DE7315629U - Vorrichtung zum verbinden zweier druckmittelleitungen - Google Patents

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Anmelder:

Ing. grad. Karl Weinhold
Neuss, Im Jagdfeld ^3

"Vorrichtung zum Verbinden zweier Druckmittelleitungen"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Druckmittellextungen, mit einem Muffenteil und mit einem Steckteil, die beide jeweils ein den Strömung squer schnitt freigebendes oder absperrendes Haupt-ventil aufweisen, wobei jeweils ein Schließteil eines Hauptventils mit einem zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, und mit einem Druckausgleichsventil, das beim Herstellen der Verbindung durch eine mechanische Kupplung zwischen den Schließteilen beider Hauptventile geöffnet wird und dabei einen den einen Schließteil durchsetzenden Durchlaß freigibt.

Derartige Vorrichtungen werden vielfach als Schnellkupplungen für Druckmittellextungen verwendet. Damit beim Zusammensetzen von Kupplungsteil und Steckteil nur eine möglichst geringe Kraft erforderlich ist, insbesondere damit nicht der Betriebsmitteldruck oder

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ein r-r+Λ. noch anstehender Restdruck nierbei überwunden werden muß, wird ein Druckausgleichsventil mit einem wesentlich geringeren Durchlaßquerschnitt als dem eigentlichen Strömungsquerschjiitt bzw. dem druckbeaufschlagten Querschnitt vorgesehen, nach dessen Offnen Druckmittel auch auf die jeweils andeie Seite des oder der druckmittelbeaufschlagten Schließteile gelangen kann.

Bei einer bekannten Vorrichtung hat der eine Schließteil einen Durchlaß, durch den sowohl das Ausgleichsmedium hindurch--tritt als auch ein Stößel für den Schließteil des Druckausgleichsventils geführt ist, wobei dieser Schließteil tellerförmig ausgebildet ist und die der Ventilmündung gegenüberliegende innere Öffnung des Durchlasses im Schließteil freigibt oder sperrt. Eine den Schließteil des Hauptventils auf seinen Ventilsitz drückende Feder ist so angeordnet, daß sie über den Schließteil des Druckausgleichsventils an dem erstgenannten Schließteil angreift, so daß sie sowohl das Hauptventil als auch das Druckausgleichsventil schließt. Der Schließteil des diesem Hauptventil gegenüberliegenden Hauptventiles hat ebenfalls einen Stößel, der beim Zusammenführen von Muffenteil und Steckteil mit dem Stößel des Drucknusgleichsventils in Berührung kommt und üb<·-,'/· diesen der. Schließteil des Druckausgleichsventils von seinem Sitz abhebt, so daß das Ausgleichsmedium

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in den Bereich zwischen den beiden Schließteilen der beiden Hauptventile gelangen kann.

Diese Konstruktion hat mehrere Nachteile, von denen einer darin besteht, daß der Strömungsquerschnitt des Durchlasses für das Ausgleichsmedium in dem einen Schließteil durch den Stößel des Druckausgleichsventils stark verkleinert -wird. Der Ausgleichsdruck kann sich deshalb nur sehr langsam aufbauen. Besonders nachteilig ist aber auch der mit der Herstellung verbundene Aufwand, der durch das Bearbeiten der Stößel und insbesondere durch die erforderliche Härtung derselben erheblich erhöht wird. Nachteilig ist ferner die Tatsache, daß der zum Schließen des Ausgleichsventils und zum Schließen des Hauptventils erforderliche Federdruck von einer einzigen Feder aufgebracht wird, so daß sich diese Druckkräfte nicht unabhängig von einander einstellen lassen.

Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihre Herstellung wesentlich einfacher ist, und daß sich im übrigen eine bessere Betriebsweise erreichen läßt.

Für eine Vorrichtung mit einem Druckausgleichsventil, dab beim Herstellen der Verbindung durch eine mechanische

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Kupplung zwischen dem Schließteil beider Hauptventile geöffnet wird und dabei einen den einen Schließteil durchsetzenden Durchlaß freigibt, wird deshalb zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Druckausgleichsventil ein in den Durchlaß dieses Schließteils eingesetztes, federbeaufschlagtes Kugelventil ist und daß die mechanische Kupplung durch eine in die Stirnseite des anderen Schließteils teilweise eingelassene Druckkugel gebildet ist, die an der Ventilkugel angreift.

Kugelventile sind zwar ansich bekannt, jedoch nicht im Zusammenhang mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art. Im vorliegenden Fall führt die Anwendung eines Kugelventils und einer der Ventilkugel zugeordneten Druckkugel im anderen Schließteil zu dem Vorteil einer besonders einfachen Herstellung der Vorrichtung, denn entsprechend gehärtete Kugeln sind sowohl in ihrer Herstellung als auch in ihrer Verarbeitung bzw. Montage einfach und billig. Im Verhältnis zu der Lage der Stirnflächen der Schließteile werden ihre Lage in axialer Richtung und der Querschnitt des Durchlasses im Bereich der Kugeln so gewählt, daß die Druckkugel die Ventilkugel bereits in ausreichendem Maß von ihrem Ventilsitz abgehoben hat, bevor die Stirnseiten beider Schließteile aneinanderstoßen. Im übrigen läßt sich das Kugel-

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ventil selbst in sehr einfacher Weise in den Schließteil einsetzen, während gleichzeitig auch eine besonders gute Betriebssicherheit gegeben ist, denn irgendein Verklemmen oder Verkanten, wie z.B. bei der Anwendung zweier Stößel gemäß der vorbekannten Ausführungsform, kann hier nicht auftreten. Besonders vorteilhaft ist es auch, daß das Kugelventil eine eigene Feder haben kann und deshalb leine Abhängigkeit zwischen der Federkraft für den Schließteil des Hauptventils und der Federkraft für das Druckausgleichsventil besteht.

Nachfolgend werden einige vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben, von denen eine darin besteht, daß der Ventilsitz für die Ventilkugel durch eine kegelstumpfförmige Querschnittsverengung des Durchlasses und durch einen an diese in Richtung auf die Stirnfläche des Schließteils anschließenden zylindrischen Qaerschnittsteil gebildet ist, dessen lichter Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Ventilkugel. Hierdurch erhält der als Auflage für Cie Ventilkugel erforderliche Sitz des Drmckausgleichsventils im Bereich des Überganges zwischen der kegelstumpfförmigen Querschnittsverengung und dem zylindrischen Teil eine möglichst wenig scharfkantige Form, die einen guten Sitz der Ventilkugeln gewährleistet. Ist nämlich die Form des Ventilsitzes an dieser Stelle zu scharfkantig,

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so entsteht bei der Herstellung häufig ein Grat, der die Dichtigkeit am Ventilsitz nachteilig beeinflußt.

Zwischen dem zylindrischen Querschnittsteil und der Stirnflächenebene wird zweckmäßig eine kegelstumpffb'rmige Querschnittserweiterung vorgesehen, deren Größe so bemessen sein soll, daß die Druckkugel beim Abheben der Ventilkugel von ihrem Sitz einen ausreichend großen Strömungsquerschnitt frei läßt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß sich die die Ventilkugel in ihrer Schließstellung haltende Feder an dem das Druckausgleichsventil enthaltenden Schließteil abstützt. Hierzu kann zweckmäßig in den Durchlaß eine von der der Stirnfläche des Schließteils gegenüberliegenden Seite desselben her eingesetzte Hülse dienen. Vorteilhaft ist es ferner, wenn diese Hülse eine mit Außengewinde versehene Gewindehülse ist, die in ein entsprechendes Innengewinde des Durchlasses eingeschraubt wird. Durch Drehen der Hülse läßt sich die Federkraft bzw.die Schließkraft des Druckausgleichsventils einstellen.

Das der Ventilkegel zugewandte Ende der Feder kann auf einem an der Wandung des Durchlasses anliegenden, durchbohrten Kugelbock aufliegen, der innerhalb des Durchlasses axial verschiebbar ist. Der Außendurchmesser

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dea Kugelbcjckes sollte dem Innendurchmesser des Durchlasses entsprechen und im übrigen größer sein als der Durchmesser der Ventilkugel. Der Kugelbock kann ferner an seiner der Ventilkugel zugewandten Seite axiale Arme aufweisen, deren Eiden als Kugelsitz ausgebildet sind und zwischen denen das Druckmedium an der Druckkugel vorbei zum Ventilsitz des Druckausgleichsventils gelangt. Der Innendurchmesser der durch den Kugelbock führenden Bohrung wiederum ist ein Stück kleiner als der Durchmesser der Ventilkugel.

Ferner können die axialen Arme des Kugelbockes an ihrer Innenseite mit Schrägflächen versehen sein, auf denen die Ventilkugel aufliegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Stirnfläche zumindest eines der Schließteile mit radialen Rillen oder Nuten versehen ist, durch die das Druckmittel bei aneinanderstoßenden Stdütnflachen der Schließteile in den außerhalb derselben liegenden Bereich gelangen kann. Während bei verhältnismäßig langsamem Zusammenführen von Muffenteil oder Steckteil der Druckausgleich bereits erfolgt ist, bevor die Stirnflächsn der Schließteile aneinander anliegen, könnte bei schnellem Zusammenführen die Zei c vor dem endgültigen Aneinunderlieg en der Schließteile zu kurz sein, um den bestmöglichen Druckausgleich zu gewährleisten. Durch

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die Rillen oder Nuten wird verhindert, daß bei aneinanderliegen Stirnflächen der Schließteile das Ausströmen des Ausgleichsmediums beendet wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung in Form zweier Teilschnitte, von denen eine die geschlossene und eine die geöffnete Stellung der Vorrichtung darstellt;

Figur 2 in schematischer Darstellung, teilweise als Schnitt die beiden Schließteile mit dem Druckausgleichsventil in geschlossener Stellung;

Figur 3 in schematischer Darstellung, teilweise als Schnitt die Schließteile bei ge'r ifneter Stellung des Druckausgleichsventils;

Figur 4 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Darstellung nach Figur 2;

Figur 5 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Darstellung nach I^igur 3·

Die Vorrichtung hat ein Steckteil 10 mit einem Ventilkörpereinsatz 11 sowie einen Muffenteil 12 mit einem Vontilkörpereinsatz 13· Der Ventilkörpereinsatz 11 ist innerhalb dus Steckteils 10 axial verschiebbar und wird

in Richtung auf den Austritt des Steckteils 10 von einer Feder Ik beaufschlagt. Hierbei wird der Ventilkörpereinsatz 11 gegen einen Schließteil 15 gedrückt, der zentrisch innerhalb des Ventilkörpereinsatzes 11 angeordnet und in dieser Lage mittels einer Halterung fixiert ist, an der sich auch die Feder I^ abstützt. Der Schließteil 15 ist kegelstumpfförraig und hat an der als Dichtfläche dienenden Mantelfläche eine Ringnut 17, in die eine Ringdichtung l8 eingelegt ist. Letztere liegt an einer den Ventilsitz bildenden kegeligen Innenfläche des Ventilkörpereinsatzes 11 dichtend an.

Der Muffenteil 12 hat einen ebenfalls zentral angeordneten Schließteil 19» der in axialer Richtung verschiebbar in einer Halterung 20 geführt ist.Mittels einer sich an der Halterung 20 abstützenden Feder 21 wird der Schließteil 19 gegen eine entsprechende kegelige Fläche des feststehenden Ventilkörpereinsatzes 13 gedrückt, wobei eine in eine Ringnut 22 des Schließteils 19 eingelassene Ringdichtung 23 an der den Ventilsitz bildenden kegeligen Fläche zur Anlage kommt.

Bei der im oberen Teil der Figur 1 gezeigten Relativstellung zwischen Steckteil 10 und Muffenteil 12 liegen beide Schließteile 15 und 19 auf ihren Sitzen auf, so daß beide Ventile geschlossen sind und der Steckteil

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und der Muffenteil 12 voneinander getrennt werden können. Wird zum Herstellen der Verbindung der Stecliteil 10 ■weiter in der. Muffenteil 12 hineingeschoben, so verschiebt der feststehende Ventilkörpereinsatz I3 im Muffenteil 12 den Ventxlkörperexnsatz 11 im öteckteil 10, wobei feien die Feder l^t zusammendrückt. In entsprechender Weise wird der Schließteil I9 durch den feststehenden Schließteil 15 des Steckteils 10 weiter in den Ventxlkörperexnsatz 13 hineingeschoben, wobei sich die Feder 21 zusammendrückt. Dies ist im unteren Teil der Figur 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß jetzt beide Schließtexle 15 und 19 von ihren Sitzen abgehoben haben und der Strömungsweg freigegeben ist. In dieser Stellung werden der Steckteil 10 und der Muffenteil 12 in geeigneter Weise miteinander verriegelt, was hier nicht dargestellt ist. Im übrigen dienen noch weitere Ringdichtungen 2k zum Abdichten jeweils des Ventilkörpereinsatzes 11 bzw.des Ventilkörpereinsatzes 13 gegenüber der Innenwaridung des Steckteils 10.

In den Figuren 2 und 3 sind jeweils nur die Steckteile 15 und 19 dargestellt. Die Stirnfläche des Schließteils hat eine Sackbohrung 25, in die eine Druckkugel 26 so eingesetzt ist, daß sie mit etwa einem Viertel ihres in axialer Richtung der Vorrichtung liegenden Durchmessers aus ;5er StirnfJ.äche herausragt. Ferner sind in die Stirnfläche des Schließteils 19 radiale Nuten 27 eingelassen.

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üer Schließteil 19 hat einen in axialer Richtung durchgehenden Durchlaß 28 von kreisförmigem Querschnitt, wobei die EingaSeite des Durchlasses 28 ein Innengewinde 29 aufweist, in das eine mit Außengewinde versehene Hülse 30 eingeschraubt ist; letztere ist mit einem Schlitz 31 zum Ansetzen eines Schraubenziehers versehen, üxirch die Hülse 30 wird der Querschnitt des Durchlasses 28 so weit verkleinert, daß eine Ringfläche als Auflage für eine Feder 32 geschaffen wird. Die Feder 32 ist eine Schraubenfeder mit einem lichten Innenquerschnitt von etwa der selben Größe wie der lichte innere Querschnitt der Hülse 30. Etwa die gleiche Größe hat auch der innere lichte Querschnitt einer Bohrung 33 in. einem Kugelbock 3^° Dieser ist im Durchlaß 28 in axialer Richtung verschiebbar gehalten, wobei an seinem einen Ende die Feder 32 aufliegt, während er an seinem gegenüberliegenden Ende vier sich in axialer Richtung erstreckende Arme "}k a aufweist, auf denen sich eine Ventilkugel abstützt. Die Arme 3^ a haben nach innen geneigte Schrägflächen Jk b, die einen entsprechenden Sitz für die Ventilkugel 35 bilden und diese auch in radialer* Richtung ausreichend führen. Der Durchlaß 28 geht ein Stück vor der Stirnfläche des Schließteils 19 in eine Querschnittsverengung 36 über, an die zur Stirnfläche hin. ein zylindrischer Querschnittsteil 37 anschließt.

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Dieser wiederum geht in eine kegelstumpfförmige Querschnittserweiterung 38 über, die in der Stirnfläche des Schließteils 19 mündet.

Die Querschnittsverengung 36 und der anschließende Teil des Querschnittsteils 37 bilden den Sitz für die Ventilkugel 351 wobei der Übergangswinkel zwischen dem kegelstumpfförmigen und dem zylindrischen Teil etwa 120 beträgt. Auch bei großen Druckwerten gewährleistet dieser Sitz eine einwandfreie Abdichtung, iie axiale Länge des zylindrischen Querschnittsteils 37 und der anschließenden Querschnittserweiterung 38 werden unter Berücksichtigung des Durchmessers der Druckkugel 26 derart gewählt, daß, wie aus Figur 5 erkennbar, ein ausreichend großer Strömungsquerschnitt frei bleibt und natürlich jede Berührung der Druckkugel 26 mit dem Querschnittsteil 37 oder der Querschnittserwexterung 38 vermieden wird. Die Arme 3^ a bewirken eine einwandfreie radiale Führung auch bei der Of fnung s st ellung nach Figur 5, so daß die Ventilkugel 35 nicht zur Seite hin ausbricht.

In der in Figur k gezeigten Stellung der Schließteile 15 und 19 zueinander ist das Druckausgleichsventil noch geschlossen. Die Stirnflächen der Schließteile 15 und haben einen bestimmten Abstand voneinander. Wenn bei

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eirsr Annäherung der Schließteile 15 und 19 aneinander dieser Abstand verhältnismäßig langsam überwunden wird, reichen sowohl die Größe des von der Ventilkugel 35 bereits vor Berührung der Stirnflächen freigegebenen Auslaßquerschnittes und die Auslaßzeit aus, um die für einen Druckausgleich erforderliche Menge an Druckmedium hindurchtreten zu lassen. Aber auch bei einem Anliegen der Stirnflächen der beiden Schließteile 15 und 19 aneinander wird die Querschnittserweiterung 38 am Schließteil 19 nicht vollständig verschlossen, sondern es kann weiter Druckmedium durch die Nuten 27 in radialer Richtung austreten. Damit ist der Druckausgleich nicht mehr abhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit.

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Bezugsziffernliste

10 Steckteil

11 Ventillcörpereinsatz

12 Muffenteil

13 Ventilkörpereinsatz

14 Feder

15 Schließteil

16 Halterung

17 Ringnut

18 Ringdichtung

19 Schließteil

20 Halterung

21 Feder

22 Ringnut

23 Ringdichtung

24 Ringdichtung

25 Sackbohrung

26 Druckkugel

27 Nut

28 Durchlaß

29 Innengewinde

30 Hülse

31 Schlitz

32 Feder

33 Bohrung

34 Kugelbock 34a Arm 34b Schrägfläche

35 Ventilkugel

36 Querschnittsverengung

37 Querschnittsteil

38 Querschnittserweiterung

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Claims (10)

Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Verbinden zweier Druckmittüileitungen, mit einem Muffenteil und mit einem Steckteil, die beide jeweils ein den Strömungsquerschnitt freigebendes oder absperrendes Hauptventil aufweisen, wobei jeweils ein Schließteil eines Hauptventils mit einem zugeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, und mit einem Druckausgleichsventil, das beim Herstellen der Verbindung durch eine mechanische Kupplung zwischen den Scliließteilen beider Hauptventile geöffnet wird und dabei einen den einen Schließteil durchsetzenden Durchlaß freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil ein in den Durchlaß (28) dieses Schließteils (19) eingesetztes, federbeaufschlagtes Kugelventil (35, 36) ist und daß die mechanische Kupplung durch eine in die Stirnseite des anderen Schließteils (15) teilweise eingelassene Druckkugel (26) gebildet ist, die an der Ventilkugel (35) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz für die Ventilkugel (35) durch eine kegelstumpfförmige Querschnittsverengung (36) des Durchlasses (28) und durch einen an diese in Richtung der Stirnfläche des Schließteils (19) anschließenden

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zylindrischen Querschnittsteil (37) gebildet ist, dessen lichter Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Ventilkugel (35)·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Querschnittsteil (37) und der Stirnflächenebene eine kegelstumpfförmige Querschnittserweiterung (38) vorgesehen ist.

k. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die die Ventilkugel O5) in ihrer Schließstellung haltende Feder (32) an den das Druckausgleichsventil enthaltenden Schließteil (19) abstützt.

5· Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abstützen der Feder (32) in den Durchlaß (28) eine von der der Stirnfläche des Schließteils (19) gegenüberliegenden Seite desselben her eingesetzte Hü.use (30) dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (30) eine in den Durchlaß (28) eingeschraubte üewindehülse ist, mittels derer die Kraft der Feder (32) einstellbar ist.

7· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ventilkugel (35) zugewandte Ende der Fader (32) auf einem an der Wandung des Durchlasses (28) anliegenden.

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durchbohrten Kugelbock (3^) aufliegt.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterung für die Ventilkegel (35) ein durchbohrter Kugelbock (3^) dient, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Durchlasses (28) entspricht und größer ist ali. der Durchmesser der Ventilkugel (35)» und daß der Kugelbock (3^t) an seiner der Ventilkugel (35) zugewandten Seite axiale Arme (3^ a) aufweist, deren Enden ils Kugelsitz ausgebildet sind und zwischen denen das Druckmedium an der Druckkugel (35) vorbei zum Ventilsitz (36) des Druckausgleichsventils gelangt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Arme (3^ a) an ihrer Innenseite mit Schrägflächen (3^ b) versehen sind, auf denen die Ventilkugel (35) aufliegt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche zumindest eines der Schließteile (15) mit radialen Rillen oder Nuten (27) versehen is+., durch die das Druckmittel bei aneinanderstoßenden Stirnflächen der Schließteile (15, 19) in den außerhalb derselben liegenden Bereich gelangt.

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