DE2706323C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungskupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Lei­ tungskupplungen sind an sich bekannt (SE-AS 3 79 582).

Beim Zusammenstecken der beiden Kupplungsteile einer solchen Leitungskupplung schiebt der Steckerteil mit seinem konkav gekrümmten Absatz einen Teil des Leitungsmediums innerhalb des Hülsenteils vor sich her. Dieser Teil des Leitungsmediums bleibt in der Endphase des Zusammensteckens, soweit er nicht über ein Ventil wie beispielsweise an dem ersten Dichtungsring vorbei entweichen kann, in dem Ring­ raum innerhalb der beiden Kupplungsteile zwischen den bei­ den Dichtungsringen eingeschlossen, sobald der erste Dich­ tungsring mit dem vorderen Teil des Steckerteils in satte Berührung gelangt.

Dabei kann es vorkommen, daß der Raum der zweiten Ringnut vor dem zweiten Dichtungsring schon mit Leitungs­ medium gefüllt ist, und der zweite Dichtungsring an der in Einsteckrichtung hinteren Wand der ihn aufnehmenden Ringnut anliegt, wenn der das Leitungsmediumkissen begrenzende dichte Abfluß des hohlzylindrischen Spaltes an dem ersten Dichtungsring entsteht. Das hat zur Folge, daß das eingeschlossene Leitungsmediumkissen ein Zusammen­ stecken der beiden Kupplungsteile bis in die endgültige Kupplungslage verhindert oder zumindest erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lei­ tungskupplung der eingangs genannten Gattung so zu ver­ bessern, daß ohne Erschwerung des Zusammensteckens der beiden Kupplungshälften, Steckerteil und Hülsenteil, eine besonders gute und auch erschütterungssichere Ab­ dichtung für einen besonders großen Bereich unterschied­ licher Drücke des Leitungsmediums erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch wird er­ reicht, daß bei entsprechend großem Ringspalt zwischen Stecker- und Hülsenteil der sich noch aufbauende Druck des Leitungsmediumskissens relativ geringfügig ist und daher keine besonders große Gesamtlänge der den zweiten Dichtungsring aufnehmenden Ringnut - und damit Gesamt­ länge der Leitungskupplung - erfordert, um dennoch eine Bewegungsreserve für den zweiten Dichtungsring nach rück­ wärts zu haben, wobei der von dem zweiten Dichtungsring begrenzte, dem hohlzylindrischen Spalt benachbarte Teil des Raumes dieser Ringnut in der endgültigen Kupplungs­ lage von Hülsen- und Steckerteil das gesamte, nicht in dem hohlzylindri­ schen Spalt verbleibende eingeschlossene Leitungsmedium­ kissen aufzunehmen vermag.

Die radiale Breite des Spaltes zwischen Stecker- und Hül­ senteil beträgt vorzugsweise 0,01-0,3 mm, während die radiale Tiefe der zweiten Ringnut so bemessen wird, daß der sich in der endgültigen Kupplungslage von Stecker- und Hülsenteil ergebende Abstand zwischen dem Boden der zweiten Ringnut und der Mantelfläche des Steckerteils um 4-25%, vorzugsweise 8-16% kleiner ist als die Brei­ te des Querschnitts des zweiten Dichtungsrings, insbeson­ dere eines O-Ringes, wenn dieser entspannt ist.

Vorzugsweise weist der hohlzylindrische Spalt einen oder mehrere Kanäle in Form von einer oder mehreren Nuten in der Innenwand des Hülsenteils auf. In einer besonders vorteil­ haften Ausführung ist die Nut bzw. sind die Nuten als Spiralnuten ausgebildet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen bei­ spielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung (ausschnittsweise) einer Leitungskupplung in der endgültigen Kupplungslage,

Fig. 2 eine schematische Skizze zur Erläuterung der Funktion des zweiten Dichtungsrings in der zweiten Ringnut beim Einschieben des Stecker­ teils in das Hülsenteil,

Fig. 3 eine ähnliche schematische Skizze zur Erläute­ rung der Funktion in einer späteren Phase des Zusammensteckvorganges,

Fig. 4 eine schematische Skizze zur Erläuterung der Funktion des ersten Dichtungsringes in der Endphase des Zusammensteckens und

Fig. 5 eine besondere Ausführungsform des Hülsenteils von Fig. 1 ausschnittweise in einem größeren Maßstab.

In Fig. 1 befinden sich die beiden Kupplungshälften, der Hülsenteil 1 und der Steckerteil 2 im zusammengesteckten Zustand in ihrer endgültigen Kupplungslage. Der Stecker­ teil ist in den Hülsenteil mit seinem hohlzylindrischen Ende 3 eingesteckt, das an seinem vorderen Ende eine im Falle dieses Ausführungsbeispiels konische Abdichtungsflä­ che aufweist, die mit einer konischen Abrundung an die zylindrische Mantelfläche des Teiles 3 angrenzt und an ihrem oberen oder vorderen Ende mit einer Schrägfläche 7 an die Endfläche 6 des Steckerteils grenzt. An seinem entgegenge­ setzten Ende erweitert sich der zylindrische Mantel 4, in­ dem er über eine Schrägfläche oder eine konkave Abrundung 9 in einen Teil 8 größeren Durchmessers übergeht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten endgültigen Kupplungslage sind die beiden Kupplungshälften 1, 2 in an sich bekannter Weise durch (hier nicht dargestellte) Sperrorgane aneinan­ der verriegelt, die beispielsweise aus Verriegelungskugeln, Schließringen od. dgl. bestehen können.

Zur gegenseitigen Abdichtung der Kupplungshälfte sind zwei Dichtungsringe 10, 11 hintereinander angeordnet. Die Dich­ tungsringe, die wie üblich aus einem Kunststoff wie Nitril, Witon od. dgl. bestehen können, sind in je einer Ringnut 13 bzw. 14 an der Innenfläche des Hülsenteils 1 gelagert. Der Hülsenteil weist eine der Stirnfläche 6 des Stecker­ teils überstehende Endfläche 15 auf. Beide Flächen 6 und 15 sind durch einen Spalt 16 getrennt, über welchen ein Leitungsmedium vom Innern der Leitungskanäle 17, 18 aus auf den ersten Dichtungsring 11 einwirken kann.

In der gezeigten Kupplungsendlage beider Kupplungshälften wird der erste Dichtungsring 10 in radialer und auch in axialer Richtung so zusammengedrückt, daß er den hohlzylindri­ schen Spalt 19 zwischen Stecker- und Hülsenteil wirksam abdichtet. Die konkave Rundung 5 und die unteren Teile der Abdichtungsfläche 4 bilden zusammen mit der unteren Endwand der Ringnut 13 einen Sitz für den ersten Dich­ tungsring, in dessen Bereich der Ringspalt endet.

Die zweite Ringnut 14 ist in axialer Richtung wesentlich länger als der zweite Dichtungsring 11, auch wenn dieser wie dargestellt durch radiale Pressung eine Verformung seines Querschnitts erfahren hat. Die zweite Ringnut 14 ist an ihrer oberen Endwand mit einer Abschrägung 20 ver­ sehen.

Fig. 2 zeigt noch deutlicher die Lage des zweiten Dichtungs­ rings 11 in der zweiten Ringnut 14. Aus einer Ausgangslage, die mit voll gezeichneten Linien dargestellt ist, wird der zweite Dichtungsring 11 beim Einstecken des Steckerteils 2 durch dessen Randkante 21 axial nach oben verschoben, bis er an die innere Endwand 22 der Ringnut stößt, wobei er die gestrichelt gezeichnete mit 11′ bezeichnete Lage einnimmt. Diese Lage wird während der weiteren Einschub­ bewegung des Steckerteils beibehalten. Die Abschrägung 20 verhindert einen unerwünschten Einfluß auf den zweiten Dichtungsring während der Steckerteil auf ihm entlang gleitet.

Nachdem der Steckerteil mit seinem Ansatz 21 den Dichtungs­ ring 11 und die Ringnut 14 passiert hat, wird er in Richtung auf den ersten Dichtungsring 10 weiterbewegt. Dabei entsteht ein Leitungsmediumkissen 23 an dem Ansatz 21, weil sich ein Teil des Mediums zwischen den sich gegenüberstehenden Wän­ den von Stecker- und Hülsenteil befindet und/oder weil irgend­ welche (hier nicht dargestellte) Ventile in dem Stecker- oder Hülsenteil beeinflußt werden und eine Verbindung zu (gleich­ falls nicht dargestellten) Anschlußleitungen, an welche der Stecker- bzw. Hülsenteil voraussetzungsgemäß angeschlossen sein kann, zu öffnen beginnen. Das Mediumkissen kann auch Fette oder andere Schmiermittel enthalten, die an den be­ treffenden Teilen vorhanden sein können. Das Mediumkissen 23 wird also vor dem Ansatz 21 hergeschoben und bewegt sich in der mit dem Pfeil 24 angegebenen Richtung.

Während sich das vordere Ende des Steckerteils in Richtung auf den ersten Dichtungsring 10 bewegt, kann das Leitungs­ medium an dem Dichtungsring 10 solange vorbeifließen, bis die Abdichtungsfläche 4 des Steckerteils den ersten Dich­ tungsring abdichtend berührt. Danach ist - wie in Fig. 4 dargestellt - ein Leitungsmittelkissen 23 in einem Raum unter dem ersten Dichtungsring 10 eingeschlossen. Dieser Raum wird von Teilen der Abdichtungsfläche 4, deren konkav gekrümmten Teil 5 und einem Teil 25 der Innenwand 12 des Hülsenteils 1 gebildet. Die Länge des Teils 25 ist mit a bezeichnet. Durch die Kraft, mit der Stecker- und Hülsen­ teil zusammengedrückt werden, wird das Leitungsmittelkissen in den Spalt 19 in Pfeilrichtung 26, d. h. in Richtung zu der zweiten Ringnut 14 nach unten gepreßt. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, in der die Bewegungsrichtung des Lei­ tungsmediumkissens mit 26′ bezeichnet ist.

Solange das Leitungsmedium an dem ersten Dichtungsring 10 in Richtung der Einschubbewegung des Steckerteils vor­ beifließen kann, nimmt der radial zusammengedrückte zweite Dichtungsring die in Fig. 3 mit 11′ bezeichnete Lage ein. Sobald aber das Leitungsmittelkissen 23 durch die den Stecker- und Hülsenteil ineinanderdrückende äußere Kraft nach hinten bzw. unten gepreßt wird, wird der zweite Dichtungs­ ring aus der Lage 11′ in die Lage 11 verschoben, wobei der oberhalb des zweiten Dichtungsrings befindliche Teil des Raumes der Ringnut 14 den überschüssigen nicht in dem Ring­ spalt 19 verbleibenden Teil des Leitungsmittelkissens auf­ nimmt.

Um die axiale Verschiebung des zweiten Dichtungsringes 11 innerhalb der zweiten Ringnut 14 längs des zylindrischen Außenmantels 3 des Steckerteils möglich zu machen, muß die zweite Ringnut eine solche radiale Tiefe d in dem Hülsenteil 1 erhalten, daß der radiale Abstand b zwischen dem Boden 27 der zweiten Ringnut und der Mantelfläche des Steckerteils merklich kleiner ist als die radiale Breite c des Querschnittes des entspannten Dichtungsrings 11, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Abstand b soll um 4-25% kleiner sein als die Breite c, und zwar vor­ zugsweise um 8-16% kleiner. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist angenommen, daß der Durchmesser des Zylindermantels 3 des Steckerteils 12,0 mm und der Durch­ messer der Ringnut an deren Boden 27 16,6 mm beträgt, woraus sich eine Größe des Abstandes b von 2,3 mm ergibt. Der aus einem Kunststoff wie Nitril, Witon od. dgl. bestehende zweite Dichtungsring 11 hat bei dem Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser von 11,91 mm und eine Breite seines in diesem Fall kreisrunden Querschnitts im entspannten Zustand c von 2,62 mm. Demgemäß ist die Strecke b um 12,2% kleiner als die Strecke c. Bei diesem Ausführungs­ beispiel ist für den zweiten Dichtungsring die Shore-Här­ tezahl 70 gewählt. Aufgrund der Abmessungen von Stecker- und Hülsenteil erhält der Spalt 19 eine Breite von 0,025 bis 0,1 mm mit aktuellen Toleranzen. Gemäß der Erfindung soll die Spaltbreite im Bereich von 0,01 bis 0,3 mm liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,025 bis 0,12 mm. Der Winkel α der Konizität der Dichtfläche 4 beträgt bei dem Ausführungsbeispiel 20°. Er kann aber verschiedene Werte, vorzugsweise etwa in dem Bereich von 5-20° auf­ weisen. Die Strecke a beträgt bei dem Ausführungsbeispiel etwa 0,5 mm. Er kann aber Werte zwischen 0,2 und 2,7 mm aufweisen. Der zweite Dichtungsring 11 ragt im entspannten Zustand mit etwa ¼ seiner Breite aus der zweiten Ring­ nut 14 hervor. Im entspannten Zustand kann der zweite Dichtungsring mit seinem Außendurchmesser wahlweise ent­ weder mit dem Innendurchmesser des Bodens 27 der zweiten Ringnut übereinstimmen oder in der zweiten Ringnut einge­ spannt sein, derart, daß sein Außendurchmesser beispiels­ weise bis zu 0,1 bis 0,4 mm größer ist als der Innendurch­ messer des Ringnutbodens 27. Der erste, gleichfalls aus einem Kunststoff wie Nitril, Witon od. dgl. mit der Shore- Härtezahl 10 hergestellte Dichtungsring 10 ist so ausge­ bildet und angeordnet, daß er die Abdichtung bei dem oben angegebenen Wert bzw. einem in dem angegebenen Wertbereich liegenden Wert für die Strecke a bewirkt. Querschnittsform und/oder Größe sowie Innendurchmesser des ersten Dichtungs­ ringes 10 sind im übrigen dem Steckerteil angepaßt. Im Falle des Ausführungsbeispiels beträgt der Innendurchmesser 9,92 mm und die Querschnittsbreite 2,62 mm. Der erste Dich­ tungsring 10 ist so bemessen und angeordnet, daß sein Halb­ messer im wesentlichen der radialen Tiefe der ersten Ring­ nut entspricht.

Das Volumen der zweiten Ringnut soll demjenigen des unter dem ersten Dichtungsring eingeschlossenen Leitungsmedium­ kissens, soweit dieses nicht in dem Ringspalt verbleibt, angepaßt sein. Dafür ist es wichtig, daß das eingeschlossene Leitungsmediumkissen den verbleibenden Raum bis zu höchstens 90% ausfüllt (nachdem das Volumen des zweiten Dichtungs­ rings abgerechnet ist). Dabei beträgt der Füllungsgrad vor­ zugsweise 50-70% (abweichend von den Abmessungsproportio­ nen von Fig. 3, denen der maximale Füllungsgrad zugrunde­ gelegt ist). Die axiale Länge der zweiten Ringnut 14 soll die Länge des radial zusammengepreßten zweiten Dichtungs­ rings um 0,3-2,7 mm überschreiten. Dann können die Kupplungshälften, Stecker- und Hülsenteil, mit verhältnis­ mäßig kleinem Kraftaufwand ineinandergesteckt werden.

Eine Leitungskupplung mit Vorrichtung der hier beschriebenen Art eignet sich vor allem zur Verwendung mit Leitungen für Hydrauliköl, aber auch für andere kompressible oder nicht kompressible Leitungsmedien, wie beliebige Flüssigkeiten, Luft oder Gase. Bei besonders zähflüssigen Leitungsmedien läßt sich erfindungsgemäß der Durchgang des eingeschlosse­ nen Mediums von der ersten Ringnut über den Ringspalt zu der zweiten Ringnut, insbesondere auch, wenn Schmierfett darin enthalten ist, durch eine oder mehrere durchgehende Nuten in der Innenwand des Hülsenteils erleichtern. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist Fig. 5 gezeigt. Dabei ist eine durchgehende Spiralnut 28 in der Innenwand des Hülsenteils vorgesehen. Stattdessen können aber auch eine oder mehrere senkrechte Nuten in der Innenwand des Hülsenteils vorhanden sein. Die Größe des Nutquerschnitts wird in Abhängigkeit von der Zähigkeit des vorhandenen Mediums gewählt.

Mit Hilfe der Erfindung lassen sich die zum Zusammenstecken der Kupplungshälften aufzuwendenden äußeren Kräfte verhält­ nismäßig klein halten. Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind nicht auf die hier im ein­ zelnen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen, die lediglich Beispiele sind, beschränkt.

Claims (4)

1. Leitungskupplung mit einem Stecker- und einem Hülsenteil, die durch mindestens zwei in Ringnuten in der Innenfläche des Hülsenteils gelagerte hintereinander angeordnete Dichtungs­ ringe gegenseitig abgedichtet sind, von denen der erste Dichtungsring mit einer am vorderen Ende des Steckerteils vorgesehenen, einen klei­ neren Durchmesser als die zylindrische Mantel­ fläche des Steckerteils aufweisenden, vorzugs­ weise schrägen Dichtungsfläche zusammenwirken kann, die mit einem konkav gekrümmten Absatz an die zylindrische Mantelfläche des Stecker­ teils angrenzt, der zusammen mit einer Teil­ fläche der ersten Ringnut einen Sitz für den ersten Dichtungsring bildet, so daß der erste Dichtungsring in der Endphase des Zusammen­ steckens von Steckerteil und Hülsenteil teil­ weise axial und teilweise radial zusammenge­ drückt wird und in der endgültigen Kupplungs­ lage eine wirksame Abdichtung des oberen Endes des hohlzylindrischen Spaltes durch die Pressung des ersten Dichtungsringes gegen den erwähnten Sitz bewirkt, und mit einer den zweiten Dich­ tungsring aufnehmenden Ringnut in dem Hülsenteil, die in axialer Richtung länger bemessen ist als der zweite Dichtungsring, so daß dieser in seiner Ringnut zunächst beim Zusammenstecken von Stecker- und Hülsenteil in der einen und danach unter Einwirkung des in dem hohlzy­ lindrischen Spalt eingeschlossenen Leitungsmediumskis­ sens in der entgegengesetzten Richtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des hohl­ zylindrischen Spalts (19) zwischen Stecker- und Hülsen­ teil (1, 2) so groß bemessen ist, daß der Durchfluß des Leitungsmediums während des Zusammensteckens beider Teile nur geringem Widerstand begegnet, und daß die axiale Länge der zweiten Ringnut (14) um soviel größer ist als die des zweiten Dichtungsringes (11) in dessen radial zusammengepreßtem Zustand, daß der beim Zusammen­ stecken von Stecker- und Hülsenteil zunächst nach vorn geschobene zweite Dichtungsring durch den Druck des Leitungsmediumskissens allenfalls um 90%, vorzugs­ weise um 50 bis 70%, der Ringnutlänge zurückgedrängt wird.

2. Leitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des Spaltes (19) zwischen Stecker- und Hülsenteil zwischen 0,01 und 0,3 mm be­ trägt und die zweite Ringnut (14) eine solche ra­ diale Tiefe (d) hat, daß der sich in der endgülti­ gen Kupplungslage von Stecker- und Hülsenteil er­ gebende Abstand (b) zwischen dem Boden (27) der zweiten Ringnut und der Mantelfläche des Stecker­ teils um 4-25%, vorzugsweise 8-16%, kleiner als die Breite (c) des Querschnitts des zwei­ ten Dichtungsrings bei dessen entspannten Zustand ist.

3. Leitungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spalt (19) einen oder mehrere Kanäle in Form einer oder mehrerer Nuten in der Innenwand (12) des Hülsenteils (1) aufweist.

4. Leitungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut bzw. Nuten als Spiralnuten (28) ausgebil­ det sind.