DE1525680C - Ventilkupplungen für unter Druck stehende Schlauchleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilkupplung für unter Druck stehende Schlauchleitungen. Solche Kupplungen bestehen gemäß der französischen Patentschrift 1 385 658 aus einem Kupplungsstecker und einer Kupplungsmuffe, die über eine Sperrkugelverriegelung mit federbelasteter Verriegelungshülle miteinander verbindbar sind, sowie aus je einem im Kupplungsstecker und der Kupplungsmuffe angeordneten, selbsttätig wirkenden Absperrventil, das aus einem in jedem dieser Teile starr befestigten hohl- ίο förmigen einseitig offenen Halteteil und darin gegen Federkraft axial verschiebbaren Ventilverschlußstück besteht, das mit einem Stößel zum Öffnen jeweils des anderen Ventils versehen ist und wobei das in der Kupplungsmuffe liegende Ventil mit einer Bohrung, die zum Druckausgleich des Ventils mit dessen hohlförmigem Raum in Verbindung steht, ausgestattet ist, und einem in der Kupplungsmuffe zum leichteren Verbinden der Kupplungsteile axial gegen Federkraft beim Kuppeln zurückschiebbaren Kolben, der mit einer Hülse einen mit dem Kupplungsinnern über eine Bohrung in Verbindung stehenen Druckraum zum Steuern des Kolbens aufweist.

Bei dieser bekannten Ventilkupplung ist zwar zum leichteren Kuppeln ein druckentlastendes Ventil und ein von Hand und vom Betriebsdruck gesteuerter Kolben vorgesehen, doch ist es bei dieser Lösung nicht ohne weiteres möglich, die beiden Kupplungshälften auch bei vergleichsweise hohem Flüssigkeitsdruck im System leicht und einwandfrei dichtend miteinander zu kuppeln. Dieser hohe Druck kann beispielsweise auftreten, wenn der Kupplungsstecker über einen längeren Zeitraum in einem Hydraulikkreislauf mit einem eine Last, z. B. ein schweres landwirtschaftliches Anbaugerät, tragenden Hydraulikzylinder belassen wird. Hierbei kann sich nämlich bei Erhitzung die hinter dem Kupplungsstecker eingeschlossene Druckflüssigkeit derart stark ausdehnen, daß sich der Flüssigkeitsdruck wesentlich erhöht, z. B. auf etwa 420 kg/cm². Dieser hohe Flüssigkeitsdruck im Kupplungsstecker drückt das zugehörige Absperrventil so stark gegen seinen Sitz, so daß es sehr schwierig ist, dieses Ventil beim Kupplungsvorgang in seine Öffnungsstellung zurückzudrücken. Dies wäre nur dann leicht durchzufuhren, wenn der Flüssigkeitsdruck irgendwie abgebaut werden könnte.

Auf dem Feld hat man den hohen Flüssigkeitsdruck im Kupplungsstecker häufig dadurch verringert, daß man ihn gegen einen Stein schlägt oder mit dem Hammer auf das Ventil schlägt, so daß letzteres sich von seinem Sitz abhebt und dabei Druckflüssigkeit austreten läßt. Eine solche Druckentlastung ist jedoch nicht empfehlenswert, da hierdurch die Kupplung nicht nur beschädigt wird, sondern auch eine zu große Flüssigkeitsmenge austreten und auf den Boden gelangen kann. Schließlich besteht auch die Gefahr, daß ein angehobenes Anbaugerät bei der Freigabe der Druckflüssigkeit plötzlich nach unten fällt und hart auf den Boden aufschlägt. Dies könnte zwar grundsätzlich durch eine entsprechende Verriegelung verhindert werden; eine solche Verriegelungseinrichtung bedingt aber nicht nur einen besonderen Aufwand, sondern verlangt von der Bedienungsperson auch zusätzliche Arbeit.

Bei den in Rede stehenden Steckkupplungen steht die mit einer Druckflüssigkeitsquelle in Verbindung stehende Kupplungsmuffe auch bei abgeschalteter Antriebskraft unter einem bestimmten Systemdruck, durch den das in der Muffe befindliche Absperrventil auf seinen Sitz gedrückt wird. Obgleich der Flüssigkeitsdruck in der Kupplungsmuffe im Vergleich zu dem Druck im Kupplungsstecker erheblich niedriger sein kann, beispielsweise 35 bis 135 kg/cm², ist es dennoch auch hier schwierig, das Absperrventil in der Muffe entgegen dem Flüssigkeitsdruck zu öffnen. Es könnte zwar hier ebenfalls durch entsprechendes Aufschlagen der Kupplungsmuffe eine Druckentlastung erreicht werden, was jedoch — wie bereits erwähnt — wegen der Beschädigung der Muffe nicht in Frage kommt. Auch könnte ein Druckausgleich dadurch erzielt werden, indem man die Strömungsrichtung der Druckflüssigkeit umkehrt und dabei letztere in den Flüssigkeitstank ablaufen läßt. Für diese zusätzliche Maßnahme müßte aber das hydraulische Steuerventil umgeschaltet und der Antriebsmotor neu gestartet werden.

Eine Lösung des vorbeschriebenen Problems hat man auch schon dadurch versucht, daß man den Kupplungsstecker in die Kupplungsmuffe einschraubt. Durch eine solche Schraubverbindung können zwar auch bei hohem Flüssigkeitsdruck die beiden Kupplungshälften miteinander gekuppelt werden; jedoch sind hierbei zum Verschrauben der beiden Kupplungshälften sehr hohe Kräfte erforderlich, die nur mit einem großen Schraubenschlüssel oder Handhebel erzielt werden können. Solche Werkzeuge sind aber nicht nur unhandlich, sondern können auch sehr leicht vergessen und verlegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilkupplung so auszubilden, daß die beiden Kupplungshälften auch bei vergleichsweise hohem Flüssigkeitsdruck im System leicht und einwandfrei dichtend miteinander gekuppelt werden können. Diese Aufgabe ist zwar aus der französischen Patentschrift 1 385 658 bekannt. Sie wird aber dort mit anderen Mitteln als bei der Erfindung gelöst. Gegenüber der Ventilkupplung nach der französischen Patentschrift 1 385 658 besteht die Lösung darin, daß das muffenseitige Halteteil des Absperrventils im Kolben befestigt ist und das Ventilverschlußstück bei geschlossenem Absperrventil an einem Ventilsitz des Kolbens anliegt und der Kolben an seinem äußeren Ende über eine Leitung mit einem Steuerventil verbunden ist, das einerseits mit einem Flüssigkeitstarik sowie einer von einer Maschine angetriebenen Druckflüssigkeitspumpe in Verbindung steht, wobei über das Steuerventil unter Druck stehende Flüssigkeit zunächst in den Raum vor dem Absperrventil zur Druckentlastung desselben und nach Öffnen dieses Ventils ein höherer Flüssigkeitsdruck in die Kupplungsmuffe schickbar ist, um das steckerseitige Absperrventil zu öffnen.

Durch das Steuerventil wird nämlich nach dem Öffnen des Absperrventils der Druck erhöht, um mit noch höherem Druck das im Kupplungsstecker vorgesehene Absperrventil 19 zu öffnen, so daß der von Hand durchzuführende Kuppelvorgang bei dem geringeren Druck besonders leicht durchzuführen ist.

Eine zweckmäßige Ausführung dieser Lösung ergibt sich dadurch, daß der Kolben zwei durch das Absperrventil voneinander trennbare Flüssigiceitsräume aufweist, deren außenliegender Raum über den Verbindungskanal mit der von der Kolbenaußenseite und der Kupplungsmuffe gebildeten Druckkammer verbunden ist, in der die sich einerseits an einer Schulter der Muffe und andererseits an einem

Ringflansch des Kolbens abstützende Feder angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der gemäß der Erfindung ausgebildeten Ventilkupplung ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt

F i g. 1 einen Hydraulikkreislauf mit einer im vergrößerten Maßstab dargestellten Steckkupplung im senkrechten Längsschnitt, wobei der Kupplungsstecker und die Kupplungsmuffe nicht miteinander gekuppelt sind,

F i g. 2 die gleiche Schnittansicht, jedoch mit teilweise ineinandergeschobenen Kupplungshälften,

F i g. 3 den Beginn der Sperrstellung zwischen den beiden Kupplungshälften,

F i g. 4 die Sperrstellung der Kupplungshälften.

In dem in F i g. 1 gezeigten Hydraulikkreislauf sind zwei hydraulische Steckkupplungen dargestellt, von denen eine im Längsschnitt wiedergegeben ist, und zwar in vergrößertem Maßstab. Jede Steckkupplung besitzt einen Kupplungsstecker 11 und eine Kupplungsmuffe 12. Jeder Kupplungsstecker 11 ist über eine Leitung 13 mit den gegenüberliegenden Enden eines doppeltwirkenden Hydrozylinders 14 verbunden, der eine Last 15, z. B. ein landwirtschaftliches Anbaugerät, steuern soll. Der Kupplungsstecker 11 weist ein Gehäuse 16 mit einer Längsbohrung 17 auf, deren inneres Ende den Ventilsitz 18 für ein Absperrventil 19 bildet. Dieses Absperrventil 19 besitzt einen Schaft 20, der in einer Bohrung 21 eines im Steckergehäuse 16 sitzenden Führungsteiles 22 verschieblich gelagert ist. Das Absperrventil 19 wird durch die Feder 23 und den in der Leitung 13 herrschenden Flüssigkeitsdruck gegen seinen Sitz 18 gedrückt. Das Absperrventil 19 besitzt an seinem dem Schaft 20 abgewandten Ende einen Vorsprung 24, dessen ebene Stirnfläche 25 in weiter unten näher beschriebener Weise mit der Kupplungsmuffe 12 zusammenarbeiten kann. An der Außenseite des Steckergehäuses 16 sind ein vorstehender Ringflansch 26 und eine zur Verriegelung des Steckers 11 mit der Kupplungsmuffe 12 dienende Sperrnut 27 angeordnet.

Die Kupplungsmuffe 12 besteht im wesentlichen aus zwei Muffenteilen 28, 29, die über das Gewinde 30 miteinander verschraubt sind. In den beiden Muffenteilen 28,29 ist ein hohler Kolben 31 verschieblich gelagert. Der Kolben 31 steht unter Wirkung einer Feder 32, die sich einerseits an einer Schulter 33 des Muffenteiles 28 und andererseits an einem Ringflansch 34 des Kolbens 31 abstützt und letzteren normalerweise in der in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigten Endstellung hält, in welcher der Kolbenringflansch 34 an der Schulter 35 des Muffenteiles 29 anliegt. Der die Feder 32 aufnehmende Kolbenraum 36 steht über einen Verbindungskanal 37 mit dem vorderen Teil der stufenförmigen Innenbohrung 31' des Kolbens 31 in Verbindung.

Auf dem freien Ende des Muffenteiles 29 ist eine an sich bekannte Verriegelungseinrichtung 38 angeordnet, die aus einer unter Wirkung einer Feder 39 stehenden Verriegelungshülse 40 sowie mehreren damit zusammenwirkenden, in Aufnehmebohrungen 41 liegenden Sperrkugeln 42 besteht. Im gekuppelten Zustand des Kupplungssteckers 11 und der Kupplungsmuffe 12 werden die Sperrkugeln 42 durch die Verriegelungshülse 40 durch die Aufnahmebohrungen 41 hindurch in der Sperrnut 27 des Kupplungssteckers 11 gehalten, so wie das in F i g. 4 dargestellt ist. In dieser Stellung wird die Verriegelungshülse 40 durch einen Begrenzungsring 43 an einer Weiterbewegung gehindert.

Die stufenförmig abgesetzte Innenbohrung 31' des Kolbens 31 ist an ihrem äußeren Ende über eine Leitung 44 mit einem Steuerventil 45 verbunden, das seinerseits mit dem Flüssigkeitstank 46 und einer Druckflüssigkeitspumpe 47 in Verbindung steht. Die Pumpe 47 wird von einer Antriebsmaschine 48, beispielsweise von einem Fahrzeugmotor, angetrieben.

ίο Das Steuerventil 45 hat die Aufgabe, den Flüssigkeitsdruck entweder der einen oder der anderen Kupplungsmuffe 12 zuzuführen sowie einen Druckflüssigkeitsverlust im System zu verhindern.

In der Bohrung 31' des Kolbens ist ein Ventilsitz 49 für ein Absperrventil 50 vorgesehen. Dieses Ventil 50 besitzt einen mit dem Vorsprung 24 des Absperrventils 19 des Kupplungssteckers 11 zusammenwirkenden Schaft 51, dessen ebene Stirnfläche 52 beim Kupplungsvorgang auf die ebene Stirnfläche 25 des Ventilvorsprungs 24 auftrifft. Durch das Absperrventil 50 wird die Kolbenbohrung 31' in zwei Flüssigkeitsräume 53 und 54 unterteilt, wobei der eine Raum 53 über den Verbindungskanal 37 mit dem Kolbenfederraum 36 und der andere Raum 54 mit der Druckflüssigkeitsquelle 47 in Verbindung steht. Der Ventilkörper bzw. das Verschlußstück 55 besteht aus zwei dicht ineinandergesteckten Hülsenteilen 56, 57, von denen der eine Hülsenteil 57 in einem als im Kolben 31 befestigtes Schraubstück ausgebildeten Führungskörper 58 verschieblich geführt ist. Letzterer besitzt einen zum Verschlußstück 55 hin offenen Halteteil 59, der zusammen mit den Hülsenteilen 56, 57 einen abgeschlossenen Raum 60 bildet, in dem die gegenüber der Kolbenfeder 32 weichere Ventilfeder 61 untergebracht ist. Diese Feder 61 stützt sich einerseits an dem Boden des Verschlußstücks 55 und andererseits an dem Boden des Halteteils 59 ab. Der Ventilfederraum 60 steht über eine Verbindungsbohrung 62 mit dem äußeren Flüssigkeitsraum 53 in Verbindung, so daß am Verschlußstück 55 ein Druckausgleich herrscht. Zur Verbindung des anderen Flüssigkeitsraumes 54 mit der Druckflüssigkeitsquelle 47 sind in dem Führungsstück 58 eine axiale und mehrere radiale Bohrungen 63 und 64 vorgesehen.

In F i g. 1 befinden sich die Kupplungsstecker 11 und die Kupplungsmuffen 12 in ausgekuppeltem Zustand. In diesem entkuppelten Zustand wird das Absperrventil 19 durch den im kupplungssteckerseitigen Systemteil 13 herrschenden Druck und die Kraft der Feder 23 auf seinen Sitz 18 gedrückt, so daß keine Flüssigkeit austreten kann. Auf der gegenüberliegenden Seite stehen die Kupplungsmuffen 12 gleichfalls unter einem bestimmten Systemdruck. Zum Kuppeln der beiden Kupplungshälften wird die Verriegelungshülse 40 entgegen der Wirkung ihrer Feder 39 nach rechts bewegt, so daß die Sperrkugeln 42 nach außen verschoben werden können. Dies geschieht beim Einstecken des Kupplungssteckers 11 in die Kupplungsmuffe 12, da dann die am Stecker 11 vorgesehene Ringwulst 26 die Sperrkugeln 42 radial nach außen drückt, bis diese die in Fig. 2 gezeigte Lage einnehmen. Bei dieser anfänglichen Kupplungsbewegung treffen die beiden ebenen Stirnflächen 25 und 52 des Ventilvorsprungs 24 und des Schaftes 51 des Ab-

Sperrventils 50 aufeinander, so daß letzteres in seine Öffnungsstellung bewegt wird. Diese Verschiebebewegung kann verhältnismäßig leicht durchgeführt werden, da sie wegen des druckausgeglichenen Absperr-

ventils 50 nur entgegen der Kraft der Feder 61 vorgenommen zu werden braucht. In der in F i g. 2 gezeigten Lage ist das Verschlußstück 55 des Absperrventils 50 so weit in den Halteteil 59 des Führungskörpers 58 hineingefahren, daß der Hülsenteil 57 an dem Boden des Halteteils 59 anschlägt. Durch das Öffnen des Verschlußstücks 55 kann sich Druckflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum 54 in den Flüssigkeitsraum 53 ausdehnen, und zwar so stark, daß der Flüssigkeitsdruck in dem mit der Kupplungsmuffe 12 verbundenen Systemteil auf Atmosphärendruck abfällt.

In der in F i g. 2 gezeigten Lage können die Sperrkugeln 42 noch nicht in die damit zusammenwirkende Sperrnut 27 am Kupplungsstecker 11 einfallen. Dazu bedarf es einer weiteren Verschiebebewegung, durch die über das Absperrventil 50 und dessen Führungskörper 58 der damit verschraubte Kolben 31 entgegen der Wirkung seiner Feder 32 nach rechts bewegt wird. Erst in dieser (in F i g. 3 gezeigten Stellung) können die Sperrkugeln in die Nut 27 eintreten. Die Verriegelungshülse 40 kann dann losgelassen werden, so daß sie unter Wirkung ihrer Feder 39 nach links verschoben wird und dabei die Sperr'kugeln 42 in der Nut 27 festhält. Um einen dichten Abschluß zu erhalten, ist nahe dem vorderen Ende der Kupplungsmuffe 12 ein Dichtungsring 63 vorgesehen.

Obgleich nun die Kupplungshälften miteinander verriegelt sind, ist die gewünschte Flüssigkeitsverbindung noch nicht hergestellt, da das Absperrventil 19 des Kupplungssteckers 11 durch den hohen Flüssigkeitsdruck im angeschlossenen Hydrauliksystem noch immer auf seinem Sitz gehalten wird.

Das Öffnen des Absperrventils 19 geschieht nun erfindungsgemäß auf hydraulischem Wege. Zu diesem Zweck wird durch entsprechende Betätigung des Steuerventils 45 Druckflüssigkeit von der Pumpe 47 in die Kupplungsmuffe 12 gefördert, so daß diese unter dem Systemdruck von beispielsweise 70 kg/cm² steht. Die geförderte Druckflüssigkeit wird in der Kupplungsmuffe 12 durch die Bohrungen 63 und 64 des Führungskörpers 58, die Flüssigkeitsräume 54 und 53 und den Verbindungskanal 37 in die Kolbenkammer 36 geleitet, wo der Flüssigkeitsdruck auf den Ringflansch 34 des Kolbens 31 einwirkt. Hierdurch wird der Kolben nach links bewegt, und zwar aus der in F i g. 3 gezeigten Stellung in die in F i g. 4 wiedergegebene Lage, wobei über den Schaft 51 des mitbewegten Absperrventils 50 das Absperrventil 19 des Kupplungssteckers 11 geöffnet wird. Die vorbeschriebene Linksbewegung des Kolbens mit dem Absperrventil 50 ist deshalb möglich, weil die sich aus der Wirkfläche des Ringflansches 34 des Kolbens 31, multipliziert mit dem Flüssigkeitsdruck und der Federkraft, ergebende Verstellkraft größer als die entgegengesetzt wirkende Kraft an dem Absperrventil 19 des Kupplungssteckers 11 ist. Beim Öffnen des Absperrventils 19 wird der Systemdruck augenblicklich in den Leitungsteil des Kupplungssteckers 11 übertragen, so daß ein plötzliches Herunterfallen des gesteuerten Anbaugerätes 15 nicht zu befürchten ist.

Trennen lassen sich die beiden Kupplungshälften in umgekehrter Reihenfolge, wobei zunächst die Druckflüssigkeitspumpe 47 abgestellt und dann die Verriegelungshülse 40 nach rechts zurückgeschoben wird. Die beiden Kupplungshälften können dann auseinandergezogen werden; dabei schließen sich die beiden Absperrventile 19 und 50 durch den Flüssigkeitsdruck augenblicklich, so daß nur die sich in dem Flüssigkeitsraum 53 befindliche Flüssigkeit ausströmen kann. Diese Flüssigkeitsmenge ist jedoch im Vergleich zu der bei den bekannten Steckkupplungen ausspritzenden Flüssigkeitsmenge vergleichsweise gering.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ventilkupplung für unter Druck stehende Schlauchleitungen, bestehend aus einem Kupplungsstecker und einer Kupplungsmuffe, die über eine Sperrkugelverriegelung mit federbelasteter Verriegelungshülle miteinander verbindbar sind, sowie aus je einem im Kupplungsstecker und der Kupplungsmuffe angeordneten, selbsttätig wirkenden Absperrventil, das aus einem in jedem dieser Teile starr befestigten hohlförmigen einseitig offenen Halteteil und darin gegen Federkraft axial verschiebbaren Ventilverschlußstück besteht, das mit einem Stößel zum Öffnen jeweils des anderen Ventils versehen ist und wobei das in der Kupplungsmuffe liegende Ventil mit einer Bohrung, die zum Druckausgleich des Ventils mit dessen hohlförmigem Raum in Verbindung steht, ausgestattet ist, und einem in der Kupplungsmuffe zum leichteren Verbinden der Kupplungsteile axial gegen Federkraft beim Kuppeln zurückschiebbaren Kolben, der mit einer Hülse einen mit dem Kupplungsinnern über eine Bohrung in Verbindung stehenden Druckraum zum Steuern des Kolbens aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das muffenseitige Halteteil (59) des Absperrventils (50) im Kolben (31) befestigt ist und das Ventilverschlußstück bei geschlossenem Absperrventil (50) an einem Ventilsitz (49) des Kolbens (31) anliegt und der Kolben (31) an seinem äußeren Ende über eine Leitung (44) mit einem Steuerventil (45) verbunden ist, das einerseits mit einem Flüssigkeitstank sowie einer von einer Maschine (48) angetriebenen Druckflüssigkeitspumpe (47) in Verbindung steht, wobei über das Steuerventil (45) unter Druck stehende Flüssigkeit zunächst in den Raum (53) vor dem Absperrventil (50) zur Druckentlastung desselben und nach Öffnen dieses Ventils ein höherer Flüssigkeitsdruck in die Kupplungsmuffe schickbar ist, um das steckerseitige Absperrventil (19) zu öffnen.

2. Ventilkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwei durch das Absperrventil (50) voneinander trennbare Flüssigkeitsräume (53, 54) aufweist, deren außenliegender Raum (53) über den Verbindungskanal (37) mit der von der Kolbenaußenseite und der Kupplungsmuffe (12) gebildeten Druckkammer (36) verbunden ist, in der die sich einerseits an einer Schulter (33) der Muffe (12) und andererseits an einem Ringflansch (34) des Kolbens (31) abstützende Feder (32) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen