DE3041909A1

DE3041909A1 - Schnellverschlusskupplung fuer stroemungsmittelleitungen

Info

Publication number: DE3041909A1
Application number: DE19803041909
Authority: DE
Inventors: Friedrich Claus 7500 Karlsruhe Walter
Original assignee: Argus GmbH; ARGUS VERWALTUNGSGESELLSCHAFT MBH
Current assignee: Argus GmbH; ARGUS VERWALTUNGSGESELLSCHAFT MBH
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1982-06-03
Also published as: FR2493468A1; DE3041909C2; IT1171350B; IT8148797A0; US4429713A; GB2087019B; FR2493468B1; GB2087019A

Description

dr. ing. HEINRICH GEITZ Patentanwalt 7500 Karlsruhe 1, postfach 2708

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Anmelderin: Firma

Argus Verwaltungsgesellschaft mbH Goethestraße 15

7505 Ettlingen

Schnellverschlußkupplung für Strömungsmittelleitungen

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Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellverschlußkupplung für Strömungsmittelleitungen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs beschrieben ist. Derartige Schnellverschlußkupplungen werden beispielsweise zum Ankuppeln von Anhängern an Motorfahrzeuge benutzt, wobei eine Kupplungshälfte fest am Motorfahrzeug und die andere am freien Ende eines die Verbindung zum Anhänger vermittelnden Druckschlauchs angeordnet ist.

Unbeschadet der unterschiedlichen Ausbildungen des Steckerund Muffenteils einer derartigen Kupplung werden nachstehend die beiden Kupplungsteile zur Einfachheit als "Kupplungshälften¹¹ bezeichnet.

Bei einer Strömungsmittelkupplung dieser Art, die in der DE-PS 895 396 beschrieben ist, besteht das Verschlußstück der einen Kupplungshälfte aus einem innerhalb eines hülsenförmigen Gehäuses, welches mit einer Ventilsitzfläche versehen ist, axialbeweglich aufgenommenen Ventilkegel, der sich rückwärts an einer Schließfeder abstützt und - im ungekuppelten Zustand - von dieser Schließfeder in Schließlage mit der Sitzfläche gehalten sowie bei druck-

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belasteter Kupplungshälfte mit Strömungsmitteldruck beaufschlagbar ist. Das Verschlußstück der anderen Kupplungshälfte ist eine Ventilhülse, die auf einem Hohlzapfen mit einer Sitzfläche am vorderen Ende axialbeweglich aufgenommen und ebenfalls - im ungekuppelten Zustand durch eine Schließfeder in Anlage an dieser Sitzfläche gehalten sowie gleichfalls rückseitig, also in Schließrichtung, mit Strömungsmitteldruck beaufschlagbar ist. Beim Kuppeln der beiden Hälften trifft die Ventilhülse mit ihrer Stirnseite auf eine den Ventilkegel der anderen Hälfte im Bereich des mit letzterem zusammenwirkenden Ventilsitzes konzentrisch umschließende Kontaktfläche, hingegen der Kopf des die Ventilhülse aufnehmenden Hohlzapfens auf den Ventilkegel, so daß beim Kuppeln der beiden Hälften sowohl der Ventilkegel als auch die Ventilhülse in ihre Öffnungslagen gedrängt werden.

Das Kuppeln der Hälften bei der vorbekannten Strömungs- ^v mittelkupplung gelingt naturgemäß nur, wenn beide Kupplungshälften druckentlastet sind. Bei vielen Einsatzfällen ist diese Voraussetzung nicht oder nur schwer erfüllbar. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn ein mit hydraulischen Bremsen ausgerüsteter Anhänger gebremst abgestellt ist und nunmehr die zugeordnete Kupplungshälfte mit der Kupplungshälfte gekuppelt werden soll, die sich am Motor-

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fahrzeug und somit auf -Seiten der Strömungsmitteldruckquelle befindet ο Es handelt sich dabei um die mit dem Ventilkegel ausgerüstete Kupplungshälfte, während die mit der axialbeweglichen Kupplungshülse versehene Kupplungshälfte der Nehmerseite zugeordnet ist. Bei unter Druckbeaufschlagung stehender Nehmerseite muß, bevor die beiden Kupplungshälften miteinander gekuppelt werden können, durch umständliche Manipulationen eine Druckentlastung herbeigeführt werden, was naturgemäß Strömungsmittelverluste nach sich zieht, bevor die Ventilhülse die zum Durchführen des Kupplungsvorganges unvermeidbare Axialverschiebung auszuführen vermag.

Das Ziel der Erfindung besteht nun in einer Verbesserung der vorbekannten Strömungsmittelkupplung dahingehend, daß die Hälften einer derartigen Kupplung auch dann unproblematisch miteinander gekuppelt werden können, wenn bei druckloser geberseitiger Kupplungshalfte die nehmerseitige Kupplungshälfte unter Strömungsmitteldruck steht, wie dies beispielsweise bei einem gebremst abgestellten Fahrzeuganhänger der Fall ist.

Ausgehend von einer Schnellverschlußkupplung der oben erläuterten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den Ventilkegel aufnehmende Hülse der einen Kupplungshälfte ein in deren hülsenartigem Gehäuse axial-

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beweglich geführter Ringkolben ist, dessen von der Ventilsitzfläche entfernte Seite sich an einer vorgespannten Druckfeder abstützt und eine mit Strömungsmitteldruck beaufschlagbare Fläche aufweist, die größer ist als die mit Strömungsmitteldruck beaufschlagbare Fläche der Ventilhülse in der anderen Kupplungshälfte, und daß die rückseitigen Beaufschlagungsflächen und Federkraftabstützungen der Ventilhülse einerseits und des Ringkolbens mit dem Ventilkegel andererseits so aufeinander abgestimmt sind, daß bei unter Druck stehender Kupplungshälfte mit der Ventilhülse und bei Drucklosigkeit der anderen Kupplurigshälfte die Ventilhülse und der Ventilkegel in Schließlage bleiben, letzterer aber gemeinsam mit dem ihn aufnehmenden Ringkolben axial im Gehäuse der zugeordneten Kupplungshälfte verschoben wird, daß jedoch bei einer rückseitigen Strömungsmitteldruckbeaufschlagung des Ventilkegels und des diesen axialbeweglich aufnehmenden Ringkolbens letzterer in seine Ursprungslage zurückkehrt, wobei seine Sitzfläche vom Ventilkegel abhebt und gleichzeitig die Ventilhülse in der anderen Kupplungshälfte unter Freigabe eines Durchströmweges durch die Kupplung in ihre Öffnungsstellung verschoben wird.

Kennzeichnend für die erfindungsgemäß ausgebildete Strömungsmittelkupplung ist mithin das Vorhandensein eines den Ventilkegel aufnehmenden Ringkolbens, der seinerseits im

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Gehäuse der zugeordneten Kupplungshälfte axialbeweglich geführt und beim Kuppeln der beiden Kupplungshälften zusammen mit dem Ventilkegel aus der dem· entkuppelten Zustand entsprechenden Lage axialverschiebbar ist, wobei die das Verschlußstück der anderen Kupplungshälfte, die beim Kuppeln unter Strömungsmitteldruck steht, bildende Ventilhülse angesichts ihrer rückseitigen Strömungsmitte1-druckbeaufschlagung und Pederkraftabstützung in Schließlage bleibt. Wenn im Anschluß daran, nachdem die beiden Kupplungshälften' in bekannter Weise zusammengesteckt und verriegelt sind, nunmehr Druckbeaufschlagung auf die den Ventilkegel aufweisende Kupplungshälfte gegeben wird, erfährt der den Ventilkegel umschließende Ringkolben zusätzlich zu seiner rückseitigen Pederkraftabstützung eine Druckmedienbeaufschlagung und damit eine in Richtung auf seine dem entkuppelten Zustand entsprechende Lage wirkende Axialkraft, die gegenüber der entgegengesetzt gerichteten Axialkraft überwiegt, welche auf die Ventilhülse der anderen Kupplungshälfte wirkt. Polglich erfährt der Ringkolben eine entsprechende Axialverschiebung, wobei die mit dem Ventilkegel zusammenwirkende Sitzfläche vom Ventilkegel abhebt und zugleich die Ventilhülse der anderen Kupplungshälfte aus ihrer Schließlage mit dem zugeordneten Ventilsitz axial verschiebt, so daß der Durchströmweg durch die Kupplung freigegeben wird. Es ist somit ein unproblematisches

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Kuppeln der beiden Kupplungshälften ohne jeden Strömungsmittelverlust ermöglicht.

Eine Ausführungsform der Erfindung soll nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert werden. In schematischen Längsschnittansichten zeigen:

Fig. 1 die beiden Kupplungshälften in lagerichtiger Zuordnung zueinander vor dem Kuppeln bzw. nach "dem EntkuppeIn,

Fig. 2 die Schnellverschlußkupplung mit ineinandergesteckten und in dieser Kupplungslage verriegelten Kupplungshälften, jedoch mit noch geschlossenen Durchströmwegen, wobei das Muffenteil unter Strömungsmitteldruck steht und das Steckerteil drucklos ist, und

Fig. 3 die Kupplung in einer Ansicht wie in Fig. 2, jedoch bei geöffneten Durchströmwegen und mit beiden Kupplungshälften unter Strömungsmitteldruck.

Die als Ausführungsbeispiel veranschaulichte Strömungsmittel· kupplung besteht aus einem Steckerventil 10 und einem Muffen· ventil 11. In der Zeichnung ist das Steckerventil als Festeinbau in eine nur angedeutete Schottwand 12 eines im übrigen nicht gezeigten Fahrzeugs dargestellt, das eine Strömungsdruckmittelquelle besitzt. Das Muffenventil hingegen.

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ist der Nehmerseite zugeordnet, beispielsweise einem Fahrzeuganhänger und über einen nicht gezeigten Druckschlauch mit dem anhängerseitigen Hydrauliksystem verbunden.

In den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Kupplungslagen greift das Steckerventil 10 in den einseitig offenen Hülsenteil des Muffenventils 11 ein und beide Kupplungshälften sind mittels Sperrkugeln 15 in dieser Kupplungslage arretiert, die in eine umlaufende Ringnut 16 des Steckerventils eingreifen und durch eine auf dem Gehäuse 17 des Muffenventils 11 verschiebbar aufgenommene Hülse 18 in ihren Verriegelungslagen gehalten sind. Abgestützt ist die der Verriegelung der Sperrkugeln 15 dienende Hülse 18 in Axialrichtung mittels einer zwischen dieser Hülse und dem Gehäuse 17 des Muffenventils verspannten Feder 19. Bei einer axialen Verschiebung der genannten Hülse gegenüber dem Muffenventil können, je nach Verschieberichtung, die Sperrkugeln in eine der am vorderen Ende der genannten Hülse innenseitig umlaufenden Ringnuten 20, 21 radial ausweichen, in welchen Lagen das Kuppeln bzw. Entkuppeln der Kupplungshälften gelingt. Die Einzelheiten dieser Verriegelung sind Stand der Technik und bedürfen daher keiner weiteren Erörterung.

Beide Kupplungshälften sind mit in Axialrichtung beweglich geführten und durch Schließfedern in Schließrichtung be-

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lasteten Verschlußstücken ausgerüstet. So besitzt das Steckerventil 10 ein Verschlußstück in Form eines Ventilkegels 25, der innerhalb eines Ringkolbens 27 aufgenommen und mittels sich radial erstreckender Führungsflügel 26 im Ringkolben axialbeweglich geführt ist. Der Ringkolben seinerseits ist ebenfalls axialbeweglich und darüber hinaus stromungsmitteldicht in einer fest mit dem rückwärtigen Gehäuse 28 des Steckerventils 10 verbundenen Steckerhülse 29 aufgenommen, die sich axial über das in die Schottwand eingebaute Gehäuse 28 forterstreckt und im gekuppelten Zustand (Fig. 2 und 3) in das offene Hülsenteil 14 des Muffenventils 11 eingreift. Der Ringkolben 27 besitzt im Bereich seines vom rückwärtigen Gehäuseteil 28 entfernten Endes eine konische Ventilsitzfläche 30, die mit einer entsprechenden Dichtfläche des Ventilkegels 25 zusammenwirkt. Der Ventilkegel 25 und der Ringkolben 27 stützen sich rückseitig im rückwärtigen Steckerteilgehäuse 28 an je einer Schließfeder 31, 32 ab und sind durch diese Schließfedern in der in Fig. 1 gezeigten Lage gehalten, die durch eine als Anschlag wirkende Ringfläche 33 im Ringkolben 27 und in dem gehäusefesten Hülsenteil 29 bestimmt ist. Im übrigen erstreckt sich auf der vom Ventilkegel entfernten Seite vom rückwärtigen Gehäuseteil 28 ein den Anschluß des Steckerteils an eine hier nicht weiter interessierende Stromungsmitteldruckquelle vermittelnder Anschlußstutzen 34 mit einem zentralen Strömungsweg 35 fort.

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In dem hülsenförmigen Gehäuse 17 des Muffenventils 11 ist ein zentrales Führungsrohr 40 fest aufgenommen, das sich mit seinem einen Ende bis in den einseitig offenen Hülsenteil 14 für die Aufnahme des Steckerventils forterstreckt. Auf diesem Führungsrohr, dessen in den offenen Hülsenteil hineinreichender Endabschnitt kl mit einem Ventilsitz 42 versehen ist, ist eine axialbeweglich geführte und gegenübei dem Gehäuse abgedichtete Ventilhülse 44 aufgenommen, die als Verschlußstück des Muffenventils 11 dient und deren vordere Stirnkante, in deren Bereich eine Ringdichtung 45 angeordnet ist, mit dem Ventilsitz 42 des Führungsrohrs zusammenwirkt. Diese Ventilhülse 40 stützt sich auf der vom Ventilsitz 42 entfernten Seite an einer vorgespannten Schließfeder 46 ab und ist darüber hinaus über einen die Führungshülse 40 durchbrechenden Strömungskanal 47 rückseitig mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt. Angesichts dieser Strömungsmitteldruckbeaufschlagung und der rückseitigen Federkraftabstützung ist die Ventilhülse 44 in dichtender Anlage an dem Ventilsitz 42 am vorderen Ende des Führungsrohrs 40 gehalten. Im übrigen erstrecken sich unmittelbar hinter dem Ventilsitz schräg nach rückwärts und radial gerichtete Bohrungen 48 durch die Wand des Führungsrohrs hindurch, die in den von dem Führungsrohr gebildeten Strömungsweg 49 im Muffenteil einmünden.

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Wenn die in Fig. 1 in getrennten Lagen gezeigten Kupplungshälften zusammengesteckt werden, wobei das einseitig offene Hülsenteil 14 im Muffenventil 11 über die Steckerhülse des Steckerventils 10 greift, trifft die vordere Stirnfläche des mit dem Ventilsitz ausgerüsteten Führungsrohrendabschnittes 4l auf die vordere Stirnfläche des Ventilkegels 25 der anderen Kupplungshälfte und die nach außen weisende ringförmige Stirnfläche des den Ventilkegel aufnehmenden Ringkolbens 27 trifft auf eine radial über den Endabschnitt 4l des Führungsrohrs 40 hinausragende Ringfläche der Ventilhülse 44 im Muffenventil auf. Die Querschnittsabmessungen sind dabei so gewählt, daß der Endabschnitt 41 der Führungshülse 40 mit dem Ventilsitz 42 in eine entsprechende Ausnehmung im Ringkolben 27 eingreift, so daß die feststehende Führungshülse 40 des Muffenventils auf den axialbeweglich im Steckerventil aufgenommenen Ventilkegel 25 auftrifft und die das Führungsrohr 40 umschließende Ventilhülse 44 des Muffenventils mit dem den Ventilkegel 25 aufnehmenden Ringkolben 27 des Steckerventils zusammenwirkt. Da das Steckerveritil beim Kuppeln druckentlastet ist und sein Verschlußstück und der Ringkolben somit in der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage lediglich durch die Stützwirkung der zugeordneten Schließfedern 31, 32 gehalten sind, während die Ventilhülse 44 des Muffen-r

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ventils einerseits rückseitig durch Federkraft und andererseits durch Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist, werden der Ringkolben 27 und der in dichtender Anlage mit der Veritilsitzfläche 30 im Ringkolben befindliche Ventilkegel 25 gemeinsam in die in Fig. 2 ersichtliche Axialstellung verdrängt, wobei sowohl der Ventilkegel des Steckerventils als auch die Ventilhülse des Muffenventils in Kontakt mit den zugeordneten Sitzflächen 30, 42 bleiben. Die mit der Stirnseite der Ventilhülse 44 zusammenwirkende Stirnseite des Ringkolbens 27 einerseits und die ebenfalls in der Kupplungslage zusammenwirkenden Stirnseiten des Führungsrohrs 40 und des Ventilkegels 25 andererseits sind in axialer Richtung einander entsprechend.zugeordnet. Der Ringkolben 27 und der in diesem axialbeweglich aufgenommene Ventilkegel 25 können problemlos in die aus Fig. 2 ersichtliche Axialstellung verschoben werden, weil das Steckerventil drucklos ist und im Innenraum aufgenommenes Strömungsmittel beim axialen Verschieben der genannten Teile ohne wesentlichen Widerstand verdrängt wird. Wenn nach dem Erreichen der in Fig. 2 veranschaulichten Kupplungslage nunmehr Strömungsmitteldruck auf das Steckerventil gegeben wird, was der Pfeil 50 in Fig. 3 andeutet, erfahren der Ventilkegel 25 und der diesen konzentrisch umschließende Ringkolben 27 eine rückseitige Strömungsmitteldruckbeauf-

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schlagung, so daß der beim Kupplungsvorgang vollzogenen Bewegung des Ringkolbens entgegengerichtet eine aus Federkraft und Strömungsmitteldruckbeaufschlagung resultierende Axialkraft· wirkt, die gegenüber der entgegengesetzt gerichteten Axialkraft der Ventilhülse 44 des Muffenvc?ntils überwiegt, die ebenfalls aus einer rückseitigen Strömungsmitteldruckbeaufüchlagung und der Wirkung dojr an der Ventilhülse angreifenden Schließfeder 46 resultiert. Unter der Wirkung dieser Axialkraft verschiebt sich der Ringkolben 27 im Steckerventil bis zu dem seine Axialbewegung begrenzenden Anschlag 33 in Richtung auf das Muffenventil, wodurch einerseits der Ventilsitz 30 im Ringkolben 27 von dem am ortsfesten Führungsrohr 40 des Muffenventils abgestützten Ventilkegel 25 abhebt und andererseits die Ventilhülse 44 im Muffenventil aus ihrer in Fig. 2 dargestellten Schließlage in eine Stellung verschoben wird, in der die schräg nach rückwärts gerichteten Bohrungen 48 im Führungsrohr 40 freigegeben sind. Angesichts des so bewirkten Abhebens der beiden Verschlußstücke von den zugeordneten Ventilsitzen 30, 42 ist der Durchströmweg durch das Ventil freigegeben. Demzufolge ist bei einer Kupplung mit druckentlastetem Steckerventil und druckbelastetem Muffenventil ein problemloser Kupplungsvorgang verwirklicht.

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Claims

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Patentanspruch:

Schnellverschlußkupplung für Strömungsmittelleitungen mit in zwei ineinandersteckbaren und in der Kupplungslage verriegelbaren Kupplungshälften in Form eines Stecker- und eines Muffenventils axialbeweglich angeordneten, durch Schließfedern in Schließrichtung belasteten, bei getrennten Kupplungshälften in Schließlage mit je einer zugeordneten Sitzfläche der jeweiligen Kupplungshälfte gehaltenen Verschlußstücken, von denen das eine als innerhalb einer mit einer Ventilsitzfläche versehenen Hülse aufgenommener Ventilkegel und das andere als Ventilhülse ausgebildet ist, die einen in der zugeordneten Kupplungshälfte fest angeordneten zapfenartigen Ventilsitz umschließt und auf der vom Ventilsitz entfernten Seite ständig mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt ist und beim Kuppeln der beiden Kupplungshälften stirnseitig auf eine Kontaktfläche der den Ventilkegel auf- nehmenden Hülse der anderen Kupplungshälfte trifft, während sich der zapfenartige Ventilsitz mit seiner Stirnseite auf den Ventikegel aufsetzt und diesen in Richtung seiner Öffnungsstellung verdrängt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Ventilkegel (25) aufη ehmende Hülse der einen

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Kupplungshälfte ein in deren hülsenartigem Gehäuse (28, 29) axialbeweglich geführter Ringkolben (27) ist, dessen von der Ventilsitzfläche (30) entfernte Seite sich an einer vorgespannten Druckfeder (32) abstützt und eine mit Strömungsmitteldruck beaufschlagbare Fläche aufweist, die größer ist als die mit Strömungsmitteldruck beaufschlagbare Fläche der Ventilhülse (44) in der anderen Kupplungshälfte, und daß die rückseitigen Beaufschlagungsflächen und Federkraftabstützungen der Ventilhülse (44) einerseits und des Ringkolbens (27) mit dem Ventilkegel (25) andererseits so aufeinander abgestimmt sind, daß bei unter Druck stehender Kupplungshälfte mit der Ventilhülse und bei Drucklosigkeit der anderen Kupplungshälfte die Ventilhülse und der Ventilkegel in Schließlage bleiben, letzterer aber gemeinsam mit dem ihn aufnehmenden Ringkolben axial verschoben wird, daß jedoch bei einer rückseitigen Strömungsmitteldruckbeaufschlagung des Ventilkegels und des diesen axialbeweglich aufnehmenden Ringkolbens letzterer in seine Ursprungslage zurückkehrt, wobei seine Sitzfläche (30) vom Ventilkegel abhebt und gleichzeitig die Ventilhülse in der anderen Kupplungshälfte unter Freigabe eines Durchströmweges in ihre Öffnungsstellung verschoben wird.