DE3626882C2 - Schnell lösbares, aufnehmendes Kupplungsstück - Google Patents
Schnell lösbares, aufnehmendes KupplungsstückInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schnell lösbares,
aufnehmendes Kupplungsstück nach dem Oberbegriff des An
spruches 1. Schnell lösbare Kupplungen werden beispiels
weise zum Verbindung von Leitungen oder Schläuchen benötigt,
welche Hydraulikmittel führen. Eine typische Anwendung be
trifft die in der Landwirtschaft eingesetzten Taktoren, an
deren Hydrauliksystem irgendwelche Zusatzgeräte anschließ
bar sind.
Ein schnell lösbares, aufnehmendes Kupplungsstück dieser
Art ist im wesentlichen aus der Deutschen Auslegeschrift
12 10 276 bekannt. Nach diesem Dokument soll eine Schlauch
kupplung mit geringem baulichen Aufwand so eingerichtet wer
den, daß die durchfließende Menge des Druckmediums durch
einen nur im entkuppelten Zustand einstellbaren Stromleiter
den jeweiligen geräteseitigen Erfordernissen anpaßbar ist.
Hierzu wird vorgeschlagen, daß bei der bekannten Schlauch
kupplung das Verschlußstück des Absperrventils in der
schlepperseitigen, mit einem Anschluß für die Steuerleitung
versehenen Kupplungshälfte als axial beweglicher, mit einer
Steuerkante in an sich bekannter Weise zusammenwirken
kendem Dosierkolben ausgebildet ist, dessen Stellung bei
verbundenen Kupplungshälften durch einstellbare Anschlag
mittel an der geräteseitigen Kupplungshälfte bestimmt ist.
Dieser Steuerkolben liegt an der Oberkante eines Stößels an.
Durch Manipulation von Hand kann die Anordnung dieses Stößels
verändert werden. Auf diese Weise kann die Durchtritts
fläche von Drosselbohrungen und im Steuerkolben gegenüber
einer Steuerkante verkleinert oder vergrößert werden.
Die bekannte lösbare Schlauchkupplung kann auch unter Last,
das heißt, bei ausgehobenem Gerät getrennt werden. Hierzu
pressen nach Lösen der Kupplung zwei Druckfedern den Steuer
kolben auf eine Dichtkante und ein Ventilverschlußstück auf
eine Ventilsitzfläche, wodurch ein Auslaufen von Öl aus den
Druckleitungen vermieden wird. Bei einem erneuten Verbinden
von Muffe und Stecker der bekannten Schlauchkupplung muß der
Druck dieser Federn und der auf die Schließorgane einwir
kende volle Hydraulikmitteldruck überwunden werden. Zum er
neuten Schließen von Muffe und Stecker ist daher eine nicht
unerhebliche Druckkraft erforderlich.
Ergänzend wird zum Stand der Technik auf die US-Patent
schriften 4,303,098 und 4,077,433 verwiesen.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, ein schnell verbindbares und schnell lösbares, auf
nehmendes Kupplungsstück (Muffe) der vorstehend genannten
Art bereitzustellen, das zum Trennen von einem angepaßten,
einführbaren Kupplungsstück (Stecker) nur eine geringe Zug
kraft und das zum erneuten Verbinden mit diesem angepaßten
einführbaren Kupplungsstück nur eine sehr geringe Druckkraft
erfordert.
Ausgehend von einem schnell verbindbaren und schnell lös
baren, aufnehmenden Kupplungsstück mit
- - einem rohrförmigen Außengehäuse, das eine Innenbohrung begrenzt, die ein offenes Innenbohrungs-Ende zur Auf nahme eines einführbaren Kupplungsstückes aufweist;
- - einer ersten Öffnung im Außengehäuse, die an eine Hydraulikmittelquelle anschließbar ist, um unter er höhtem Druck stehendes Hydraulikmittel in die Innen bohrung einzuführen;
- - einer zweiten Öffnung im Außengehäuse, die an einen unter Atmosphärendruck stehenden Hydraulikmittelbe hälter anschließbar ist, um den innerhalb der Innen bohrung herrschenden Hydraulikmitteldruck zu entlasten und um Hydraulikmittel in diesen Hydraulikmittelbehälter abzulassen;
- - einem rohrförmigen Ventilkörper, der verschieblich innerhalb der Innenbohrung gehalten ist und der einen Ventilkörper-Innenraum begrenzt, der über eine Bohrung in Strömungsverbindung mit der ersten Öffnung steht;
- - einem rohrförmigen Schieber, der am Ventilkörper be festigt und gemeinsam mit diesem verstellbar ist, der einen Schieber-Innenraum begrenzt, der in Strömungs verbindung mit dem Ventilkörper-Innenraum steht, und der wenigstens eine radiale Bohrung aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem Schieber-Innenraum steht;
ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe dadurch
gekennzeichnet, daß
innerhalb der Innenbohrung eine Dichtung angebracht ist, welche die radiale Bohrung im Schieber verschließt, wenn dieser Schieber seine neutrale Stellung einnimmt; der Schieber mit Hilfe von Schraubenfedern in dieser neutra len Stellung gehalten wird; und
der Schieber je eine Stellung vor und hinter dieser neutra len Stellung einnehmen kann, in welcher die radiale Bohrung im Schieber in Strömungsverbindung mit der zweiten Öffnung steht, um den innerhalb der Innenbohrung, im Ventilkörper-Innenraum und im Schieber-Innenraum herrschenden Hydraulik mitteldruck zu entlasten.
innerhalb der Innenbohrung eine Dichtung angebracht ist, welche die radiale Bohrung im Schieber verschließt, wenn dieser Schieber seine neutrale Stellung einnimmt; der Schieber mit Hilfe von Schraubenfedern in dieser neutra len Stellung gehalten wird; und
der Schieber je eine Stellung vor und hinter dieser neutra len Stellung einnehmen kann, in welcher die radiale Bohrung im Schieber in Strömungsverbindung mit der zweiten Öffnung steht, um den innerhalb der Innenbohrung, im Ventilkörper-Innenraum und im Schieber-Innenraum herrschenden Hydraulik mitteldruck zu entlasten.
Für eine Schlauchkupplung in hydraulischen Systemen, die
mit dem erfindungsgemäßen Kupplungsstück ausgerüstet ist,
ergeben sich insbesondere nachstehende Vorteile.
- 1. Es ist nur eine sehr geringe Zugkraft erforderlich, um die Kupplung zu lösen, wenn diese unter einem hohen inneren Hydraulikmitteldruck steht.
- 2. Auch wenn die Kupplung unter Hydraulikmitteldruck steht, tritt beim Lösen nur ein geringer Hydraulik mittelverlust auf.
- 3. Es ist eine sehr geringe Druckkraft erforderlich, um die Kupplungsstücke zu verbinden, selbst wenn ein Kupplungsstück oder beide Kupplungsstücke unter Hydraulikmitteldruck stehen.
- 4. Das aufnehmende Kupplungsstück kann den in dem ein führbaren Kupplungsstück herrschenden Hydraulikmit teldruck überwinden, wenn der eingeschlossene Druck den Druckgrenzwert des Traktorausgangsdruckes über steigt.
- 5. Es ist ein einfaches und besonderes Verfahren vor gesehen, um die Patronenanordnung im Außengehäuse des aufnehmenden Kupplungsstückes einzusetzen, fest zuhalten bzw. zu entfernen.
- 6. Eine besondere Dichtungs-Halteinrichtung hält während der Öffnungs- und Sperrvorgänge eine elastomere Dich tung unter hohem Druck.
- 7. Das aufnehmende Kupplungsstück kann eine zur Druck entlastung dienende Hydraulikmittelmenge zusammen mit der üblichen Hydraulikmittelabgabe beim Öffnungsvor gang an eine entfernte Stelle abführen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfin
dungsgemäßen Kupplungsstückes ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand
einer beispielhaften, in den Zeichnungen dargestellten Aus
führungsform erläutert; die letzteren zeigen in
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
eines erfindungsgemäßen aufnehmenden Kupp
lungsstückes;
Fig. 2 in einer Darstellung analog zu Fig. 1 ein
einführbares Kupplungsstück, das vollständig
eingeführt, jedoch nicht verriegelt ist;
Fig. 3 in einer Darstellung analog zu Fig. 1 das
einführbare Kupplungsstück, nachdem dieses
vollständig angeschlossen und verriegelt und
dessen Ventil geschlossen ist;
Fig. 4 in einer Darstellung analog zu Fig. 1 das
aufnehmende Kupplungsstück, nachdem dieses
unter Druck gesetzt und das Ventil am ein
führbaren Kupplungsstück geöffnet ist;
Fig. 5 das aufnehmende Kupplungsstück beim Löse
vorgang;
Fig. 6 den sich anschließenden Schritt beim Lösen
des einführbaren Kupplungsstückes;
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 aus Fig. 1;
und
Fig. 8 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung längs
der Linie 8-8 aus Fig. 7.
Mit Fig. 3 ist eine schnell verbindbare und schnell lösbare
Kupplung 15 dargestellt, zu der ein aufnehmendes Kupplungs
stück 16 und ein einführbares Kupplungsstück 17 gehören.
Das einführbare Kupplungsstück 17 kann von üblicher Bauart
sein; insbesondere kann hier ein einführbares Kupplungsstück
vorgesehen sein, wie es in der U.S. Patentschrift 4,221,235
beschrieben ist. Das aufnehmende Kupplungsstück 16 kann an
einem Traktor befestigt sein, und das einführbare Kupplungs
stück 17 kann an einem landwirtschaftlichen Zusatzgerät be
festigt sein.
Zu dem einführbaren Kupplungsstück 17 gehört ein rohrförmi
ges Außengehäuse 19 mit einer Innenbohrung 20 und mit einem
Ventilschließkörper oder einer Kugel 21, der bzw. die inner
halb einer Abschirmung 22 gehalten ist. Innerhalb des Außen
gehäuses 19 ist ein Nut 23 (vgl. Fig. 6) ausgebildet, um
Sperrkugeln 24 des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 aufzu
nehmen. Die Abschirmung 22 ist innerhalb des Außengehäuses
19 durch eine kranzförmige Halterung 25 gehalten. Eine Feder
26 drückt die Kugel 21 unter Vorspannung nach links gegen
einen Ventilsitz 27 am Vorderende des Außengehäuses 19 des
einführbaren Kupplungsstückes 17.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gehört zu dem aufnehmenden Kupplungsstück
16 ein rohrförmiges Außengehäuse 30 mit einer
Innenbohrung 31, die ein offenes Innenbohrungs-Ende 32 und
ein geschlossenes Innenbohrungs-Ende 33 aufweist. Die Hy
draulikmittelversorgung am Traktor ist über eine erste Öff
nung 34 an das aufnehmende Kupplungsstück 16 angeschlossen.
Wie weiterhin aus den Fig. 1 und 8 ersichtlich ist, befindet
sich innerhalb der Innenbohrung 31 des aufnehmenden Kupp
lungsstückes 16 eine Patrone 36, zu der stationäre
rohrförmige Festhaltehülsen 37 und 38 gehören, ferner ein in
axialer Richtung verschieblicher rohrförmiger Ventilkörper
39 und ein in axialer Richtung verschieblicher rohrförmiger
Schieber 40 gehören. Die Festhaltehülsen 37 und 38 sind ge
genseitig verschraubt, und diese Festhaltehülsen 37 und 38
werden bezüglich des Außengehäuses 30 durch eine spiralför
mig gewickelte Festhaltefeder 41 (vgl. Fig. 7) stationär ge
halten. Die spiralförmig gewickelte Festhaltefeder 41 um
schließt die Festhaltehülse 38 und ist innerhalb einer ring
förmigen Nut 42 angeordnet, welche innerhalb der Innenfläche
des Außengehäuses 30 ausgespart ist. Diese Festhaltefeder 41
befindet sich zwischen einem radial nach außen abstehenden
Flansch 43 an der Festhaltehülse 38 und einer Vorderwand der
Nut 42. Die Rückwand der Nut 42 verhindert eine nach rück
wärts gerichtete Verschiebung des Flansches 43.
Der rohrförmige Schieber 40 ist in axialer Richtung inner
halb der Festhaltehülsen 37 und 38 verschieblich gehalten
und erstreckt sich bis in den rohrförmigen Ventilkörper 39.
Zu diesem rohrförmigen Schieber 40 gehört ein rückwärtiger
Abschnitt 45, der sich bis in die Festhaltehülsen 37 und 38
erstreckt sowie ein radial erweiterter, vorderer Endab
schnitt 46, der sich bis in den rohrförmigen Ventilkörper 39
erstreckt. Das in der Darstellung rechte Ende des radial er
weiterten vorderen Endabschnittes 46 liegt an einer ringför
migen Wand 47 des rohrförmigen Ventilkörpers 39 an. Durch
einen ringförmigen Festhaltering 48 wird der rohrförmige
Schieber 40 relativ zum rohrförmigen Ventilkörper 39
fixiert. Zwischen dem radial erweiterten Endabschnitt 46 am
rohrförmigen Schieber 40 und dem rohrförmigen Ventilkörper
39 verbleibt ein Durchlaß 49 (vgl. Fig. 2).
Eine Schraube 50 ist in das linke Ende des rohrförmigen
Schiebers 40 eingeschraubt; weiterhin befinden sich zwei
konzentrische Schraubenfedern 51 und 52 im Zwischenraum zwi
schen der Schraube 50 und der Festhaltehülse 37. Das rechte
Ende jeder Schraubenfeder 51, 52 liegt an einem Ring 53 an,
der sich am linken Ende des rohrförmigen Schiebers 40 ab
stützt; ferner liegt das linke Ende jeder Schraubenfeder 51,
52 an einem Ring 54 an, welcher bezüglich der Festhaltehülse
37 mit Hilfe eines Feststellringes 55 fixiert ist.
Am rohrförmigen Schieber 40 sind weiterhin zwei radiale Boh
rungen 56 ausgespart, die sich rechts von der Gewindeboh
rung für die Schraube 50 befinden; in der Darstellung gemäß
Fig. 1 sind diese radialen Bohrungen 56 bezüglich der In
nenbohrung 31 des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 mit Hilfe
einer zylindrischen, elastomeren Dichtung 57 abgedichtet
(vgl. Fig. 1). Diese Dichtung 57 befindet sich in einem
Ringraum zwischen dem rechten Ende der Festhaltehülse 37 und
dem rechten Ende der Festhaltehülse 38. Vorzugsweise ist
zusätzlich eine zylindrische, poröse Halteeinrichtung 58
zwischen die Dichtung 57 und der Außenwand der Festhalte
hülse 38 eingesetzt. Diese poröse Halteinrichtung 58 kann
aus porösem Metall oder aus einem anderen geeigneten Mate
rial bestehen. Wie das nachstehend noch detaillierter er
örtert wird, wird der rohrförmige Schieber 40 unter der Fe
derkraft der Schraubenfedern 51 und 52 in seine neutrale
oder mittige Position gedrückt, wie sie in Fig. 1 darge
stellt ist; in dieser Position sind die radialen Bohrungen
56 gegenüber der Innenbohrung 31 des aufnehmenden Kupplungsstückes
16 abgedichtet.
Ein Kolben 60 ist verschieblich innerhalb des sich in radialer
Richtung erweiternden Vorderendes 46 des rohrförmigen
Schiebers 40 und innerhalb des rohrförmigen Ventilkörpers 39
gehalten. Zu diesem Kolben 60 gehört ein in radialer Rich
tung erweiteter Endabschnitt 61, welcher in der Darstellung
gemäß Fig. 1 an der Wand 47 des rohrförmigen Ventilkörpers
39 abgestützt ist; weiterhin gehört zu diesem Kolben 60 ein
Abschnitt 62 mit vermindertem Durchmesser, der innerhalb des
rohrförmigen Ventilkörpers 39 verschieblich angeordnet ist.
Dichtungen 63 und 64 (vgl. Fig. 2) am Kolben 60 liegen am
rohrförmigen Schieber 40 bzw. am rohrförmigen Ventilkörper
39 an.
Ein im wesentlichen zylindrisches Ventilglied 66 (vgl.
Fig. 1) ist verschieblich innerhalb des Kolbens 60 ausge
bildet und weist ein geschlossenes, rechtes Ende 67 auf, mit
einer konischen Außenfläche, die an einem konischen Ventil
sitz 68 am rohrförmigen Ventilkörper 39 anliegen kann. Eine
Dichtung 69 am Ventilglied 66 gewährleistet eine Abdichtung
zwischen dem Ventilglied 66 und dem Ventilsitz 68. Eine
Schraubenfeder 70 stützt sich einerseits am geschlossenen
Ende des Ventilglieds 66 und andererseits an einer radial
nach innen vorstehenden Schulter 7 am rohrförmigen Schieber
40 ab und drückt das Ventilglied 66 auf den Ventilsitz 68
zu. Am Vorderende des Ventilglieds 66 sind eine Anzahl in
radialer Richtung verlaufende Durchlässe 71 ausgebildet
(vgl. Fig. 1).
Der rohrförmige Ventilkörper 39 ist verschieblich inner
halb des Außengehäuses 30 des aufnehmenden Kupplungsstückes
16 gehalten. Eine, mit der Versorgung mit dem Hydraulikmit
tel in Verbindung stehende erste Öffnung 34 im Außengehäuse
30 kommuniziert mit dem Innenraum des rohrförmigen Ventil
körpers 39 über Bohrungen 73 (vgl. Fig. 2 und 8), welche
am Umfang rund um den rohrförmigen Ventilkörper 39 ange
ordnet sind. Die Dichtungen 74 und 75 (vgl. Fig. 1) ge
währleisten eine Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Ven
tilkörper 39 und dem Außengehäuse 30 des aufnehmenden Kupplungsstückes
16.
Die Sperrkugeln 24 im Vorderende des rohrförmigen Ventil
körpers 39 werden von einem Kragen 77 (vgl. Fig. 2) festge
halten, welcher diese Sperrkugeln 24 umgibt und welcher in
axialer Richtung zwischen einer radial vorstehenden Schulter
78 am Außengehäuse 30 und einem Feststellring 79 gleiten
kann, der in eine ringförmige Nut im Außengehäuse 30 des
aufnehmenden Kupplungsstückes 16 eingesetzt ist. Eine
Schraubenfeder 80 drückt den Kragen 77 nach links entspre
chend der Darstellung nach Fig. 2. Eine Dichtung 81 ist
innerhalb einer ringförmigen Nut an der Innenseite des rohr
förmigen Ventilkörpers 39 untergebracht und kann an dem
Außengehäuse 19 des einführbaren Kupplungsstückes 17 anlie
gen, wenn dieses einführbare Kupplungsstück 17 in das auf
nehmende Kupplungsstück 16 eingesetzt ist.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der aus den beiden Kupp
lungsstücken 16 und 17 bestehenden schnell lösbaren und
schnell verbindbaren Kupplung erläutert.
Fig. 1 zeigt das nicht gekuppelte, aufnehmende Kupplungs
stück 16 in seiner üblichen Position. Die am Traktor be
findliche Versorgung mit Hydraulikmittel ist an die erste
Öffnung 34 des Kupplungsstückes 16 angeschlossen. Selbst
wenn das Steuerventil der Hydraulikmittelversorgung am Trak
tor abgeschaltet ist, kann ein hoher Hydraulikmitteldruck
aus einem vorausgegangenen Arbeitsschritt innerhalb der
ersten Öffnung 34 im Außengehäuse 30, der Bohrungen 73 am
rohrförmigen Ventilkörper 39 und innerhalb des Ventilgliedes
66, innerhalb des Kolbens 60 und innerhalb des rohrförmigen
Schiebers 40 herrschen, weil die Dichtungen 74 und 75 (vgl.
Fig. 2) die Dichtung 69 am Ventilglied 66, die Dichtungen
63 und 64 (vgl. Fig. 2) am Kolben 60 und die zylindrische
Dichtung 57 einen Druckabbau verhindern. Hierbei befindet
sich die zylindrische Dichtung 57 außerhalb der radialen
Bohrung(en) 56 im rohrförmigen Schieber 40. Der Abschnitt
der Innenbohrung 31 innerhalb des Außengehäuses 30 des
aufnehmenden Kupplungsstückes 16, in welchem sich die Fest
haltehülsen 37 und 38 befinden, ist über eine zweite Öffnung
im Außengehäuse 30 zu einem Hydraulikmittelbehälter hin oder
zu einer Hydraulikmittelableitung hin entlastet, welche sich
unter atmosphärischem Druck befinden.
Sofern das einführbare Kupplungsstück 17 teilweise in das
aufnehmende Kupplungsstück 16 eingesetzt ist, berührt die
Kugel 21 zuerst das geschlossene Vorderende des Ventilglie
des 66. Das Vorderende des Gehäuses 19 des einführbaren
Kupplungsstückes 17 berührt die Dichtung 81.
Die Fig. 2 zeigt das einführbare Kupplungsstück 17, nachdem
dieses vollständig in das aufnehmende Kupplungsstück 16 ein
gesetzt ist. Im Innenraum des einführbaren Kupplungsstückes
17 herrscht erheblicher Druck, nämlich der hohe Druck des
eingeschlossenen Hydraulikmittels, und die Kugel 21 drückt
das Ventilglied 66 nach links und verschiebt auch den rohr
förmigen Schieber 40 und den rohrförmigen Ventilkörper 39
nach links gegen die Federkraft der Schraubenfedern 51 und
52, welche sich innerhalb der Festhaltehülse 37 befinden.
Eine Sitzfläche 83 wird bezüglich der Dichtung 57 nach links
verschoben, und der hohe, innerhalb des rohrförmigen Schie
bers 40 und des Ventilgliedes 66 herrschende Hydraulikmit
teldruck wird über die radialen Bohrungen 56 des rohrförmi
gen Schiebers 40 zur umgebenden Atmosphäre hin entlastet.
Die Entlastung des hohen Hydraulikmitteldruckes innerhalb
des Ventilgliedes 66 erlaubt es, das Ventilglied 66 nach
links gegen die Federkraft der Schraubenfeder 70 zu ver
schieben. Die Kugel 21 des einführbaren Kupplungsstückes 17
nimmt infolge des eingeschlossenen, hohen Druckes innerhalb
des Innenraumes des einführbaren Kupplungsstückes 17 weiter
hin ihre Schließposition ein.
Der anhand eines Vergleichs der Fig. 1 und 3 erläuterte Zu
stand entlastet den inneren Hydraulikmitteldruck innerhalb
des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 und erlaubt es, das
aufnehmende Kupplungsstück 16 und das einführbare Kupplungs
stück 17 zusammenzubringen, um dieses zu verbinden. Nachdem
die auf das einführbare Kupplungsstück 17 zum Einführen aus
geübte Druckkraft aufgehört hat, verschieben die Schrauben
federn 51 und 52 innerhalb der Festhaltehülse 37 den rohr
förmigen Ventilkörper 39 des aufnehmenden Kupplungsstückes
16 und das einführbare Kupplungsstück 17 nach rechts, wie
das in Fig. 3 dargestellt ist. Die Sperrkugeln 24 werden
durch eine Rampe 82 an dem Schließkragen 77 in der Schließ
nut des einführbaren Kupplungstückes 17 gehalten, wodurch
das einführbare Kupplungsstück 17 und das aufnehmende Kupp
lungsstück 16 miteinander verriegelt werden.
In der Darstellung nach Fig. 3 ist der rohrförmige Schieber
40 in seine neutrale, mittige Position zurückgekehrt und die
Dichtung 57 verschließt die radialen Bohrungen 56 im Schie
ber 40 gegenüber dem Atmosphärendruck.
Anschließend erfolgt eine Druckerhöhung an der ersten Öff
nung 34 im Außengehäuse 30 und im Innenraum des Ventilglieds
66 und im Innenraum des rohrförmigen Schiebers 40. Eine sol
che Druckerhöhung kann beispielsweise dadurch hervorgerufen
werden, daß die Bedienungsperson eines Traktors das entspre
chende Regelventil am Traktor betätigt. Wie aus Fig. 5 er
sichtlich, drückt der nunmehr innerhalb des aufnehmenden
Kupplungsstückes 16 herrschende hohe Druck die Kugel 21 des
einführbaren Kupplungsstückes 17 aus deren Ventilsitz 27 und
öffnet das einführbare Kupplungsstück 17 gegenüber einer Hy
draulikmittelquelle, beispielsweise gegenüber dem Hydraulik
mitteldruck der Hydraulikmittelversorgung an einem Traktor.
Auch wenn der innerhalb des einführbaren Kupplungsstückes 17
eingeschlossene Druck jenen Druckwert übersteigt, der an der
ersten Öffnung 34 anliegt, drückt das Ventilglied 66 die Ku
gel 21 weiterhin in deren Offenstellung. Dies wird durch den
Kolben 60 gewährleistet. Der von der Druckquelle her aufge
baute Druck wird über die Bohrungen 73 im Ventilglied 66 auf
den radial erweiterten Endabschnitt 61 des Kolbens 60 ausge
übt. Weil die Querschnittsfläche des Endabschnittes 61 des
Kolbens 60 größer ist als der Durchmesser der Kugel 21, kann
diese Kugel 21 in ihre Offenstellung gedrückt werden, selbst
wenn der innerhalb des aufnehmenden Kupplungsstückes 16
herrschende Druck kleiner ist als der innerhalb des einführ
baren Kupplungsstückes 17 eingeschlossene Druck.
Sofern die beiden Kupplungsstücke 16 und 17 voneinander gelöst
bzw. getrennt werden sollen, muß auf das einführbare
Kupplungsstück 17 eine Zugkraft ausgeübt werden, welche das
einführbare Kupplungsstück 17 und die verschieblichen inne
ren Bauteile des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 nach
rechts verschieben, das heißt, aus der in Fig. 4 dargestellten
Position in die mit Fig. 5 dargestellten Position. Während
das einführbare Kupplungsstück 17 nach rechts gezogen wird,
verbleibt der Schließkragen 77 wegen der hohen Reibung zwi
schen diesem Kragen 77 und den Sperrkugeln 24 in einem ver
riegelnden Eingriff mit den Sperrkugeln 24; diese hohe Rei
bung ist auf den hohen Innendruck zurückzuführen, der eine
trennende Kraft auf das einführbare Kupplungsstück 17 und
das aufnehmende Kupplungsstück 16 ausübt. Währen der Kragen
77 zusammen mit dem einführbaren Kupplungsstück 17 nach
rechts verschoben wird, wird die Schraubenfeder 80 zusammen
gedrückt. Die nach rechts erfolgende Verschiebung des rohr
förmigen Ventilkörpers 39 und des rohrförmigen Schiebers 40
ist ausreichend, um die Abdichtung zwischen dem rohrförmigen
Schieber 40 und der Dichtung 57 zu öffnen, welche sich rund
um die radialen Bohrungen 56 in dem rohrförmigen Schieber 40
erstreckt. Der innerhalb des rohrförmigen Schiebers 40 und
innerhalb des Ventilgliedes 66 herrschende Druck wird des
halb bis auf den Atmosphärendruck abgesenkt, und die Kugel
21 des einführbaren Kupplungsstückes 17 nimmt unter der Wir
kung des hohen, eingeschlossenen Druckes innerhalb des ein
führbaren Kupplungsstückes 17 ihre Schließstellung ein.
Nachdem der innerhalb der aufnehmenden Kupplungsstücke 16
herrschende Innendruck bis auf den Atmosphärendruck abge
senkt worden ist, nehmen die Reibungskräfte zwischen den
Sperrkugeln 24 und dem Schließkragen 77 auf den Wert übli
cher Betätigungskräfte ab. Die inneren Bauteile des auf
nehmenden Kupplungsstückes 16 setzen die nach rechts gerich
tete Verschiebung fort, wie das in Fig. 6 dargestellt ist.
Die sich rund um den Schließkragen 77 erstreckende Schrau
benfeder 80 führt den Schließkragen 77 in dessen normale
Position zurück, und die Sperrkugeln 24 werden aus ihrer
Schließposition unterhalb der Rampe 82 freigegeben, so daß
das einführbare Kupplungsstück 17 aus dem aufnehmenden
Kupplungsstück 16 entfernt werden kann. Nachdem diese beiden
Kupplungsstücke 16 und 17 voneinander gelöst worden sind,
nehmen sowohl die Kugel 21 am einführbaren Kupplungsstück 17
und das Ventilglied 66 des aufnehmenden Kupplungsstückes 16
ihre jeweilige Schließstellung ein. In den Innenräumen des
aufnehmenden Kupplungsstückes 16 herrscht Atmosphärendruck,
und deshalb tritt im Verlauf des Lösevorgangs keine Frei
setzung von unter höherem Druck stehendem Hydraulikmittel
auf.
Die zylindrische, die radialen Bohrungen 56 des Schiebers 40
umgebende Dichtung 57 besteht aus einem elastomeren Material
und wird innerhalb einer zylindrischen Festhalteeinrichtung
58 aus porösem Metall festgehalten (vgl. auch Fig. 7). Im
Verlauf des Verbindungsvorganges und des Trennvorganges wird
der rohrförmige Schieber 40 nach links und rechts verscho
ben, wodurch der innerhalb des rohrförmigen Schiebers 40
herrschende hohe Druck zu dem den Schieber 40 umgebenden
Hohlraum hin entlastet wird, der sich auf atmosphärischen
Druck befindet. Dieses Öffnen und Schließen eines unter
hohem Druck stehenden Hohlraums birgt typischerweise die
Gefahr in sich, daß eine elastomere Dichtung aus ihrer
Festhaltenut in Richtung des mit niedrigem Druck beauf
schlagten Hohlraums hingezogen wird. Weil jedoch hier eine
aus porösem Metall bestehende Halteeinrichtung 58 vorge
sehen ist, drückt der innerhalb des röhrförmigen Schiebers
40 herrschende hohe Druck die Dichtung 57 in die Festhalte
nut, welche durch die Festhaltehülsen 37 und 38 ausgebildet
ist, und diese Dichtung 57 bleibt während des bestimmungsge
mäßen Gebrauchs der Kupplung in ihrer vorgesehenen Position.
Nachdem das aufnehmende Kupplungsstück 16 und das einführ
bare Kupplungsstück 17 voneinander getrennt worden sind,
führen die Schraubenfedern 51 und 52 die verschieblichen
Bauteile innerhalb des Gehäuses 30 des aufnehmenden Kupp
lungsstückes 16 in deren neutrale, mittige Position zurück,
wie das in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei der mit Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind zwei
aufnehmende Kupplungstücke 16 vorhanden, welche über einen
Brückenabschnitt 85 miteinander verbunden sind, der seiner
seits einstückig mit jedem der beiden Gehäuse 30 der auf
nehmenden Kupplungsstücke 16 ausgebildet ist. Hierbei ist
zu verstehen, daß in gleicher Weise ein oder mehr als zwei
Kupplungstücke 16 innerhalb eines Gehäuses untergebracht
werden können. Der von den beiden Gehäusen 30 eingeschlos
sene Innenraum steht mit einer Bohrung 86 in dem Brückenab
schnitt 85 in Verbindung, und diese Bohrung 86 ist an einen
Behälter für ein Hydraulikmittel angeschlossen, der über
eine Öffnung 87 und einen Schlauch 88 mit der umgebenden
Atmosphäre in Verbindung steht, so daß in diesem Behälter
Atmosphärendruck herrscht.
Eine zweite Möglichkeit zur Entlastung des Innenraums des
aufnehmenden Kupplungsstückes 16 mit der umgebenden Atmo
sphäre ist in Fig. 8 dargestellt. Hier steht die Bohrung 86
über einen Durchlaß 89 mit einem Hohl
raum 90 in Verbindung. An diesem Hohlraum 90 ist wiederum
eine Öffnung 94 und ein Schlauch 92 angeschlossen. Über
diesen Schlauch 92 kann bei einer Druckentlastung Hydraulik
mittel abgelassen werden, das mit dem üblichen Hydraulikmit
telaustritt bei einer üblichen Trennung der Kupplungsstücke
zu einer entfernten Stelle gelangt.
Aus einem Vergleich der Fig. 1, 7 und 8 wird deutlich, daß
die im Inneren des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 befind
liche Patrone 36 durch die spiralförmig gewickelte Feder 41
innerhalb des Gehäuses 30 des aufnehmenden Kupplungsstückes
16 gehalten wird. Die spiralförmige gewickelte Feder 41
stützt sich an der Vorderwand der ringförmigen Nut 42 in dem
Gehäuse 30 ab und drückt weiterhin den Flansch 43 der Fest
haltehülse 38 gegen die Rückwand der ringförmigen Nut 42.
Die spiralförmig gewickelte Feder 41 wird durch die Öffnung
87 und die Bohrung 86 (vgl. Fig. 7) in jedes der Gehäuse 30 der aufneh
menden Kupplungsstücke 16 eingesetzt und in die ringförmige
Nut 42 an jedem dieser Gehäuse 30 geführt. Durch Entfernung
der spiralförmig gewickelten Feder 41 und des Festhalte
ringes 79 für die Schraubenfeder 80 und den Schließkragen 77
kann die Patrone 36 aus dem Gehäuse 30 des aufnehmenden
Kupplungsstückes 16 entfernt werden. Die Patrone 36 kann
daraufhin aus dem Vorderende des Gehäuses 30 herausgezogen
und durch eine neue Patrone ersetzt werden. Der Zusammenbau
und die bei Bedarf an Ort und Stelle erfolgende Reparatur
des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 wird dadurch erleich
tert.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß das aufnehmende Kupplungsstück
den im aufnemenden Kupplungsstück eingeschlosse
nen Druck zum Atmosphärendruck hin (in einem Behälter, am
Erdboden und dergleichen) entlastet, wodurch die zum Verbin
den der beiden Kupplungsstücke erforderliche Kraft reduziert
wird. Nach Verbindung der beiden Kupplungsstücke gewährlei
stet der großflächige Kolben 60, daß bereits ein geringer
Druck innerhalb des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 den
höheren Druck innerhalb des einführbaren Kupplungsstückes 17
überwindet, um ein Ventil am einführbaren Kupplungsstück zu
öffnen. Im Verlauf des Trenn- oder Lösevorganges werden der
Schließkragen 77, die Sperrkugeln 24 und der rohrförmige
Ventilkörper 39 zusammen nach rechts verschoben, und der
rohrförmige Schieber 40 entlastet den innerhalb des Gehäuses
30 des aufnehmenden Kupplungsstückes 16 herrschenden Innen
druck. Nachdem der Innendruck innerhalb des Gehäuses 30
entlastet ist, sinkt die Reibung zwischen dem Schließkragen
77 und den Sperrkugeln 24 auf einen üblichen Wert ab, und
das aufnehmende Kupplungsstück 16 wird zur zweiten Stufe des
Trenn- oder Lösevorgangs verschoben. Dadurch kann das auf
nehmende Kupplungsstück 16 leicht auch bei hohem Innendruck
gelöst werden. Solche Bedingungen haben bei den vorbekannten
Ausführungsformen zum Lösen der Kupplungsstücke unreali
stisch hohe Kräfte erfordert.
Claims (11)
1. Schnell verbindbares und schnell lösbares, aufnehmendes Kupplungs
stück (16),
mit
- - einem rohrförmigen Außengehäuse (30), das eine Innenbohrung (31) begrenzt, die ein offenes Innenbohrungs-Ende (32) zur Auf nahme eines einführbaren Kupplungsstückes (17) aufweist;
- - einer ersten Öffnung (34) im Außengehäuse (30), die an eine Hydraulikmittelquelle anschließbar ist, um unter erhöhtem Druck stehendes Hydraulikmittel in die Innenbohrung (31) einzuführen;
- - einer zweiten Öffnung im Außengehäuse (30), die an einen unter Atmosphärendruck stehenden Hydraulikmittelbehälter anschließbar ist, um den innerhalb der Innenbohrung (31) herrschenden Hydrau likmitteldruck zu entlasten und um Hydraulikmittel in diesen Hydraulikmittelbehälter abzulassen;
- - einem rohrförmigen Ventilkörper (39), der verschieblich innerhalb der Innenbohrung (31) gehalten ist und der einen Ventilkörper-Innenraum begrenzt, der über eine Bohrung (73) in Strömungs verbindung mit der ersten Öffnung (34) steht;
- - einem rohrförmigen Schieber (40), der am Ventilkörper (39) befestigt und gemeinsam mit diesem verstellbar ist, der einen Schieber-Innenraum begrenzt, der in Strömungsverbindung mit dem Ventilkörper-Innenraum steht, und der wenigstens eine radi ale Bohrung (56) aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem Schieber-Innenraum steht;
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Innenbohrung (31) eine Dichtung (57) angebracht ist,
welche die radiale Bohrung (56) im Schieber (40) verschließt, wenn
der Schieber (40) seine neutrale Stellung einnimmt;
der Schieber (40) mit Hilfe von Schraubenfedern (51, 52) in dieser neutralen Stellung gehalten wird; und
der Schieber (40) je eine Stellung vor und hinter dieser neutralen Stellung einnehmen kann, in welcher die radiale Bohrung (56) im Schieber (40) in Strömungsverbindung mit der zweiten Öffnung steht, um den innerhalb der Innenbohrung (31), im Ventilkörper-Innenraum und im Schieber-Innenraum herrschenden Hydraulikmitteldruck zu entlasten.
der Schieber (40) mit Hilfe von Schraubenfedern (51, 52) in dieser neutralen Stellung gehalten wird; und
der Schieber (40) je eine Stellung vor und hinter dieser neutralen Stellung einnehmen kann, in welcher die radiale Bohrung (56) im Schieber (40) in Strömungsverbindung mit der zweiten Öffnung steht, um den innerhalb der Innenbohrung (31), im Ventilkörper-Innenraum und im Schieber-Innenraum herrschenden Hydraulikmitteldruck zu entlasten.
2. Kupplungsstück nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dichtung (57) zylindrisch ausgebildet ist; und
der Schieber (40) in axialer Richtung verschieblich innerhalb dieser
Dichtung (57) gehalten ist.
3. Kupplungsstück nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine poröse Halteeinrichtung (58) radial außen um die Dichtung (57)
herum angeordnet ist, um diese Dichtung (57) in ihrer vorgegebenen
Position festzuhalten.
4. Kupplungsstück nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Innenbohrung (31) eine Festhaltehülse (38) angeordnet
ist, die dazu bestimmt ist, die zylindrische Dichtung (57) und die
poröse Halteeinrichtung (58) für diese Dichtung (57) in ihren vorge
gebenen Positionen festzuhalten;
diese Festhaltehülse (38) einen radial nach außen abstehenden Flansch (43) aufweist;
in der die Innenbohrung (31) begrenzenden Innenwand des Außen gehäuses (30) eine umlaufende Nut (42) ausgespart ist, die von je einer radialen Wand begrenzt ist; und
der radial abstehende Flansch (43) an der Festhaltehülse (38) an einer dieser Wände anliegt, um eine Verstellung der Festhaltehülse (38) in einer axialen Richtung zu verhindern.
diese Festhaltehülse (38) einen radial nach außen abstehenden Flansch (43) aufweist;
in der die Innenbohrung (31) begrenzenden Innenwand des Außen gehäuses (30) eine umlaufende Nut (42) ausgespart ist, die von je einer radialen Wand begrenzt ist; und
der radial abstehende Flansch (43) an der Festhaltehülse (38) an einer dieser Wände anliegt, um eine Verstellung der Festhaltehülse (38) in einer axialen Richtung zu verhindern.
5. Kupplungsstück nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb dieser Nut (42) zusätzlich eine entfernbare, spiralförmig
gewickelte Feder (41) vorhanden ist, die zwischen den Flansch (43)
an der Festhaltehülse (38) und die andere Wand der Nut (42) einge
setzt ist, um eine Verstellung der Festhaltehülse (38) in der anderen,
axialen Richtung zu verhindern.
6. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb des Ventilkörper-Innenraumes ein Ventilglied (66) ver
schieblich gehalten ist, das eine Schließstellung und eine Offen
stellung einnehmen kann, wobei in der Ventilglied-Schließstellung
eine Strömungsverbindung zwischen der ersten
Öffnung (34) und der zweiten Öffnung gesperrt ist.
7. Kupplungsstück nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb des Ventilkörper-Innenraumes ein Kolben (60) verschieb
lich gehalten ist, der eine Querschnittsfläche aufweist, auf welche
der Hydraulikmitteldruck einwirkt;
dieser Kolben (60) an dem Ventilglied (66) anliegen kann, um dieses in seine Schließstellung zu drücken; und
diese Kolben-Querschnittsfläche einen größeren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser eines Ventilgliedes an dem einführbaren Kupplungsstück (17).
dieser Kolben (60) an dem Ventilglied (66) anliegen kann, um dieses in seine Schließstellung zu drücken; und
diese Kolben-Querschnittsfläche einen größeren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser eines Ventilgliedes an dem einführbaren Kupplungsstück (17).
8. Kupplungsstück nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Ventilglied (66) im aufnehmenden Kupplungsstück (16) rohrförmig
ausgebildet ist und einen Ventilglied-Innenraum begrenzt, der über
Ventilglied-Durchlässe (71) eine Strömungsverbindung von der ersten
Offung (34) im Außengehäuse (30) über den Ventilkörper-Innenraum
zum Schieber-Innenraum ermöglicht.
9. Kupplungsstück nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich innerhalb des Ventilglied-Innenraumes eine Schraubenfeder (70)
erstreckt, die sich einerseits am Schieber (40) und andererseits am
Ventilglied (66) abstützt, um das Ventilglied (66) federnd in dessen
Schließstellung zu drücken.
10. Kupplungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Vorderende des Ventilkörpers (39) eine Sperrkugelverriegelung
ausgebildet ist, die Sperrkugeln (24) enthält, die von einem mit einer
Rampe versehenen Kragen (77) gehalten und verstellt werden, der
eine die Sperrkugeln (24) bezüglich des einführbaren Kupplungs
stückes (17) verriegelnde oder freigebende Stellung einnehmen kann,
und der eine Zwischenstellung zwischen diesen beiden Stellungen
einnehmen kann;
wobei der Schieber (40) eine ausreichende Verstellung ausführen kann, um den Hydraulikmitteldruck zu entlasten und um Hydraulik mittel in die zweite Öffnung abzugeben, wenn der Kragen (77) diese Zwischenstellung einnimmt.
wobei der Schieber (40) eine ausreichende Verstellung ausführen kann, um den Hydraulikmitteldruck zu entlasten und um Hydraulik mittel in die zweite Öffnung abzugeben, wenn der Kragen (77) diese Zwischenstellung einnimmt.
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Representative=s name: HANSMANN & VOGESER, 81369 MUENCHEN |