem Buchsenteil 1 wirkt.
Das Steckerteil 2 weist Anschlussmittel 17 für ein Rohr, einen Schlauch oder dergleichen (nicht dargestellt) auf. Das Steckerteil 2 weist ebenfalls ein Ventilelement 18 auf, welches in der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Position mit Hilfe eines Dichtrings 19 eine Dichtung gegenüber dem Steckerteil 2 bildet. Der Dichtring 19 ist in einer Nut in der Innenwand eines Kanals 20 in dem Steckerteil 2 angeordnet. Das Dichtelement 18 kann den gleichen Außendurchmesser wie das Endstück 8 aufweisen und das Dichtelement 4 in dem Buchsenteil 1 wird durch eine Feder 21 in die in Fig. 1 dargestellte Position gedrängt, wobei die Feder 21 zwischen dem Ventilelement und einem Anschlag in dem Steckerteil 2 wirkt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, weisen sowohl das Buchsenteil 1 als auch das Steckerteil 2 im getrennten Zustand im wesentlichen ebene und vollständig abgedeckte Endflächen auf, was bedeutet, dass beide dieser Teile leicht sauber gehalten oder vor dem zusammenkuppeln gereinigt werden können. Da die Ventilelemente sowohl in dem Buchsenteil 1 als auch dem Steckerteil 2 sich auch in ihrer geschlossenen Stellung befinden, besteht kein Risiko einer Leckage oder des Eindringens von Fremdkörpern in die Teile der Kupplung.
Das Zusammenkuppeln des Buchsenteils 1 und des Steckerteils 2 ist in der Figurenfolge 2 bis 4 dargestellt. In Fig. 2 ist das Steckerteil 2 eine gewisse Strecke in das Buchsenteil 1 eingedrungen und hat dort die Zwischenhülse 12 entgegen der Kraft der Feder 13 verdrängt. Gleichzeitig hat das Endstück 8 an der Verlängerungspartie 7 des Ventilelements 4 das Ventilelement 18 in dem Steckerteil 2 verdrängt, so dass das Ventilelement 18 sich nicht mehr in Kontakt mit dem Dichtring 19 befindet. Das Rohrstück 9 liegt gegen das Ventilelement 4 an und, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, der Dichtring 19 in dem Steckerteil 2 rutscht über das Ende des Rohrstücks 9 bevor das Endstück 8 in den Kanal 20 in dem Steckerteil 2 gedrückt wird, um eine Durchströmung zu ermöglichen. Das Ventilelement 4 in dem Buchsenteil 1 befindet sich noch in seiner geschlossenen Stellung.
Weiteres Einführen des Steckerteils 2 in das Buchsenteil 1 verschiebt das Ventilelement 18 mit einer Verlängerungspartie 22 in eine Kontaktlage mit einem Anschlag in dem Steckerteil 2, so dass es nicht weiter in das Steckerteil 2 verschoben werden kann. Danach verschiebt das Ventilelement 18, mittels des Endstücks 8 und der Verlängerungspartie 7, das Ventilelement 4 in dem Buchsenteil 1 weg von dem Kontakt mit dem Dichtring 5. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, wo sich das Ventilelement 4 gerade von dem Dichtring 5 entfernt hat. Gleichzeitig wird das Rohrstück 9 durch die Kraft einer Feder 23, die zwischen der Zwischenhülse 12 und einer verschiebbar an der Außenseite des Rohrstücks 9 angeordneten Hülse 24 wirkt, in den Dichtring 5 bewegt. Die Hülse 24 wirkt gegen den Flansch 10 des Rohrstücks 9. Die Feder 23 ist härter als die Feder 11, die in entgegen gerichteter Richtung auf das Rohrstück 9 wirkt. Es ist wichtig, dass die Zwischenhülse 12 und die Hülse 24 relativ zueinander gegen die Feder 23 bewegt werden können. Das Steckerteil 2 kann dadurch weiter in das Buchsenteil 1 eindringen, wenn das Rohrstück 9 seine Endposition erreicht hat, wie in Fig. 4 dargestellt. Bei weiterer Bewegung wird das Ventilelement 4 von dem Ende des Rohrstücks 9 weg bewegt, so dass ein Strömungspfad geöffnet wird.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Schnellkupplung in ihrer vollständig zusammen gekuppelten Stellung. Das Steckerteil 2 hat sich dann weiter in das Buchsenteil 1 bewegt, so dass die Kugeln 14 der Kugelsperre in eine Umfangsnut 25 in der Außenfläche des Steckerteils 2 bewegt worden sind. Die Kugeln 14 sind mittels einer Schrägfläche in der Nut der Arbeitshülse 15 in die Nut 25 bewegt worden, die die Kugeln 14 durch die Wirkung der Feder 16 in die Nut 25 drückt und danach axial bewegt wird, so dass ihr Ende etwas auf das Steckerteil 2 geschoben wird. Die Arbeitshülse 15 liegt danach mit einer ebenen Fläche außerhalb der Kugeln 14, so dass diese nicht nach außen bewegt werden können. Das Steckerteil 2 ist damit auf bekannte Weise in das Buchsenteil 1 eingerastet.
In der in Fig. 4 dargestellten, vollständig gekuppelten Stellung ist das Ventilelement 4 in seine vollständig offene Position bewegt worden, so dass das Druckmittel durch das Buchsenteil 1 strömen kann. Gleichzeitig befindet sich das Ventilelement 18 in dem Steckerteil 2 in seiner vollständig geöffneten Stellung, so dass das Druckmittel auch durch das Steckerteil 2 strömen kann. Das Rohrstück 9 ist mit seinem Ende in die Dichtringe 5 und 19 im Buchsenteil 1 beziehungsweise Steckerteil 2 bewegt, so dass diese Dichtringe geschützt und nicht der Wirkung des Druckmittels ausgesetzt sind. Dies ist besonders wichtig in der Phase, in der sich das Ventilelement 4 für das Druckmedium öffnet, da in dieser Phase leicht Druckspitzen entstehen können, die die Dichtringe 5 und 19 beschädigen und möglicherweise aus ihren Nuten herausreißen könnten. Dies könnte zu einer Beschädigung von anderen Teilen des Hydrauliksystems führen und muss selbstverständlich vermieden werden.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können Abänderungen und Modifikationen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche vorgenommen werden. Zum Beispiel können die Ventilelemente 4 und 18 mit unterschiedlichen Durchmessern versehen werden, aber das Rohrstück 9, dass mit diesen verwendet wird, muss Endpartien mit Durchmessern aufweisen, die den Dichtringen 5 und 19 entsprechen.

Claims

1. Schnellkupplung für Schläuche oder Leitungen für Druckmedien, insbesondere für unter hohem Druck stehende Hydraulikmedien, wobei die Kupplung ein Buchsenteil (1) sowie ein Steckerteil (2) aufweist, wobei das Buchsenteil (1) ein Ventilelement (4) aufweist, das axial verschiebbar ist und das im entkuppelten Zustand der Schnellkupplung derart durch eine Feder vorgespannt ist, daß es das Buchsenteil (1) mittels eines in einer Nut im Buchsenteil (1) angeordneten Dichtrings (5) abdichtet, und das eine Verlängerungspartie (7) mit einem vergrößerten Endstück (8) aufweist, das in der entkuppelten Stellung mit seiner Stirnfläche mit der Stirnfläche des Buchsenteils (1) fluchtet, wobei eine Zwischenhülse (12) das vergrößerte Endstück (8) umschließt und im entkoppelten Zustand mit seiner Stirnfläche mit der Stirnfläche des Buchsenteils (1) fluchtet, wobei das Steckerteil (2) ein axial verschiebbares Ventilelement (18) aufweist, das im entkuppelten Zustand durch eine Feder derart vorgespannt ist, daß es das Steckerteil (2) mittels eines in einer Nut des Steckerteils (2) angeordneten Dichtrings (19) abdichtet, und das mit seiner Stirnseite mit der Stirnseite des Steckerteils (2) fluchtet, und wobei das Ventilelement (4) des Buchsenteils (1) ein seine Verlängerungspartie (7) umgebendes, axial verschiebbares Rohrstück (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück zwischen einer ersten Stellung, in der sein eines Ende gegen das Endstück (8) anliegt, und einer zweiten Stellung, in der sein anderes Ende gegen den dichtenden Teil des Ventilelements (4) anliegt, verschiebbar ist, wobei das Rohrstück (9) mittels einer Feder (11) in Richtung der ersten Stellung gedrückt wird, wobei das Rohrstück (9) im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser aufweist wie das vergrößerte Endstück (8) des Ventilelements (4) des Buchsenteils (1) und das Ventilelement (18) des Steckerteils (2), und wobei das Rohrstück (9) nach der Kupplung des Buchsenteils (1) und des Steckerteils (2) in den Dichtring (5) in der Buchsenteilnut und in den Dichtring (19) in der Steckerteilnut eingeführt wird, wodurch diese Dichtringe (5, 19) geschützt werden.

2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (9) einen im Wesentlichen radial nach außen weisenden Flansch (10) aufweist, gegen dessen eine Seite die Feder (11) wirkt, und gegen dessen andere Seite das Steckerteil (2) über zwischengeordnete Mittel (12, 23, 24) wirkt, um das Rohrstück (9) während der Kupplung in seine zweite Stellung zu verschieben, wobei die zwischengeordneten Mittel eine Feder (23) umfassen, die zwischen einem Paar teleskopierbarer, das Rohrstück (9) umgebender Hülsen (12, 24) angeordnet ist, wobei die Feder (23) stärker ist als die Feder (11), die gegen die gegenüberliegende Seite des Flansches (10) wirkt.