DE2163758C2

DE2163758C2 - Schnellkupplung zum Anschluß von Aparaturen an Leitungs-bzw. Behältersysteme mit unter Druck stehenden Fluiden

Info

Publication number: DE2163758C2
Application number: DE19712163758
Authority: DE
Inventors: Bror Thure Fridolf Skövde Ekman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1983-11-03
Also published as: IT944306B; GB1341419A; DE2163758A1; SU390734A3; FR2119627A5; AU466476B2; AU3720471A; CA981240A; JPS5517264B1

Description

2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der beiden Stirnflä- *° chen des Ringraumes eine Beschichtung (26) aus einem Material mit niedrigen Reibungskoeffizienten vorgesehen ist.

3. Schnellkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Polytetrafluorät- *5 hylen ist.

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Die Erfindung betrifft eine lösbare Schnellkupplung zum Anschluß von Apparaturen, insbesondere Meßapparatureri, an Leitungs- bzw. Behältersysteme mit unter Druck stehenden Fluiden, bei der das dem Leitungssystem zugeordnete Kupplungsteil ein selbstschließendes Vintil mit einem unter Federkraft gegen einen Sitz drückenden Ventilkörper aufweist und bei der das einem Anschlußstück zugeordnete Kupplungsteil eine Bohrung zur Weiterleitung des Fluids an die Apparatur und eine Betätigungsvorrichtung zum öffnen des ^M Ventils mit einem in der Bohrung angeordneten, im Querschnitt prismenförmigen Druckstift und mit einem von außen zugänglichen, mit einer Dichtung gegen Fluidaustritt gesicherten Drehgriff zur axialen Verschiebung des Druckstiftes gegen den Ventilkörper aufweist.

Eine solche Schnellkupplung ist aus der DE-AS 57 401 bekannt. Sie besteht aus je einem einem Behältcrsystcm und einem Anschlußstück zugeordneten Kupplungsteil. Das dem Behältersystem zugeordnete Kupplungsteil hai einen Ventilkörper, welcher unter Federkraft gegen einen entsprechenden Sitz gedrückt wird. Das dem Anschlußstück zugeordnete Kupplungsteil ist in das andere Kupplungsteil mit einem außen abdichtenden Stutzen einsteckbar >md hat eine Bohrung zur Weiterleitung des Fluids zur Apparatur. In dieser Bohrung ist ein im Querschnitt prismenförmiger Druckstift angeordnet, der mittels einer ruer dazu verlaufenden Betätigungsvorrichtung gegen den Ventilkörper verschiebbar ist, so daß er vom Sitz abhebt. Hierzu weist die ansonsten zylindrische Betätigungsvorrichtung eine Abflachung auf, an der der Druckstift in der zurückgezogenen Stellung anliegL Beim Drehen der Betätigungsvorrichtung gelangt der Druckstift mit seinem hinteren Ende von der Abflachung auf die zylindrische Kontur, wodurch er in Richtung auf ders Ventilkörper verschoben wird.

Diese Schnellkupplung ist vorzugsweise für Hauszwecke gedacht. Sie eignet sich deshalb auch nicht für hohe Drücke. Zum einen sind hierfür die Dichtungen an der Betätigungsvorrichtung ungenügend, und zum anderen wäre man aufgrund der Formgebung der Betätigungsvorrichtung nicht in der Lage, den auf den Ventilkörper wirkenden, hohen Druck zu überwinden. Schließlich ist das Volumen in der Bohrung des apparaturseitigen Kupplungsteils so Kroß, daß instationäre Zustände, vor allem sehr kurze Druckstöße, nicht exakt von der Meßapparatur erfaßt würden.

In der US-PS 32 80 834 ist eine Schnellkupplung beschrieben, bei der ein dem Leitungssystem zugeordnetes Kupplungsteil einen mittels Federkraft gegen einen Sitz drückenden Ventilkörper aufweist. Das andere Kupplungsteil weist jedoch keine eigene Betätigungsvorrichtung zum öffnen des Ventils auf. Vielmehr wird schon beim Kuppelvorgang der Ventilkörper vom Sitz abgehoben. Dabei können große Mengen des Fluids entweichen. Bei höheren Drücken besteht zudem die Gefahr des plötzlichen Rückschlages, weshalb diese Schnellkupplung nuri>ei relativ niedrigen Drücken eingesetzt werden kann.

Durch die GB-PS 5170 027 ist ein Ventil für Feuerlöschgeräte bekannt, das jedoch nicht als Schnellkupplung ausgebildet ist. Bei diesem Ventil ist die Betätigungsvorrichtung direkt mit dem Ventilkörper verbunden, wobei die Betätigungsvorrichtung in einem Gewinde geführt ist. Innerhalb eines Ringraums ist um die Betätigungsvorrichtung ein Dichtungsring mit beidseitig radialer Anlage vorgesehen. Der Ringraum wird durch eine gestufte Bohrung im Ventiikörper gebildet.

Dieses Ventil eignet sich allenfalls für eine stationäre Anbringung. Außerdem ist nicht darauf geachtet worden, möglichst geringes Volumen innerhalb des Ventils vorzusehen, damit durch die Apparatur auch kleine Druckstöße präzise erfaßt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellkupplung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie auch bei sehr hohen Drücken ohne die Gefahr von Fluidverlusten verwendet werden kann und dabei auch kurze Druekstöße von der Apparatur erfaßbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) der Ventilkörper ist als Kugel ausgebildet:

b) der Druckstift ist durchgehend von prismatischem Querschnitt;

c) der Druckstift ist mit möglichst geringem Spiel in der Bohrung geführt;

d) der Drehgriff sitzt in einem Gewinde in axialer Verlängerung des Druckstiftes;

e) die Dichtung am Drehgriff besteht aus einem in einem Ringraum angeordneten Dichtungsring mit beidseitig radialer Anlage, wobei der Ringraum durch eine gestufte Bohrung im Anschlußstück und durch einen in diese einfassenden, entsprechend gestuften, zyi/ndrischen Ansatz am Drehgriff gebildet ist;

f) der Drehgriff ist so weit einschraubbar, daß die Dichtung von den Stirnflächen des Ringraumes zusammengepreßt wird.

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Durch die vorstehende Kombination ist eine Schnellkupplung geschaffen, die ohne Schwierigkeiten auch bei hohen Drücken eingesetzt werden kann und bei Anschluß an eine Meßapparatur exakte Meßergebnisse liefert, und zwar auch bei sehr kurzzeitigen, instationären Zuständen. Dies beruht darauf, daß das von der Bohrung eingeschlossene Volumen erfindungsgcrnäß möglichst gering gehalten wird, wodurch gleichzeitig auch eine Führung des Druckstiftes zur Vermeidung der bei hohen Drücken bestehenden Knickgefahr gegeben ist. Des weiteren sorgt der kugelförmige Ventilkörper für geringstmögliche Drosselung und Druckstoßreflexionen, was ebenfalls eine exakte Messung begünstigt Durch die Gewindeführung der Betätigungsvorrichtung in axialer Verlängerung des Druckstiftes kann der Ventilkörper auch bei hohen einwirkenden Drücken leicht geöffnet werden, wobei die besondere Art der Abdichtung an dieser Stelle einen Fluidaustritt zuverlässig verhindert.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an einer oder beiden Stirnflächen des Ringraumes eine Beschichtung aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten vorgesehen ist, wobei sich als Material hierfür vor allem Polytetrafluorethylen eignet.

Die Erfindung ist im nachstehenden anhand der *o Zeichnung in e.nem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Sie zeigt eine lösbare Schnellkupplung zum Anschluß von Apparaturen an mit Druck beaufschlagte Leitungssysteme. Sie besteht aus einem apparaturseitigen Kupplungsteil 1 und einem systemseitigen Kupplungsteil 2. Letzteres steht in ständiger Verbindung mit einem geschlossenen Fluidsystem. Es weist einen inneren Stutzen 3 und einen äußeren Stutzen 4 auf. Der Stutzen 3 hat einen Durchgang 5, der mit dem Leitungssystem in Verbindung steht, sowie ein Gewinde 6 zum Anschrauben des Stutzens 2 an eine Leitung, einen Behälter oder einen anderen Teil des Systems.

In dem Durchgang 5 ist ein Sperrorgan derart angeordnet, daß es sich zum Inneren des Systems öffnet. Es besteht im wesentlichen aus einer Kugel 7, die mit einem entsprechenden Sitz zusammenwirkt, einer Spannfeder 8. die gegen die Kugel 7 drückt, und einer durchbohrten Schraube 9. die ein Widerlager für die Feder 8 bildet. Der äußere Stutzen 4 ist auf den inneren Stutzen 3 aufschraubbar, wobei ein O-Ring 10 zur Abdichtung dient. Ferner sind an seinem äußeren Ende Dichtungsflächen 11 und 12 sowie eine ringförmige Verschlußfläche 13 vorgesehen, deren Zweck im nachstehenden erklärt wird.

Das apparatursciiige Kupplungsteil 1 weist ein Anschlußstück 14 mit einer Entlüftungsvorrichtung 15. einem Meßinstrument K geeigneter Art und ein Schnellkupplungsteil 17 auf. Das Anschlußstück 14 ist mit einer Längsbohrung 18 versehen, die eine Verlängerung des Durchganges 5 in dem systemseitigen Kupplungsteil 2 darstellt. In dem apparaturseitigen Kupplungsteil 1 ist ein Druckstift 19 mit kleinerem Querschnitt als der Bohrungsdurchmesser, mit einem inneren Durchgang oder — wie in der Zeichnung dargestellt — bei zylindrischer Bohrung mit prismatischer Form vorgesehen. Der Druckstift 19 ist mit einem Betätigungsorgan 21 verbunden, welches ein Handrad 20 aufweist und in das Anschlußstück 14 eingeschraubt ist. Das Gewinde 22 des Betätigungsorgans 21 ist mit einer Ringnut 23 ausgestattet, in die ein Stift 24 eingreift, der verhindert, daß das Betätigungsorgan 2t unbeabsichtigt aus dem Ventilkörper 14 herausgeschraubt wird. Das innere Ende des Betätigungsorgans 21, welches an dem Druckstift 19 anliegt, ist mit einer Bohrung für diesen Druckstift 19 versehen und weist außerdem eine Nase 25 auf, um die ein Poly tetrafluorethylen- Ring 26 sowie ein O-Ring 27 gelegt sind, so daß die Abdichtung gegen einen entsprechenden Sitz herges*;:llt wird.

Von der Längsbohning 18 geht eine bohrung 28 aus. die zu der Entlüftungsvorrichtung 15 sowie zu einem Raum am Fuß eines Befestigungsgewindes 29 für das Meßinstrument 16 führt.

Das Schnellkupplungsteil 17 besteht aus einer inneren Kupplungshülse 30, die auf das Anschlußstück 14 aufgeschraubt ist. Diese Kupplungshülse 30 paßt mit ihrem Inneren 31 auf den äußeren Stutzen 4 des systemseitigen Kupplungsteils 2; ferner sind zwei in Ringnuten untergebrachte O-Ringe 32 und 33 sowie eine Anzahl von Sperrkugeln 34 vorgesehen, die in Bohrungen liegen und durch Stauchungen an den Rändern der Bohrungen für die Kugeln 34 daran gehindert werden, in das Innere 31 des Anschlußstückes 30 zu fallen. Die Kupplungsnülse 30 ist gegen das Anschlußstück 14 durch einen O-Ring 35 abgedichtet. Auf der Kupplungshülse 30 ist ein axial verschiebbarer Stellring 37 vorgesehen, der unter der Spannung einer Feder 38 steht. Der Stellring 37 hat zwei verschiedene innere Weiten, so daß er in einer bestimmten axialen Lage ö'i Sperrkugeln 34 in einwärts gerückter Stellung hals, während er in einer anderen axialen Lage ihnen ein gewisses Spiel für eine Auswärtsbewegung gibt. Der Stellring 37 wird unter dem Einfluß der Feder 36 bestrebt sein, die erstgenannte axiale Lage einzunehmen. Die Feder 36 drückt gegen eine Muffe 38, deren Bewegung in der Wirkungsrichtung der Feder 36 durch einen Klemmring begrenzt wird, welcher in einer Ringnut des Anschlußstückes 30 liegt. Die Muffe 38 läßt sich in eine Position dicht an dem Stellring 37 verschieben und dort durch eine Art Bajonettverschluß festlegen, so daß die Muffe 38 mit einer Kugel 40 zusammenwirkt, die in einer flachen Bohrung in dem Anschluiistück 30 untergebracht ist.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Entlüftungsvorrichtung 15 kann beispielsweise durch ein Absperrorgan oder ein Ventil ersetzt werden, das zum Anschluß eines Schlauches dient. Eine solche Anordnung ist geeignet, wenn die Schnellkupplung zum Anpassen eines System', benutzt wird, welches ein anderes Medium als Luft enthält. Das Meßinstrument 16 ist als Manometer dargestellt, kann jedoch auch eine andere Apparatur sein, beispielsweise ein Registriergerät.

Das Ventil funktioniert wie folgt:

Das System (oder die Systeme), das in Verbindung mit der Schnellkupplung benutzt werden soll, ist an geeigneten Anzapfstellen mit Kupplungsteilen 2 zu

versehen. In jedem dieser Kupplungsteile 2 drückt die Kugel 7 unter der Wirkung der Spannfeder 8 normalerweise gegen ihren Sitz, so daß das System an den Kupplungsteilen geschlossen ist. Im Betrieb wird das apparaturseitige Kupplungsteil 1 über das Schnellkupplungsteil 17 angeschlossen, wobei deren Kupplungshülse 30 auf den äußeren Stutzen 4 gesetzt wird. Der Stellring 37 ist dabei zurückzuziehen, so daß die Sperrkugeln 34 genügend Spiel haben, um über den weiteren Teil des äußeren Stutzens 4 und in die _!0 ringförmige Verschlußfläche 13 zu gelangen. Die O-Ringe 32 und 33 liegen nun gegen ihre jeweiligen Dichtungsflächen 11 und 12 an, wodurch eine vollkommen dichte Verbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen 1,2 erreicht wird.

Die Muffe 38 wird nun in Richtung auf die Feder 36 bewegt und gedreht, so daß sie durch die Kugel 40 festgelegt wird. Der Stellring 37, der sich unter der Einwirkung der Feder 36 in seiner äußeren Position befindet, wird nunmehr in dieser Position durch »0 Zusammenpressen der Feder 36 zwischen dem Stellring 37 und der Muffe 38 festgehalten. Das Betätigungsorgan

21 muß sich bei Verbindung der Ventile in seiner äußeren Stellung befinden und ist mittels des Handrades 20 nach innen zu schrauben, wenn das Fluid in dem System mit dem apparaturseitigen Kupplungsteil 1 verbunden werden soll. Hierdurch bewegt sich der Druckstift 19 nach innen und hebt die Kugel 7 von ihrem Sitz ab, so daß das Fluid durch die Längsbohrung 18 fließen kann, wo ein freier Raum zwischen der _Jn zylindrischen Wandung dieser Bohrung und dem prismatischen Druckstift 19 vorhanden ist, bzw. bei Verwendung eines Hohlstiftes durch dessen Bohrung.

Das Betätigungsorgan 21 ist durch den O-Ring 27 abgedichtet, der verhindert, daß das Fluid das Gewinde j,

22 erreicht. In der äußeren Stellung des Betätigungsorgans 21 und durch dessen Bewegung wirkt der O-Ring als Radialabdichtung, wie sie gewöhnlich für bewegliche Teile benutzt wird, aber wenn das Betätigungsorgan 21 seine innerste Stellung erreicht hat, ergibt sich eine unbewegliche Axial/Radial-Dichtung, indem der O-Ring 27 durch den Polytetrafluoräthylen-Ring 26 zusammengedrückt wird, wobei dessen sehr geringe Materialreibung eine Rotation gegen die Axialfläcne des Betätigungsorgans erlaubt, so daß der O-Ring 27 gegen Ende des Zuschraubens nicht überbeansprucht wird. Das Betätigungsorgan 21 soll während der Benutzungsdauer des Ventils in seine innerste Stellung geschraubt werden, wodurch der eine höhere Sicherheit bietende unbewegliche O-Ring 27 während der relativ langen Meßdauer benutzt werden kann. Im Gegensatz hierzu wird während der relativ kurzen Zeiten des Ein- und Ausschraubens die weniger sichere Gleitdichtung in Form des PTFE-Rings 26 benutzt.

Aus der Längsbohrung 18 wird das Fluid durch die Bohrung 28 zu der Entlüftungsvorrichtung 15 bzw. dem Meßinstrument 16 geleitet. Damit ein genaues Meßergebnis erzielt wird, ist das apparaturseitige Kupplungsteil I vor der Messung durch die Entlüftungsvorrichtung 15 zu entleeren. Wie bereits erwähnt, kann das System auch gefüllt oder entladen werden, wenn die Entlüftungsvorrichtung 15 durch ein geeignetes Absperrorgan ersetzt wird. Nach der Beendigung der Messung wird das Betätigungsorgan 21 nach außen geschraubt, so daß die Kugel 7 sich unter der Einwirkung der Spannfeder 8 in ihren Sitz legt. Die Muffe 38 wird nun in ihre ausgerückte Stellung gebracht, die in der Zeichnung dargestellt ist. Dann wird der Stellring 37 zurückgezogen. iO daß die Kugeln 34 aus der ringförmigen Verschlußfläche 13 heraustreten können und das apparaturseitige Kupplungsteil 1 abgenommen werden kann. Da der Hauptteil des Durchganges durch das Kupplungsteil 1 durch einen kleinen Raum zwischen dem Druckstift 19 und der Längsbohrung 18 gebildet ist, wird nur eine sehr geringe Menge Fluid bei jeder Anbringung des Kupplungsteils 1 verlorengehen.

In Abwandlung des dargestellten Ventils können beispielsweise die erwähnten O-Ringc durch andere Arten von Dichtungen ersetzt werden, beispielsweise durch Dichtringe mit X-Profil.

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lösbare Schnellkupplung zum Anschluß von Apparaturen, insbesondere Meßapparaturen an Leitungs- bzw. Behältersysteme mit unter Druck stehenden Fluiden, bei der das dem Leitungssystem zugeordnete Kupplungsteil ein selbstschließendes Ventil mit einem unter Federkraft gegen einen Sitz drückenden Ventilkörper aufweist und bei der das einem Anschlußstück zugeordnete Kupplungsteil eine Bohrung zur Weiterleitung des Fluids an die Apparatur und eine Betätigungsvorrichtung zum Öffnen des Ventils mit einem in der Bohrung angeordneten, im Querschnitt prismenförmigen Druckstift und mit einem von außen zugänglichen, is mit einer Dichtung gegen Fluidaustritt gesicherten Drehgriff zur axialen Verschiebung des Druckstiftes gegen den Ventilkörper aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

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a) der Ventilkörper (7) ist als Kugel ausgebildet:

b) der Druckstift (19) ist durchgehend von prismatischem Querschnitt;

c) der Druckstift (19) ist mit möglichst geringem Spiel in der Bohrung (18) geführt;

d) der Drehgriff (21) sitzt in einem Gewinde (22) in axialer Verlängerung des Druckstiftes (19);

e) die Dichtung (27) am Drehgriff (21) besteht aus einem in einem Ringrsum angeordneten Dichtungsring mit beidseitig radialer Anlage, wobei der Ringraum durch eine gestufte Bohrung im Anschlußstück (14) und durch einen in diese einfassenden, entsprechend gestuften, zylindrischen Ansatz (25) am Drehgriff (21) gebildet ist;

f) der Drehgriff (21) ist so ν it einschraubbar, daß die Dichtung (27) von den Stirnflächen des Ringsraumes zusammengepreßt wird.