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Kupplung für flussige oder gasförmige Medien
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Die Erfindung betrifft eine zweiteilige Kapplung fur fiussige oder
gasförmige Medien.
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Es besteht ein starkes Rodürfnis. gesonderte Transportmittel für strömende
Flussigkeiten oder Gase lösbar zu verbinden ; dies gilt insbesondere bei industriellen
Anlagen, wie Rechenautomaten, bei denen ein Künlmittel, z. B. Wasser oder fluorierte
Kohlenwasserstoffe, in flüssigem Zustand die von den inneren Bestandtailen enzeugte
Wärme ableitet. Bei den modernen, aus Moduln konstruierten Anlagen möchte man die
einzelnen Baugruppen leicht verbinden und trennen können. Wekk eine spezielle Anlage
aus einer Anordnung von Moduin aufgebaut ist, müssen in Unterschied zu einem gesonderten,
in sich geschlossenen Kühlsystem für jeden Modul auch Hilfsmittel zum Anschluß und
zum Trennen der Flüssigkeitsdurchlässe zwischen den Modulbaugruppen vorhanden sein.
Falls ein anderes Kühlmittel als Luft angewendet wird, entsteht jedesmal das Problem
von Leckverlusten, wenn solche Kupplungen für Flüssigkeiten oder Gase unterbrochen
werden, oder es kann ein sehr mühevolles Trennverfahren folgen.
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Die Kupplung für Flüssigkeiten und Gass gemäß der Erfindung ist derart
aufgebaut, daß gesonderte Modulbaugruppen leicht verbunden und getrennt werden können,
wobei der größte Teil des Mediums, wenn nicht gar fast alles, auf den Innenraum
der Kupplung und der Modulbaugr@uppen beschränkt wird, mit dem die Kupplung verbunden
wird.
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Die Kupplung tür Flüesigkeiten und Gase ist einsteckbar und arbeitet
auf der Basis einer doppelten Dichtung unter Anwendung eines Einstockkörpers, dessen
mit der Kappe besetzte Röhre neben ihrem Ende Seitenöffnungen aufweist; auf dieser
Röhre ist ein GleitstUck verschiebbar angeordnet und wird von einer Feder gegen
eine Dichtung an diesem mit einer Kappe besetzten Ende der Röhre festgenalten ;
ferner wird erne Hülse mit einer Fassung angewendet, in der sich ssitliche Löchen
neben der Sal@@@@halterung an der Nodulbaugruppe befindun, an der die Rulse angetracht
ist, und ein innerer Koiteii wird mit einer Feder innerhalb der Fassung festgehalten,
damit der Kolben n seiner Lage titer don seitlichen Löchern festgehelten wird. Eine
am Ende des Kolbens befindliche Dichtung verhindert; einen Austritt des Mediums
aus der Fassung der Hülse. Wenn der Einsteckkörper und die Hülse Ineinander eingreifen,
zieht sich der Kolben in die Fassung zurück, und das Gleitstück gleitet auf der
mit der Kappe besetzten Röhre zurUok, wobei die seitlichen Locher und Seitenöffnungen
an der Hülse und am Einsteckkörper freigegeben werden. Sobald die letzteren voneinander
gelöst werden, gleitet das Gleitstück am Einsteckkörper zuerst vorwärts und dichtet
dabei seine Seitenffnungen ab, und dann überdeckt der Kolben in der Hülse deren
Seitliche Löcher In diesem Zeitpunkt bleibt nur eine verschwindend geringe Menge
des Mediums in der Kupplung zurtkok, die innerhalb der Fassung zwischen dem Ende
der mit der Kapp. besetzten Rohre des Einsteckkdrpers und dem Kolben der Hülse enthalten
ist. Wenn die Teile vollstandig voneinander getrennt werden, entweicht aus ihnen
kaum oder gar kein Medium.
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Diese Kupplung ist in vorteilhafter Weise gedrungen bei ziemlich niedrigen
Kosten konstruiert und bietet dem sie durchsetzenden Medium einen sehr geringen
Strömunswiderstand. Ferner hac sie eine betr0Lchtliche Toleranz hinsichtlich einer
manRelnden Seitenausrichtung und ihrer Einsatztiefe, die von äußerster Bedeutung
ist, wenn eine Modulbaugruppe in eine andere Baugruppe eingesteckt wird und mehrere
derartige Kupplungen angewendet erden.
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Ein Ausfü@@@@@g@@ei@@@@e@ @@@ @@@@@@@üg @al in der Ke@@tnang gestall@
@k @@@@d im folgencen dé@@@@ eri@@@@@@ F@ @@@gen Figer 1 einen Q@enset@@fit. "@@
die in einer Eangrappe ange-@r@@h@@ Huise, Figer 2 einen Q@@@@@@hntit @@@@@ @@@en
@@ @@ner M@@@@@gruppe defesi@kten g@@@@@k@ @@@@@@@ die Figuren 3 und @@ fe einen
Quen@@h@ist durch die Huise und den gensteckköeper die vollig ineinender greifen
bzw. seilwaise vonenne@@den gelöst sind.
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wie man aus Gem Querschnitt d@@ch die Hulse in die Figur 1 er.
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kennt, ist die Kupplung für F@hssigkeiten und gnse genäß der Erfindung
an einen Haugruppe 10 montiert, die eine Kammer 18 bildst, in der das Madium stadmen
dann. Die Huise weist eone Fassung 12 auf, die mit Hilfe ven Gewinden 14 und 16
in die Bang@@@@ pe 10 singenchranbt ist, wobel ein 6 föimiger Hing 20, 22 die notwendige
Dientung liefert. Innsrhail der Fassung 12 ist ein Kolben 24 gleitend geiagert,
und eine Dichtung 26 verhindert daben daß das Medium zwisonen dem Kolben 24 und
den Seitenwanden der Fassang 12 durchsickert, die von seitilchen Löchern 28 und
30 durchsetzt sind. Ihr Zweck besteht darln, daß Monium in den mittleren Innenraom
der Fassung 12 einzulassen, fails der Kolten 24 in der Fassung zurückgezogen, aiso
in der Figur 1 nach reches versonoben ist, wobei die richtung 26 zumindest teilweise
die geitlichen Löcher 28 und 30 freigegeben hat, Das in die Baugruppe 10 ninsinragende
Ende der Fassung 12 ist vorn ainer Kappe 38 abgeschlossen, die zur Erieichterung
der herstallung, Konstruktion und des Zusammenbaus einen gesonderten Teil deratellt,
obgleich in dan Praris dieses Ende der Fassung 12 von @@@ seïost verschlossen sein
könnte, Dei der Ausfunungsform der Figer 1 wird iedoe@ die Kappe 38 von Klanmen
32 @@@ 34 in Fadebschnist der Fass@ng 12 @estgehalten, Diese Klemmen 32 @@@ 34 @@sten
@ Offrungen ein,
durch die das Kedium in den Inneenramm der Fassung
12 rechts vom Kolban 24 eins@@ömen bzw. aus diesem entweichen kann. Von einer Fader
36 wird der Kolben 24 lin@@ an den seitlichen Löchern 28 und 30 @estgestalten. Wann
sich als@ die Hülse im Rühezustand befindat, wird dar Koldan 24 von der Fader 36
nach links gedrückt und @edeckt @@b@@ die saitlicken Lo@@er 28 und 30, während die
Dion@@@@g 26 din An@@@@ekern des He@@@@s aus der Kammer 18 der Baugrappe 10 @@@@@@@-
Fin weiteren Bestandteil der Hülse ist eine zweite biefzkung @@@ die gerade innerhalh
der äüßeren Hülsenöffnung ang@@@dne@ dst @emit ein Ausstr@@@an des Mediums längs
des Einateckkörpers ver@@ndert wird, wenn dieser in die Hülse eingefüert ist.
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Wie man aus dem Querschnitt durch den Einsteckkörper in der Figur
2 : a@ erkannt ist dieser in einer Modulbaugruppe 84 montiert und wird von einer
Rönre 60 aus gespeist. Je nach der Strömungarichtung des Mediums kann die Röhre
60 auch das Medium aus dem Einsteckkörper ableiten. Die Röhre 80, die auch als Schlauch
vorliegen kann, ist mit Hilfe eines Kiemmringes 80 und Madenschrauben 82 an einem
starren Röhrchen 62 festgemacht, wobei sin Dichtring 84 den Austritt das mediums
zwnachen der Röhre bzw. dem Sschlauch 60 and dem starren Röhrchen 62 verhindert,
Das starre Röhrchen 82 ist en sainen beiden Enden offen, und in das aus der Modulbaugruppe
84 her@@eragende Ende ist e@n Verschlußstück 66 eingepaßt, das ain abenss Enis blldet,
vor dem unmittelbar Seitenöffnungen 74 und 76 vorgesehen sind. Zwischen diesem ebenen
Ende des Verschlußslt@ckes 66 und den Seitenöffnungen 74 und 76 ist ein Dicht-@ing
70 angsordnet. In der Prakls kann das Verschlußstück 68 mit dem starren Röhrehen
62 als eine einzige Komponente hergestellt sein, obgleich es zur Erleichterung der
Herstallung und Konstruktion, sowie des Zusammenbaus getrennt sein kann, ohne daß
davon seine Funktion berührt wird. Auf dem starren Röhrchen 62 befindet sich sin
G@eitstück 68, das auf ihm hin- und herbewegbar gelagert ist. In seiner stabilen
Lage w@@@ das Gleitstück 68 zum rechten Ende des Röhrehens 62 von einer Feder 78
gedrückt, die zwischen ihm und dem Klommring 80 eingeselzt ist. Um Leckverluste
zwischen
dem Gleitstück 68 und dem Röhrchen 62 zu vermeiden, ist
eine DS.chtung 72 vorgesehen. Wenn das Gleitstück 68 in seiner äußersten Position
nach rechts gegen den Dichtring 70 anliegt, sind die Seitenöffnungen 74 und 76 bedeckt,
so daß das Medium nicht aus dem starren Röhrchen außerhalb der Modulbaugruppe 84
entweichen kann.
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Sobald der Einsteckkörper in die Hülse der Kupplung eingeführt wird.
wird das Gleitstück 68 nach links zurückgepreßt, und die Seitenöffnungen 74 und
76 kommen frei, damit das Medium aus dem Röhrchen 62 heraus bzw. in dieses hinein
strömen kann.
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In der Figur 3 ist die Kupplung in der vollständigen E:ingriffspo
sition wiedergegeben, bei der die Baugruppe 10 und die Modulbaugruppe 84 ineinander
gedruckt sind. Wiederum ist die Röhre 60 mit Hilfe des Klemmringes 80 und der Madenschraube
82 am starren Röhr chen 62 befestigt. Wiederum verhindert der Dichtring 64 ein Aussickern
des Mediums zwischen der Röhre 60 und dem starren Röhrchen 62. Gleiohtalls ist bei
der Hülse die Fassung 12 in die Baugruppe 10 eingefugt, und der O-förmige Ring 22
unterbindet das Aussickern des Mediums zwischen der Fassung 12 und der Baugruppe
10. In der vollstllndigen Eingriffsposition liegt das Verschluß-Stuck 66 am Ende
des Röhrchens 62 am Kolben 24 an, der sich untor Zusammendrückung der Feder 36 nach
rechts gegen die Kappe 3-8 geschoben hat. Die Fassung 12 der Hülse übt einen Druck
gegen das Gleitstück 68 des Einsteckkörpers aus, um es unter Zusammendrükkung der
Feder 78 auf dem starren Röhrchen 62 nach links zu vers schieben. Infolge dieser
kombinierten Wirkung wird das Gleitsttlck zurückversetzt, und die Seitenöffnungen
74 und 76 des Einsteckkörpers werden freigegeben; der Kolben 24 öffnet außerdem
die seitlichen Löcher 28 und 30 in der Hülse, so daß daß Medium aus der Röhre 60
durch das starre Röhrchen 62 und die Seitenöffnungen 74 und 76 des Verschlußstückes
66, sowie durch die seitlichen Löcher 28 und 30 der Fassung 12 in die Kammer 18
der Baugruppe 10 hineinströmen kann, wie in der Figur 3 von Richtungspfeilen veranschaulicht
ist, die die Strömung des Mediums zeigen wobei Jedoch angenommen ist, daß die Röhre
60 ein ZufUhrsohlauch ist und das Medium von links nach rechts läuft Wie beachtet
sei, wird das
in diesen richtung strömends Nedium keineswegs durch
die Kupplung be@@@@ndart : f@@ die antgegengesetste Strömung gilt dasselbe. Wie
fasnen bsachiet sed, ist daß Kupplung in der vollständigen Eingriffsposfgion der
Figer @ gegen Lec@ @erluste völlig abgedichtet.
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Der Dichtring 64 unterbin@er m@@n@@ @@ e@@ Leck zwischen der Röhre
60 und dem Klemmping 80 @@@ @@@ @@chfnung 72 ein Aussickern zwisclien dem sta@@en
Noh@@@en @@@@@@ dam Glanlstßak 68, während dasseibe für Die Dichrang 40 @@@ @@@
@@@chen dem Gleitstück 68 @nc Gar Fassung 12 @@ie fur Gail @-loinigen Kang 22 bei
einem Aussickern zwischen der Fassung 12 und der Baugruppe 10 gilt. Der Dichtring
70 am Ende des Varschlußst@ckes 66 und die Dichtung 26 am ende des Kolbens 24 sind
euch in der Figer 3 gezeigt ; sie übernehmen aben in der vollständigen Eingriffsposition
keine Funktion.
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Die Möglichteit, daß das Medium auß der Kupplung aussickert, wird
beim Lösen der Kupplung sogan viel wahrscheinlicher, weswegen sie in der Figur 4
in einer teilweise gelösten Position dargestellt ist; hier int zu erkennen, warum
die Kupplung gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise einen wesentlichen Leckverlust
beim Lösen verhindert, sind daß die Kupplung leicht und einfach dadurch zertrennt
werden kann, daß sie auseinandergezogen wird. Auch rind in der Figur 4 die Modulbaugruppe
84 und die Baugruppe 10 noch eng benachbart, aber die Modulbaugruppe 84 wird gerade
von der Baugruppe 10 weggezogen. Die in der Fassung 12 enthaltene Feder 36 kann
sich daher ausdehnen und deit Kolben 24 nach links drükkein, wobei die Dichtung
26 nach links an den seitlichen Löchern 28 und 30 vorbeigeführt wird Auch die Feder
78 kann sich ausdehnen und drückt das Gleitstück 68 nach rechts in Anlage an den
Dichtring 70, wobei die Seitenöffnungen 74 und 76 überdeckt werden. In dieser Stellung
liegen das Verschlußstück 66 am Ende des starren Röltrohens 62 und das Ende des
Kolbens 24 noch unmittelbar gegeneinander an; bei der weiteren Trennung der Modulbaugruppe
84 von der Baugruppe 10 lösen sich jedoch das Verschlußstück 66 und der Kolben 24
voneinander, und das Verschlußstück 66 beginnt sich von der Fassung 12 zu entfernen.
In diesem Augenblick sind die Seitenöffnungen 74 und 76 vom Gleitstück 68 bedeckt,
und der
Dichtring 70 läst kain westeres Necium aus dem starren
Röhrchen 62 ausarekern. Auch der Kolben 24 hat die seitlichen Löcher 28 und 30 verschlossen,
und die Dichtung 28 läßt das Medium nicht weiter aus der Kammer am Kolben 24 vorbei
in die Fassung 12 / eintreten. Wenn die Nodulbaugrupps 88 weiter von der Baugruppe
10 entfernt wird, werden das Röhrchen 62 und das Verschlußstück mehr aus des Fassung
12 herausgegegen, bis sie vellständig getrennt sind, Hierbei ist die singige Menge
des medinms, d@@ ass der Kupplung austreten kann, diejenigs, die am Verschlußstück
66 zwischen dem Dichtring 70 und der Dichtung 26 an der Endfläche des Kolbens 24
zurückbleibt, Diese äußerst geringfügige Menge, die sich aus Toleranzen der Aumessungen
zwischen dem Außendunchmessen des Verschlußstückes 88 und dem Außenderchmesser des
Kolbens 24 bezüglich des Innendarchmessers der Zassung 12 ergibt, ist in der Figur
4 als äu-Serst kleines Volumen 92 angegeben, Wenn somit der Kinsteckkörper völlig
zurückgezogen ist/und das Gleitstück 68 und das Verschlußstück 66 gänzlich die Fassung
12 verlassen haben, kann wirklich kain Medium aus der Fassung 12 austreten. Wenn
in der horizontalen Lage die äußerst geringe Menge des mediums antweichan konnte,
wird es doch sehr gut innerhalb der Fassung 12 zurückgehalten, was auf die Ausdehnung
der Bichtung 40 zurückzuführen ist, die sich über den geringeren Innendurchmesser
der Fassung 12 hinaus erstreckt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform er Kupplung gemäß der Erfindung
wir@ die innerhalb der Fassung 12 der Hülse angeordnete Feder 36, die den Kolben
24 festhält, unter der Kraft des Verschlußstükkes 86 zusamunengedrückt, bevor die
Feder 78 eine Verkürzung erfährt, die das Gleitstück 68 gegen das Ende des Röhrchans
62 festhält.Folglich hat die Feder 78 eine höhere Zederkonstante k als die Feder
36, Wann die Kupplung in Eingriff gebracht wird, bewegt sich daher der Kolben 24
in der Halse, so daß zuerst das Medium durch die seltlichen Löcher 28 und 30 strömt,
bevor eine Verschie bung des Gleitstückes 68 arfolgt, damit das Medium durch die
Seitenöffnungen 74 und 76 hindurchtreten kann.
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¢i.e Kupplung gemäß der Erfindung weist hinsichtlich der sei tlichen
Ausrichtung eine beträchtliche Toleranz auf; wenn nämlich das starra Rährchen 62
gegenüber dem Innendurchmesser der Fassung 12 mangelhaft ausgerichtet ist, in den
hinein zu Anfang das Verschlußstück 66 geführt wird und das Gleitstuck 68 einzutreten
beginnt, richten sich die beiden Teile selbst aus und erlauben ein weiteres Eindringen,
anstatt sich zu verklemmen oder zu scheuern. Bei der körperl@chen Vereinigung zwischen
dem Klemmstück 80 und der Modulbeaugruppe 84 wird eine jegliche mangeinde Seitenausrichtung
beigelegt. Die Nedulbaugruppe 84 paßt in den Spalt des Klemmstückes 84 hinein und
wird dort von diesem Spalt festgehalten. Sie erstreckt sich jedoch nicht; bis zum
Boden des Spaltes, so daß sich das Klemmstück 80 bezüglich der Modulbaugruppe 84
seitlich verschieben kann.
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Eine beträchtliche Toleranz ist hinsichtlich der Einsatztiefe gegeben.
Die Kupilung arbeitet so lange, wie der Kolben 24 ausreichend nach rechts bewegt
wird, so daß die Dichtung 26 zumindest teilweise die setlichen Löcher 28 und 30
freigibt, und in ähnlicher Weise verschiebt sich das Gleitstück 68, damit es zum
Teil die Seitenöffnungen 74 und 76 freilßt. Diese seitlichen Toleranzen und die
der Einsatztiefe sind äußerst wichtig, wenn mehrere Modulbaugruppen angewendet werden,
von denen einige auch andere einsteckbare Gerätschaften enthalten können, und bei
denen mehrere Kupplungen an einer einzigen einsteckbaren Baugruppe benutzt werden.
Diese Toleranz erleichtert auch die Herstellung und den Zusammenbau.
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Wenn auch die Wahl der Mats-ialien £dr die verschiedenen Bestandteile
dieser Kupplung im sesentlichen konstruktionsbedingt ist, so besteht bei. der bevorzugten
Ausfuhrungsform der Hauptteil aus Kunststoff oder j einem nichtreaktionsfähigen
Metall, wie Messing oder Alaninium, oder je nach Art des Mediums aus Stahl. Die
Fassung 12, das starre Röhrchen 82 und die Madenschraube 82 sind stets aus Metall.
Das gilt auch für die Federn 36 und 78, während dem Klemmstück AU, das Gleitstück
68, der Kolben 24 und das Verschlußstück 66 aus Metall oder Kunststoff hergestellt
sein können.
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Die verschiedenen Dichtungen 22, 26S 409 64, 70 und 72 können aus
einem
weichen Dichtungsgummi hergestellt sein, wie er für die handelsüblichen 0-förmigen
Ringe benutzt wird Zuvor ist eine einsteckbare Kupplung für Flüssigkeiten oder Gase
mit einer doppelten Dichtung erläutert, in der ein Einsteckkörper mit einer mit
einer Kappe bestückten Röhre verwendet wird, an deren Ende Seitenöffnungen vorgesehen
sind; auf dieser Rohre ist ein Gleitstück verschiebbar angeordnet und wird von einer
Feder gegen eine Dichtung an dem mit der Kappe bestückten Ende festgehalten; ferner
weist die Kupplung eine Hülse mit einer Fassung auf, in der seitliche Löcher nahe
an ihrer Anbring-stelle an einem Rahmen vorgesehen sind, und ein innerer Kolben
wird von einer Weder innerhalb der Fassung derart festgehalten, daß er sich über
die seitlichen Löcher erstreckt Wenn der Einsteckkörper und die Hülse miteinander
in Eingriff gebracht werden, zieht sich der Kolben in der Hülse in die Fassung hinein
zurück, und das GleitstUck des Einsteckkörpers gleitet über die Röhre zurück, wobei
die seitlichen Löcher und die Seitenöffnungen sowohl in der Hülse als auch im Einsteckkörper
freigelegt werden Wenn sich der Einsteckkörper von der Hülse löst» gleitet zuerst
das Gleitstück des Einsteckkörpers vorwärts, wobei es die Seitonöffnungen im Einsteckkörper
abdichtet, und dann überdeckt der Kolben in der Hülse deren seitliche Löcher. In
diesem Augenblick ist die Menge des Mediums, die nur in der Kupplung zurückbleibt,
äußerst geringfügig und verbleibt innerhalb der Fassung zwischen der R6hs re des
Einsteckkörpers und dem Kolben der Hülse, die einande@ gegenüberliegen. Sobald sich
die Teile vollstandig vonernander gelöst haben, entweicht aus innen kein oder nur
sehr wenig Flüssigkeit oder Gas