DE3635264A1 - Steckkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die WO 84/02566 beschreibt eine derartige Vorrichtung, bei der auf dem Genäuseaußenmantel eine Muffe längs verschiebbar ist, über die in verschiedene Druckräume von einer Luftdruckquelle Preßluft einleitbar ist. Die federnden Spannbacken sind ein­ stückig an der vorderen Stirnseite des Kolbens ausgebildet. Hier­ bei ergibt sich das Problem, daß der Obergang zwischen dem Kol­ ben und den Spannbacken gerade bei Vorrichtungen mit größerem Durchmesser verhältnismäßig dünn ausgebildet sein muß, damit die bei dem Verschieben zu überwindende Federkraft nicht zu groß ist. Der dünne Übergang stellt aber andererseits einen Schwachpunkt dar, der bei häufigem Gebrauch der Vorrichtung zum Brechen neigt. Hinzu kommt, daß die federnden Spannbacken nur un­ genügend gehärtet werden können, da sonst ihre Elastizität verloren geht. Die einstückige Ausbildung von Spannbacken und Kolben bedingen zwangsläufig, daß die Vorrichtung nur für einen einzigen Typ von Anschluß brauchbar ist.

In der deutschen Patentanmeldung P 35 18 019.6 wird eine Steckkupplung beschrieben, die in Abwandlung zur Steck­ kupplung gemäß der WO 84-02566 keine Schiebemuffe verwendet, sondern mit einer Druckfeder ausgestattet ist, die für die Bewegung des Kolbens in der einen Richtung sorgt, während die Verschiebung des Kolbens in der anderen Rich­ tung von Hand oder mit Druckluft erfolgt. Die Anordnung der Spannbacken einstückig mit dem Kolben ist die gleiche wie bei der vorgenannten Steckkupplung.

Die US-PS 23 88 179 befaßt sich mit einer Steckkupplung, bei der radial aufspreizbare, steife Spannbacken auf einem Rohr ortsfest gehalten werden. Nach Einführen eines Ge­ windeanschlußes werden die Backen dadurch zusammengedrückt, daß eine auf den schrägverlaufenden Spannbackenoberflächen verschiebbare Muffe in Richtung des Spannbereichs geschoben wird. Zwischen den Spannbacken sind Kugeln eingesetzt, die für einen gewissen Abstand der Spannbacken voneinander sorgen. Diese Steckkupplung ist nicht einhändig bedienbar. Ferner ist zur Abdichtung eine Drehung der Kupplung er­ forderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckkupplung der gattungsgemäßen Art mit verlängerter Lebensdauer anzu­ geben. Ferner soll der zur Bedienung erforderliche Kraft­ aufwand verringert werden. Auch soll die Steckkupplung einfacher als bisher an unterschiedliche Anschlüsse anpaßbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Steck­ kupplung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentan­ spruchs 1.

Da bei der erfindungsgemäßen Steckkupplung die Spannbacken als vom Kolben getrennte Teile ausgebildet sind und an diesem mit mehr oder weniger Spiel angebracht sind, benötigen sie keine Federwirkung mehr. Sie können mit Rockwellhärten über fünfzig gehärtet werden und lassen sich gegen andere aus­ tauschen, die an einen unterschiedlichen Anschluß angepaßt sind.

Eine weitere Vereinfachung der Anordnung und Erhöhung der Lebensdauer ergeben sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die Spannbacken durch ein sie umfangmäßig umgebendes elastisches Element federnd radial nach innen gedrückt werden, während sie in der Eingriffsstellung mittels eines an ihrer radialen Innenseite angreifenden Stifts formschlüssig in Eingriff mit dem Gewindeanschluß sind. Der Stift ist dabei einseitig ge­ lagert und dient als konzentrische Führung für den Kolben. Er­ findungsgemäß ist die einseitige Lagerung nicht starr ausge­ führt, sondern besitzt ein gewisses seitliches Spiel, das ein Abbrechen des Stiftes in seiner Lagerung bei gegebenenfalls auftretenden seitlichen Bewegungen vermieden wird.

Andere bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steck­ kupplung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Steck­ kupplung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckkupp­ lung in Abwandlung einer Steckkupplung gemäß der deutschen Patentanmeldung P 35 18 019.06,

Fig. 2a, Fig. 2b eine Seitenansicht im Schnitt von für die erfindungs­ gemäße Ausbildung wesentlichen Teilen der Steckkupplung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des Querschnitts der Teile der Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Steckkupplung,

Fig. 5 eine Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 4 unter Veranschaulichung der möglichen austauschbaren Betätigungsvorrichtungen.

Da der grundsätzliche Aufbau und die Funktion der erfindungs­ gemäßen Steckkupplung in der WO 84/02 566 bzw. der deutschen Patentanmeldung P 35 18 019.6 im einzelnen be­ schrieben ist, wird in der vorliegenden Beschreibung nur kurz darauf eingegangen. Die gesamte Beschreibung der beiden ge­ nannten Druckschriften wird zum Inhalt der vorliegenden Be­ schreibung gemacht.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 12, in dem ein Kolben 14 abgedich­ tet in Richtung der Längsachse des Gehäuses 12 auf einem Kern 16 unter Zwischenschaltung einer weiteren Dichtung längs­ verschiebbar ist. Das vordere offene Ende des Gehäuses 12 ist konisch verjüngt, so daß sich eine innere Schräg­ fläche 33 ergibt. Mit dem vorderen Ende des Kolbens sind mehrere, beispielsweise 6 Spannbacken 26 angebracht (vgl. auch Fig. 3) die beim Ausführungsbeispiel mit einem Außengewinde 27 versehen sind. Der Außenumfang der Spann­ backen ist mit zu der Schrägfläche 33 passenden Schräg­ flächen 32 versehen, die auf der Schrägfläche 33 gleiten und die Spannbacken beim Vorschieben des Kolbens 14 aus dem Gehäuse 12 zusammendrücken.

Zwischen dem Gewinde 27 und den Schrägflächen 32 ist ein dritter Dichtungsring 28 eingefügt, der in eine innere Ausnehmung 30 an der Stirnseite des Gehäuses 12 paßt. Eine Druckfeder 20 drückt den Kolben 14 normaler­ weise in die in Fig. 1 gezeigte Stellung in Anschlag an eine Fläche 42. Wird Druckluft über einen Kanal 68 gegen die hintere Stirnfläche 64 des Kolbens 40 gelegt, dann schiebt sich der Kolben 14 nach, vorn, wodurch die Spann­ backen 26 zusammengedrückt werden und das Außengewinde 27 nach Einführen in einen dazu passenden Anschluß eingeführt werden kann. Bei Wegnehmen der Druckluft drückt die Feder 20 den Kolben 14 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurück,wo­ bei das Außengewinde 27 der Spannbacken in das Innengewinde des Anschlußes eingreifen kann. Die Steckkupplung wird dann durch die Feder 20 mit ihrer Dichtung 28 gegen die Stirnseite des Anschlußes gedrückt. Dabei werden die Spannbacken durch den vorderen Teil 34 des Kerns 16 zwangsweise nach außen gepreßt.

Bei der in der deutschen Patentanmeldung P 35 18 019.6 be­ schriebenen Ausführungsform sind die Spannbacken 26 ein­ stückig mit dem Kolben 14 und federnd ausgebildet. Es können somit die eingangs erwähnten Nachteile auftreten.

Erfindungsgemäß erfolgt nun eine Auftrennung der Spannbacken 26 und des Kolbens 14. Damit können die Spannbacken 26 eigens bearbeitet werden. Da keine Elastizität erforderlich ist und die Spannbacken eine entsprechende Steife besitzen können, ist ohne Weiteres eine Härtung auf Rockwellwerte über fünfzig möglich. Prinzipiell werden die Spannbacken am Kolben 14 derart befestigt, daß eine gewisse Bewegungs­ freiheit der vorderen Enden der Spannbacken 26 in radialer Richtung gegeben ist, ohne daß eine wesentliche Beanspruchung der Verbindungsstelle erfolgt oder eine erhebliche Kraft zur Betätigung der Vorrichtung erforderlich ist. Die Figuren 2 a und 2 b zeigen eine bevorzugte Ausbildung der Verbindungs­ stelle zwischen dem Kolben 14 und den Spannbacken 26. So be­ sitzt der Kolben 14 an seinem vordern Ende eine ringförmige Vertiefung 44 am Außenumfang. Die Vertiefung 44 kann einen rechteckigen Querschnitt, gegebenfalls jedoch auch einen ab­ gerundeten oder dreieckigen Querschnitt aufweisen. Anderer­ seits sind die rückwärtigen Enden 46 der Spannbacken 26 mit einem radial nach innen ragenden Rand 46 versehen, der hackenförmig in die ringförmige Vertiefung 44 eingreift (vgl. auch Fig. 3). Von vorne gesehen stellen die Spann­ backen 26 einzelne Segmente dar, deren Ränder 46 mit Spiel zueinander die Vertiefung 44 ausfüllen. Um trotz des Spiels in der Vertiefung 46 eine regelmäßige und verhältnismäßig gleichbleibende Anordnung zu erhalten, können in den radialen Schlitzen 48 zwischen den Spannbacken 26 Stifte 50 an der Stirnseite des Kolbens 14 angebracht sein, zwischen denen die Spannbacken 26 eingesetzt werden.

Fig. 2b zeigt eine ähnliche Anordnung, wobei lediglich die Spannbacken 26 a mit einer anderen Anschlußverbindung 27 a versehen sind. Hiermit soll veranschaulicht werden, daß auf einfache Weise sich die Spannbacken unterschiedlichen An­ schlüssen anpassen lassen. Diese Anpaßbarkeit wird weiter dadurch verbessert, daß der verjüngte vordere Teil 52 des Ge­ häuses mit dem zylinderförmigen Teil des Gehäuses 12 ver­ schraubt ist, so daß auch hier die Möglichkeit besteht unterschiedliche Teile 52 anzusetzen.

In radialer Richtung werden die Ränder 46 dadurch in der ringförmigen Vertiefung 44 gehalten, daß zwischen den Außenkanten 54 der Spannbacken 26 und der Innenfläche des Gehäuses 12 nur ein verhältnismäßig geringes Spiel ist, das einerseits ein Aushaken der Ränder 46 aus der ringförmigen Vertiefung 44 verhindert, zum anderen jedoch ein gering­ förmiges Schwenken der Spannbacken 26 beim Zusammendrücken des vorderen Endes erlaubt.

Andere Möglichkeiten der Befestigung der Spannbacken am Kolben 14 stehen dem Fachmann zur Verfügung. So könnten die Spannbacken 26 beispielsweise in Überlappung mit dem Kolben 14 radial verstiftet werden. Alternativ dazu könnte auch eine Verstiftung an der Stirnseite des Kolbens 14 erfolgen, wenn die Spannbacken an ihren hinteren Stirnseiten mit ent­ sprechenden nach innen ragenden Rändern ähnlich demjenigen des Randes 46 versehen werden. Wesentlich ist lediglich, daß die Spannbacken 26 und der Kolben 14 derart miteinander ver­ bunden sind, daß eine gewisse radiale Schwenkbeweglichkeit bleibt, während keine Längsverschiebung der beiden Teile zueinander auftritt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Verbindung der Spann­ backen 26 mit dem Kolben 40 läßt sich bei allen Ausführungs­ beispielen von Steckkupplungen gemäß der WO 84/025 66 und der deutschen Patentanmeldung P 35 18 019.6 anwenden.

Es ist ferner möglich die hinteren Enden von Spannbacken in ähnlicher Weise auszubilden bei Steckkupplungen, die für Außengewinde oder allgemein für Außenanschlüsse bestimmt sind. Auch hierbei erfolgt eine erfindungsgemäße Auftrennung der Spannbacken vom Kolben mit entsprechendem Spiel.

Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäß ausgebildete Aus­ führungsform einer Steckkupplung, bei der die Schrägflächen­ anordnung zum radialen Zusammendrücken der Spannbacken er­ findungsgemäß durch ein anderes Prinzip ersetzt wird. Außer­ dem wird erfindungsgemäß der Kern 16 gemäß Fig. 1 in seiner Form vereinfacht und seine einseitige Lagerung speziel ausge­ bildet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind gleiche bzw. sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben. In Ab­ weichung zur Ausführungsform nach Fig. 1 sind die wiederum am Kolben 14 eingehakten und beispielsweise an diesem radial mittels Stiften 58 mit einer gewissen radialen Bewegungsfrei­ heit befestigten Spannbacken 126 an ihren radialen Außensei­ ten in einem mittleren Bereich mit einer Umfangsrille 78 ver­ sehen, in der ein ringförmiges federndes Element 62 einge­ setzt ist. Das federende Element 62 ist bevorzugt eine Spiral­ oder Wurmfeder. Bei einfacheren Anwendungen könnte auch ein Gummiring oder ein Metallring in Frage kommen.

Wird zum Einsetzen der Kupplung der Kolben 14 in der bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise entgegen dem Druck der Feder 20 aus dem Gehäuse 12 in Fig. 4 nach links herausge­ schoben, dann drückt das federnde Element 62 die Spannbacken 126 radial nach innen, so daß genügend Spiel zum Einführen der vorderen Gewindeansätze 27 in das Innengewinde des Anschluß­ stückes gegeben ist. Während der Kolben 14 auf dem Kern 116 in der bereits beschriebenen Weise wieder in die in Fig. 4 ge­ zeigte Stellung zurückgeht, kommt das vordere Ende 34 des Kerns 116 in Anlage mit den radial innen liegenden Anschlags­ flächen 35 am äußeren Ende der Spannbacken 126, so daß diese formschlüssig in das Innengewinde des Anschlußstückes gedrückt und in dieser Position sicher gehalten werden. Wird zum Lösen der Verbindung der Kolben 14 wiederum auf dem Kern 116 nach vorn geschoben, dann gibt das vordere Ende 34 des Kerns 116 die äußeren Enden 27 der Spannbacken 126 wieder frei, so daß diese unter dem Druck des federnden Elements 62 nach innen geschwenkt werden, so daß die Steckkupplung aus dem Anschlußstück heraus­ gezogen werden kann.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der Kern 116 gegenüber dem Kern 16 der Fig. 1 modifiziert. Insbesondere ist der Kern 116 stiftartig ausgebildet mit einem gegenüber dem Kern 16 erheb­ lich verringertem Durchmesser. Diese Durchmesserverringerung bringt auch eine Verringerung des Gesamtdurchmessers mit sich, so daß die Steckkupplung noch schlanker ausgeführt werden kann.

Von besondere Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, daß die einseitige Befestigung des Kerns 116 am rückseitigen Abschluß­ teil 68 derart erfolgt, daß der Kern 116 ein geringes Spiel bezüglich einer seitlichen Schwenkbewegung seines freien Endes besitzt, die sich aufgrund der Toleranzen in den Abmessungen des Kolbens, dem Gehäuse und den Spannbacken ergeben können.

Im einzelnen ist an der inneren Stirnseite des Abschlußele­ mentes 68 konzentrisch eine Öffnung 69 vorgesehen, in der ein Muttereinsatzteil 70 fixiert ist. In diesem Muttereinsatzteil 70 ist eine Mutter 72 unter Bildung eines ringförmigen Spaltes 73 in einem ringförmigen Element 75 etwa durch Verschweißen an den jeweiligen Stirnflächen der Mutter 72 und des ringför­ migen Elements 75 untergebracht. Hierdurch wird gewährleistet, daß der Kern 116 zwar praktisch kein axiales Spiel besitzt, daß jedoch ein gewisses seitliches Ausweichen bei einer seit­ lichen Schwenkbewegung des Kerns 116 erfolgen kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 stellt ein Beispiel einer Steck­ kupplung dar, bei der ein Fluid über den Eingangsanschluß 60 in das Innere des Gehäuses 12 geleitet und der Vorrichtung zu­ geführt wird, an die die Steckkupplung angeschlossen ist.

Die Modifikationen der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind je­ doch in gleicher auf eine Ausführungsform der Fig. 1 anwend­ bar.

In Fig. 4 ist das rückwärtige Abschlußelement 68 nur allge­ mein gezeigt.

Fig. 5 veranschaulicht deshalb schematisch verschiedene gegen­ einander austauschbare Möglichkeiten für die Betätigung einer Steckkupplung 80. Insbesondere läßt sich der Kolben 14 bei­ spielsweise über eine Hebelanordnung 85 in Fig. 5 nach links aus dem Gehäuse 12 herausbewegen, wobei die Hebelanordnung auf die Platte 64 drückt.

An die Stelle der Hebelanordnung 85 kann eine druckmittelbe­ tätigte Anordnung 90 treten, die über ein Muffe 92 nach dem Prinzip der WO 84/02566 selektiv Druck auf die Platte 64 aus­ übt, die in diesem Falle undurchlässig und mit geringem Spiel gegenüber dem Innenmantel des Gehäuses 12 ausgebildet ist.

Ein Abschlußelement 95 ist ebenfalls einsetzbar und besitzt die gleiche Funktion wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Als Modifikation des Beispiels nach Fig. 4 kann die Feder 20 im vorderen Bereich des Gehäuses 12 zwischen nicht gezeigten Anschlägen angeordnet werden; dies ergibt eine kurze Bauweise.

Claims (22)

1. Steckkupplung zum druckdichten Anschließen an eine einen Anschluß aufweisende Vorrichtung mit einem zylindrischen Gehäuse, einem darin auf einem axial angeordneten Kernele­ ment verschiebbaren Kolben, der an seinem zu einer offenen Stirnseite des Gehäuse hin gerichteten Seite mit Spann­ backen versehen ist, die bei einer Axialverschiebung zwischen dem Gehäuse und dem Kolben radial verstellbar sind, und mit einer Vorrichtung, die gegen das im Gehäuse befindliche hintere Stirnende des Kolbens einen Druck aus­ üben kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (26) als vornehmlich steife Teile ausgeführt und mit dem Kolben (14) mit einem gewissen Spiel vornehmlich in radialer Richtung verbunden sind.

2. Steckkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (26) mit ihren hinteren Enden am Kol­ ben (14) eingehakt sind.

3. Steckkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Segmente ausgebildeten Spannbacken (26) mit radial nach innen gerichteten Rändern (46) versehen sind, die in eine rillenförmige Vertiefung (44) an der Außenfläche des Kolbens (14) eingreifen.

4. Steckkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Segmente zueinander über die Kreisfläche ver­ teilt in Abstand gehalten sind.

5. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannbacken (26) durch an der Stirn­ seite des Kolbens (14) angebrachte Stifte oder Vorsprünge (50) in Abstand gehalten sind.

6. Steckkupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (26) den Rand des Kolbens (14) überlappend mit dem Kolben verstiftet sind.

7. Steckkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (26) an der Stirnseite des Kolbens (14) verstiftet sind.

8. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (26) für un­ terschiedliche Anschlüsse ausgebildet und austauschbar sind.

9. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorderer Teil des Ge­ häuses austauschbar ist zur Anpassung an unterschied­ liche Anschlüsse.

10. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die radiale Verstellung zwischen Gehäuse und Kolben über Schrägflächenanordnungen erfolgt.

11. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Verstellung zwischen Ge­ häuse und Kolben zum Eingriff mit dem Anschluß durch formschlüssige Bewegung und zum Lösen des Eingriffes unter Federdruck erfolgt.

12. Steckkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (126) von einem federnden Element (62) umgeben sind.

13. Steckkupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (62) vornehmlich in einer Umfangs­ rille (78) im mittleren Bereich der Spannbacken (126) an­ geordnet ist.

14. Steckkupplung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das federnde Element (62) eine Spiralfeder ist.

15. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anschluß ein lnnengewinde be­ sitzt und die Spannbacken (26, 126) an ihren freien Teilen mit Außengewinde (27) versehen sind und daß die form­ schlüssige radiale Bewegung der mit Außengewinde versehenen Spannbacken (26; 126) über Flächen (35) erfolgt, die ra­ dial gesehen an der Innenseite der freien Enden der Spann­ backen (26; 126) ausgebildet sind und die mit dem freien Ende (34) des Kernelements (16; 116) in Eingriff gehen.

16. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kernelement (116) einseitig in einem rückwärtigen Anschlußelement (68) mit geringfügigen seitlichen Spiel, jedoch praktisch ohne axialen Spiel ge­ lagert ist.

17. Steckkupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (71) des Kernelements (116) in eine Mutter (72) eingeschraubt ist, die im Abschlußelement (68) mit seit­ lichem Spiel eingesetzt ist.

18. Steckkupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (72) nur an einer Stirnseite mit dem Abschluß­ element (68) verbunden, insbesondere verschweißt ist.

19. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kernelement (116) als ver­ hältnismäßig dünner durchgehender Metallastift ausgebil­ det ist.

20. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stirnkante des freien Endes (34) des Kernelementes (16; 116) angephast ist und mit entsprechend angephasten Flächen auf der Innenseite der Spannbacken (26; 126) in Eingriff gehen kann.

21. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (68) aus­ tauschbar ist.

22. Steckkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (68) eine von Hand oder über ein Druckmittel betätigbare Vorrichtung zum axialen Verschieben des Kolbens bezüglich des Gehäuses aufweist.