DE2712117B1 - Schnellverschlusskupplung fuer Hydraulikleitungen - Google Patents

Description

• Unbefriedigend bei derartigen Kupplungen erscheint, daß in der Öffnungsstellung das nicht an einem festen Anschlag atgestützte Verschlußstück gewissermaßen schwimmend gelagert ist und in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, insbesondere bei auftretenden Druckstößen, Axialbewegungen über seine einfache Öffnungsstellung hinaus ausführen kann, denen das Verschlußstück der anderen Kupplungshälfte naturgemäß folgt. Dadurch treten bei der anderen Kupplungshälfte Veränderungen des Öffnungscluerschnittes und damit unerwünschte Änderungen der Strömungsverhältnisse in der Kupplung ein. Unter extremen Betriebsbedingungen kann es sogar zum Zuschlagen des Ventils kommen, mit der Folge einer vollständigen Blockierung des gesamten Hydrauliksystems.
• Es sind zwar schon vielfältige Versuche angestellt worden, die Gefahr des unerwünschten Schließens derartiger Ventile unter extremen Einsatzbedingungen zu beseitigen, bisher jedoch ohne wirklichen Erfolg. So ist insbesondere schon der Versuch unternommen worden, die Schließfedern der beiden Kupplungshälften aufeinander abzustimmen und die Verschlußstücke und/oder den Bereich der Ventilsitze strömungsgünstig so zu gestalten, daß das über den doppelten Öffnungshub axial verschiebbare Verschlußstück nach dem Öffnen der Kupplung jedenfalls in dem in Betracht kommenden Betriebsbereich in einer stabilen Öffnungslage gehalten wird. Diese Versuche sind indessen unbefriedigend insofern verlaufen, als zwar im Normalbetrieb eine gewisse Betriebssicherheit erreicht werden konnte, jedoch bei extremen Einsatzbedingungen ein plötzliches Schließen unter Last zu beobachten war.
• Ausgehend von dem obenerläuterten Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, derartige Kupplungen dahingehend zu verbessern, daß sie ohne Beeinträchtigung ihrer Kuppelbarkeit bei Druckbeaufschlagung einer Hälfte auch bei Druckstößen und Umkehrungen der Strömungsrichtung nicht in Schließstellung gelangen können. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Danach handelt es sich bei der Erfindung darum, daß die Kupplungshälfte, deren Verschlußstück den doppelten Offnungshub ausführen kann, mit einem Sperrmittel für das Verschlußstück ausgerüstet ist, welches Sperrmittel infolge axialer Verschiebung des Verschlußstücks über den einfachen Öffnungshub hinaus in Sperrbereitschaft und nach dem Rückführen des Verschlußstücks in seine dem einfachen Ventilhub entsprechende Öffnungslage in eine den Ventilhub auf diese Öffnungsstellung begrenzende Anschlagposition gelangt, beim Entkuppeln der Kupplungshälften jedoch in seine den doppelten Ventilhub erneut zulassende Ausrücklage zurückbewegt wird. Es handelt sich bei der Erfindung mithin darum, daß der genannten Kupplungshälfte ein bewegbarer Anschlag für das VersOlußstück zugeordnet ist, der im Bedarfsfalle den Offnungshub des Verschlußstücks in der normalen ffnungslage begrenzt und eine Überschreitung dieses Offnungshubes verhindert, welche eine Bewepag des Verschlußstücks der anderen Kupplungshãlfte in Schließnchtun,g nach sich ziehen würde.
• In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.
• An Hand der Zeichnungen sollen nachstehend der Aufbau und die Funktionsweise einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnellverschlußkupp.
• lung erläutert werden. In schematischen Längsschnittansichten zeigt Fig. 1 die beiden Hälften der Kupplung im entkuppelten, jedoch teilweise ineinandergesteckten Zustand unmittelbar vor dem Kuppeln oder nach dem Entkuppeln, Fig. 2 die Schnellverschlußkupplung mit ineinandergesteckten und in dieser Kupplungslage verriegelten Kupplungshälften, von denen die eine hälfte druckbeaufschlagt und die andere drucklos ist, Fig. 3 die Kupplung in einer Ansicht wie Fig. 2, jedoch beide Kupplungshälften unter Druckbeaufschlagung und demzufolge mit den Verschlußstücken in den ffnungsstellungen und die Fig. 4a bis f in schematischen Ansichten verschiedene Positionen des ausrückbaren Anschlags der einen Kupplungshälfte zur Begrenzung des Verschlußstückhubes in der Öffnungsstellung.
• Die in den Fig. 2 bis 3 veranschaulichte Schnellverschlußkupplung besteht aus einem Steckerventil 10 und einem Muffenventil 11, die unbeschadet ihrer teilweise voneinander abweichenden Bauarten nachstehend auch als Kupplungshälften bezeichnet werden.
• Inder in den Fig. 2 und 3 gezeigten Kupplungslage ist das Steckerventil 10 in den einseitig offenen Hülsenteil 12 des Muffenventils 11 eingeschoben und mittels der Sperrkugeln 13, die in eine umlaufende Nut 14 des Steckerventils eingreifen und durch eine auf dem Gehäuse des Muffenventils verschiebbar aufgenommene Hülse 15 in ihren Verriegelungslagen gehalten sind. Abgestützt ist die Hülse in axialer Richtung mittels einer zwischen der ihr und dem Gehäuse des Muffenventils verspannten Feder 16. Bei einer axialen Verschiebung der Hülse 15 gegenüber dem Muffenventil können, je nach Verschieberichtung der Hülse 15, die Arretierungskugeln 13 in eine der umlaufenden Ringnuten 17, 18 der Hülse 15 radial ausweichen, in welchen Lagen das Kuppeln bzw. Entkuppeln der beiden Kupplungshälften gelingt, wobei der die Ringnut 14 des Steckerteils vorderseitig begrenzende Rand den Bereich der Arretierungskugeln passieren kann. Die Abdichtung zwischen dem Muffenteil und dem Steckerteil vermittelt eine im Hülsenabschnitt 12 aufgenommene Ringdichtung 19. Insoweit halten sich die Kupplungshälften im Rahmen des Standes der Technik und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
• Beide Kupplungshälften sind mit in axialer Richtung beweglich geführten und durch Schließfedern in Schließrichtung belasteten Verschlußstücken versehen. So besitzt das Steckerventil Lß ein Verschlußstück 25 in Form eines Ventilkegels, von dem sich ein Führungszapfen 26 in das Ventil hinein erstreckt.
• Aufgenommen ist dieser Führungszapfen von einer Führungshüise 27, die in bekannter Weise mittels sich durch den ringförmigen Strömungskanal hindurcherstreckender Flügel s im Gehäuse des Steckerventils ortsfest angeordnet ist. Zwischen diesen Flügeln Ba und der Rückseite des Ventilkegels erstreckt sich eine vorgespannte Schließfeder 29, weiche den mit einer umiadenden Dichtung 30 versehenen Ventilkegel in Anlage an eine kegelige Dichtfläche 21 im Gehäuse des Steckerventils drückt. Im übrigen besitzt das als Ventilkegel ausgebildete Verschlußstück 25 einen Kegelkopf 32, der bei in Schließlage befindlichem Verschlußstück über die Endfläche des Steckerventüs hinausragt.
• Hinsichtlich der Verschlußstück-Gestaltung ist das Muffenventil 11 im wesentlichen gleichartig mit dem Steckerventil aufgebaut. Bei dem Verschlußstück 35 handelt es sich wiederum um einen Ventilkegel, von dem sich ein Führungszapfen 36 in das Ventil hinein erstreckt. Dieser Führungszapfen ist ebenfalls in einer Führungshülse 37 längsverschieblich aufgenommen, die wiederum mittels sich radial durch den Strömungskanal hindurcherstreckender Flügel 38 im Gehäuse des Muffenteils ortsfest angeordnet ist. Zwi- schen den die Führungshülse 37 tragenden Flügeln und der Rückseite des Verschlußstücks erstreckt sich eine vorgespannte Schließfeder 39, die das Verschlußstück in Schließrichtung belastet und bei getrennten Kupplungshälften in der in Fig. 1 ersichtlichen Weise in Schließlage hält. In dieser Schließlage befindet sich eine umlaufende Dichtung 40 des Ventilkegels in dichtender Anlage an einer inneren Kegelfläche 41 des Muffenventils, während ein sich auf der vom Führungszapfen 36 entfernten Seite vom Ventilkegel forterstreckender Kegel kopf 42 in den vom Hülsenteil 12 umschlossenen Raum hineinragt.
• Der Hub S des Steckerventils ist durch die vordere Stirnseite 33 der den Führungszapfen 26 längsverschieblich aufnehmenden Führungshülse 27 begrenzt.
• Demgegenüber befindet sich bei dem Muffenventil die entsprechende Stirnseite 43 der Führungshülse 37 in einem doppelt so großen Abstand von der Rückseite des Verschlußstücks 3S, so daß letzteres einen doppelt so großen Hub wie das Verschlußstück 25 im Steckerventil ausführen kann. Im übrigen hat die Schließfeder 39 des Muffenventils größere Härte als die Schließfeder 29 im Steckerventil.
• Auf der vom Verschlußstück 35 entfernten Seite erstreckt sich vom Führungszapfen 36 ein Zapfen 44 mit verringertem Durchmesser fort, der in einem Kopf 45 endet. Im Bereich dieses Zapfens 44 ist in der Führungshülse 37 eine Sperrhülse 46 verschieblich aufgenommen. Diese Sperrhülse 46 besitzt auf der dem Führungszapfen 36 zugewandten Seite eine Schrägfläche 47 und umschließt den Zapfen 44 mit Spiel 48.
• Die Sperrhülse 46 weist einen etwas größeren Durchmesser auf als der Führungszapfen 36 und unterstützt in der in Fig. 1 gezeigten Schließanlage des Muffenventils einen Sperrbolzen 50, der in einer Querführung 51 des Muffenventils bewegbar aufgenommen und mittels einer gegenüber dem Gehäuse des Muffenventils verspannten Druckfeder 52 in Anlage an der Sperrhülse 46 gehalten ist. Der Abstand zwischen der dem Führungszapfen 36 zugewandten Seite des Sperrbolzens 50 und einem den Führungszapfen 36 begrenzenden Absatz 53 ist gleich dem einfachen Öffnungshub s.
• Beim Kuppeln der beiden KUpplungshälften treffen die Ventilkegelköpfe 32, 42 der beiden Verschlußstücke 25, 35 aufeinander. Es ist dSvon auszugehen, daß das Steckerventil mit einer unter Strömungsmitteldruck stehenden Hydraulikleitung verbunden ist, während sich das Muffenventil an einer drucklosen Hydraulikleitung befindet. Infolge der rückseitigen Ström ungdruckmittelbeaufschlagung des Verschlußstücks 25 im Steckerventil sowie der Belastung dieses Verschlußstücks durch die Schließfeder 29 überwiegt die auf dieses Verschlußstück wirkende Schließkraft und beim Kuppeln der beiden Hälften wird das allein von der Schließfeder 39 in Scbließrichtung belastete Verschlußstück 35 um den zweifachen Öffnungshub axial verschoben. Dies zeigt Fig. 2.
• Bei dieser Axialverschiebung des Verschlußstücks 35, die durch die Pfeile 54 in den Fig. 4a bis 4c angedeutet ist, trifft etwa nach Ausführung des einfachen Öffnungshubes die rückseitige Stirnkante 53 des Führungszapfens auf die Sperrhülse 46, worauf diese aus ihrer den Sperrbolzen 50 unterstützenden Lage in Öffnungsrichtung des Verschlußstücks 35 axial verschoben wird. Die Sperrstellung der Sperrhülse verdeutlicht Fig. 4a, während Fig. 4b den Beginn der Mitnahme der Sperrhülse 46 und Fig. 4c die Verschiebung der Sperrhülse aus der in Fig. 1 ersichtlichen Sperrstellung zeigt. Die Axialerstreckung der Schrägfläche 47 der Sperrhülse 46 ist geringer als die Breite des Sperrbolzens 50. Insofern gelangt während der Mitnahme der Sperrhülse aus der den Sperrbolzen 50 unterstützenden Lage der Mantel des Führungszapfens 36 unter den Sperrbolzen, bevor dieser seine Unterstützung durch die Sperrhülse 46 verliert. In der in Fig. 2 veranschaulichten Kupplungsstellung, die Fig. 4c entspricht, hat sich der Sperrbolzen 50 auf den Führungszapfen 36 des Verschlußstücks 35 abgesenkt, wie Pfeil 55 in Fig. 4b zeigt, und das Verschlußstück befindet sich in einer dem zweifachen Ventilhub entsprechenden Öffnungsstellung.
• Wenn nun das Muffenventil 11 mit Strömungsmit teldruck beaufschlagt wird, erfolgt ein Ausgleich der rückseitigen Strömungsdruckmittelbeaufschlagung des steckerseitigen Verschlußstücks 25 und beide Verschlußstücke, die mit ihren Köpfen 32, 42 aneinander anliegen, gehen unter der dann überwiegenden Wirkung der Schließfeder 39 in eine dem einfachen Ventilhub entsprechende Öffnungsstellung, in der der Hub des Verschlußstücks 25 des Steckerventils 10 durch den von der Stirnseite 33 der Führungshülse 27 vermittelten Anschlag begrenzt wird. Bei dieser Bewegung, welche Pfeil 56 andeutet, bleibt die aus dem Unterstützungsbereich des Sperrbolzens axial verschobene Sperrhülse 46 so lange in Ruhe, bis der Mitnehmerkopf 45 des mit dem Führungszapfen 36 verbundenen Zapfens 44 rückseitig an der Sperrhülse 46 angreift. Zugleich gelangt beim Erreichen einer dem einfachen Ventilhub entsprechenden Öffnungsstellung des Verschlußstücks 35 der Führungszapfen 36 aus dem Unterstützungsbereich des Sperrbolzens 50 und dieser setzt sich nunmehr gemäß Pfeil 57 in Fig. 4d auf den Bolzen 44 auf. Damit hintergreift der Sperrbolzen 50 die rückseitige Stirnfläche 53 des Führungszapfens 36 und arretiert das Verschlußstück 35 in gleicher Weise in seiner Öffnungslage, wie dies durch den Anschlag 33 bei dem Verschlußstück 25 des Steckerventils der Fall ist. Damit liegen beide Verschlußstücke, die sich in ihren Öffnungsstellungen befinden, an festen Anschlägen an. Auftretende Druckstöße im Hydrauliksystem vermögen mithin eine Verschiebung der Verschlußstücke und mithin ein unerwünschtes Schließen der miteinander gekuppelten Ventile nicht auszulösen. Diese Arretierungsstellung veranschaulichen die Fig. 3 und 4d.
• Die zu Die Arretierung des Verschlußstücks 35 in der in Fig. 2 veranschaulichten Öffnungslage gegen eine weitere Axialverschiebung des Verschlußstücks in Öffnungsrichtung, was gleichbedeutend mit einem Schließen des Verschlußstücks 25 im Steckerventil ist, kann nur durch Entkuppeln der beiden Kupplungshälften herbeigeführt werden. Beim Entkuppeln der beiden Kupplungshälften werden beide Verschlußstücke 25, 35 infolge ihrer Belastung durch die Schließfedern 29, 39 (und ggf. durch Strömungsmitteldruck) in ihre Schließlagen bewegt. Bei dieser Axialbewegung des Verschlußstücks 35 in Schließrichtung (gemäß Pfeil 56 in den Fig. 4e und 4f) wird die Sperrhülse 46 aus der in Fig. 4d ersichtlichen Stellung mitgenommen, wobei die vorderseitige Schrägfläche 47 am Sperrbolzen angreift (Fig. 4e) und in Richtung des Pfeils 58 in seine in den Fig. 1 und 4f veranschaulichte Ausrücklage anhebt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schnellverschlußkupplung für Hydraulikleitungen, bestehend aus zwei ineinandersteckbaren und in der Kupplungslage verriegelbaren Kupplungshälften in Form eines Stecker- und eines Muffenventils mit je einem durch Schließfedern in Schließrichtung belasteten und bei getrennten Kupplungshälften in Schließlage gehaltenen Verschlußstück, von denen die eine Kupplungshälfte mit einem den Ventilhub des Verschlußstücks in der Offnungsstellung begrenzenden Anschlag versehen ist, während bei der anderen Kupplungshälfte das Verschlußstück mit einer stärkeren Schließfeder belastet ist und einen Ventilhub gleich dem doppelten Öffnungshub des anderen Verschlußstücks ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshälfte (11), deren Verschlußstück (35) den doppelten Öffnungshub (s) ausführen kann, mit einem Sperrmittel (50) für das Verschlußstück ausgerüstet ist, welches Sperrmittel infolge axialer Verschiebung des Verschlußstückes über den einfachen Öffnungshub hinaus in Sperrbereitschaft und nach dem Rückführen des Verschlußstücks in seine dem einfachen Ventilhub entsprechende Öffnungslage in eine den Ventilhub auf diese Öffnungsstellung begrenzende Anschlagposition gelangt, beim Entkuppeln der Kupplungshälften jedoch in seine den doppelten Ventilhub zulassende Ausrücklage zurückbewegt wird.
2. 2. Schnellverschlußkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrmittel ein in Richtung auf seine Sperrstellung durch Federkraft belasteter Anschlag (50) dient, der bei in der Schließlage befindlichem Verschlußstück (35) in einer Ausrücklage gehalten ist und beim Offenen des Ventils (11) über den der Öffnungsstellung entsprechenden, einfachen Öffnungshub (s) hinaus zur Erzielung der Sperrbereitschaft freigegeben wird.
3. 3. Schnellverschlußkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschiag t) senkrecht zur Vcixhlrrßstückführung (36, 3t bewear ist urd in der Schließlage des Versccli#stiics 9) auf einem relativ zu letzterem bewybaren Cileitstiidc (4 aufsteht, welches Gleitstuck in der F*ibrung des Verschlußstücks axial verschiebbar a#gencnnen und mit diesem in der Weise wirkv«bi#eti ist, daß bei der Hubbewegung des Versclußstücks aus seiner Schließlage das Gleitstück aus seiner den Anschlag in Ausrücklage abstützenden Position verschoben wird, wobei sich der Anschlag auf einer Gleitfläche des Verschlußstücks aufsetzt, und bei einer Rückbewegung des Verschlußstücks von diesem nach Ausführung eines Teilhubs wieder in Richtung seiner Ausgangslage mitgenommen wird, wobei nach dem Erreichen des der Öffnungsstellung entsprechenden einfachen Ventilhubs der Anschlag in eine die Verschlußstückführung (36) hintergreifende Sperrlage einrastet.
4. 4. Schnellverschlußkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Verschlußstück (35) entfernte Stirnseite (53) eines Verschlußstückführungszapfens (36), der in einer Längsführung (37) gleitbar aufgenomnien ist, eini Anschlagfläche bildet, die in der Schließlage des Ventils in einem dem einfachen Öffnungshub (s) des Ventils entsprechenden, axialen Abstand vom Anschlag steht, daß eine Sperrhülse (46), deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser des Führungszapfens ist, als Gleitstück in einer Längsführung verschiebbar aufgenommen ist, durch die sich ein die Sperrhülse mit einem Mitnehmerkopf (45) formschlüssig hintergreifender Mitnehmerbolzen (44) hindurch erstreckt, dessen axiale Länge um das Axialmaß des Anschlags (50) größer ist als die Länge der Sperrhülse.
5. 5. Schnellverschlußkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhülse (46) auf der zum Verschlußstück (35) hinweisenden Seite mit einer den Anschlag (50) bei der Rückbewegung des Verschlußstücks in seine Schließlage unterfahrenden Schrägfläche (47) versehen ist.

   Die Erfindung betrifft eine Schnellverschlußkupplung für Hydraulikleitungen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs t beschrieben ist. Derartige Kupplungen, die aus einem Stecker- und einem Muffenventil mit je einem durch Federkraft in Schließlage beaufschlagten Verschlußstück bestehen, werden beispielsweise zum wahlweisen Ankuppeln von Anbaugeräten bei Nutzfahrzeugen eingesetzt.

   Um das Kuppeln und Entkuppeln einer drucklosen Kupplungshälfte mit einer druckbelasteten Kupplungshälfte zu ermöglichen, ist bei diesen Schneller schlußkupplungen das Verschlußstück der auf der zunächst drucklosen Seite eingesetzten Kupplungshälfte um den doppelten Öffnungshub verschiebbar, während der Öffnungshub des Verschlußstückes der anderen Kupplungshälfte durch einen Anschlag begrenzt wird, an dem sich das Verschlußstück in der ffnungsstellung anlegt. Da das Verschlußstück der auf der Druckseite eingesetzten Knpplungshiilfte durch Federkraft und Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, bleibt dieses Verschlußstück beim Kuppeln in Ruhe und das um den doppelten (Sffnungsbub verschiebbare Verschlußstück der anderen Kupplung hiilfte exfOrt eine über den einfachen Offr ungshub hinausgebende Axialverschiebung. Sobald die beim Kuppeln drucklose Kupplungshälfte mit Strörnun;sdruck beaufschlagt wird, stellt sich ein Druckausgleida zwischen den beiden Verschlußstücken ein und ~riese gelangen unter der Wirkung der Schrießfeder des zu~ nächst um den doppelten Öffnungshub verschobenen Verschlußstückes, die größere Härte als die Schließfeder in der anderen Kupplungshälfte aufweist, in ihre Öffnungsstellungen. Damit ist der Strömungsweg durch eine derartige Kupplung freigegeben.