DE68902999T2 - Hydraulik-kupplung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Flüssigkeitskupplungen, insbesondere Kupplungen, die bei hohem hydraulischen Umgebungsdruck verwendet werden, so wie dies bei Werkzeugmaschinen, landwirtschaftlichen und Baugeräten oder dergleichen der Fall ist.
• Die Hydraulikindustrie hat sich während der Jahre auf Hydraulik-Kupplungen zur Anwendung bei Verteilern, Pumpengehäuse und Reglern gestützt, welche mit den SAE J 514-Normen übereinstimmen. Diese Kupplungen verwenden einen O-Ring, und sind in der Industrie als "O-Ring-Boss-Fittings" bekannt. Obwohl ein O-Ring-Boss-Fitting wesentlich besser als Metallzu-Metall-Kupplungen ist, die anderweitig bei Hydrauliksystemen verwendet werden, und bei Niederdruckbedingungen gut arbeitet, verwenden derzeitige Hydraulikanwendungen bedeutend höhere Drücke, und die Anwendung der Hydraulik bei Robotern und anderen umweltempfindlichen Anwendungen erfordert es, daß sämtliche Hydraulikkupplungen leckagefrei sind.
• Ein Hauptgrund für das Ausfallen gewisser vorbekannter O-Ring-Fittings ist das Lösen von Schraubverbindungen, das bei Hochdruck und bei Schwingungen auftritt. Während dieser Bewegung wird ein Spalt zwischen der hinteren Fläche eines Hydraulikfittings und der Frontfläche eines Hydraulik- Einlasses geöffnet, der schließlich dazu führt, daß das Material des O-Rings unter Druck in den Flächen-Zwischenraum hineinextrudiert. Fig. 1 veranschaulicht einen vorbekannten O-Ring-Boss-Fitting, wobei das Auspuffrohr 12 eine Öffnung 14 aufweist, die mit einem Innengewinde 16 versehen ist, das mit dem Außengewinde 18 von Fitting 20 verschraubt ist.
• Wie man sieht, ist O-Ring 22 innerhalb einer hinterschnittenen Nut 24 in Fitting 20 aufgenommen und füllt im wesentlichen den gesamten, hierin eingeschlossenen Raum aus. Beim Einschrauben von Fitting 20 in die Öffnung 14 wird O-Ring 22 zusammengedrückt und wird in jeder Beziehung zu einem massiven Bestandteil, außerstande, auf Druckdifferentiale innerhalb des Zwischenflächenbereiches zu reagieren. Selbst in jenem Falle, in welchem der O-Ring nicht den gesamten Zwischenraum, sondern nur einen hohen Prozentsatz hiervon ausfüllt, ist er außerstande, irgendeine nennenswerte Axialbewegung auszuführen, und verhält sich ähnlich wie in jenem Falle, in welchem der O-Ring im wesentlichen den gesamten Zwischenraum ausfüllt.
• Fig. 2 veranschaulicht, was passiert, wenn Fitting 20 Druck und Vibration ausgesetzt wird. Wie man erkennt, erzeugt das Verdrehen der Gewinde 16 und 18 einen Spalt 26 zwischen dem Sechskantbund 28 von Fitting 20 der Fläche 30 von Auspuffrohr 12. Wird auf O-Ring 22 hydraulischer Druck ausgeübt, so wird er nach außen gedrückt, und ein Teil hiervon wird in den Spalt 26 hineinextrudiert. Wird der hydraulische Druck anschließend weggenommen, so wird der extrudierte Teil 32 des O-Rings durch die anstoßenden Flächen des Fittings 20 und des Auspuffrohres dann angenagt, wenn sie wieder zusammenkommen. Dies tritt beim Aufbringen und Freigeben von Druck wiederholt auf, bis schließlich der Ausfall eintritt. Es ist nicht wünschenswert, daß der O-Ring hohen Druckkräften ausgesetzt wird, weil dies dazu führt, daß er als Packung funktioniert und nicht in der Lage ist, innerhalb des Raumes eine nennenswerte Axialbewegung auszuführen.
• Im Bemühen, eine verbesserte hydraulische Dichtung zu schaffen, wurden andere vorbekannte Techniken ausprobiert. Die europäische Industrie hat beispielsweise Verbunddichtungen angewandt, die einen Metallring umfassen, der an einen Gummiring von besonderem Querschnitt gebunden ist, wobei der Metallring für das Gummi-Dichtungselement eine Stütze bildet. Obgleich derartige Verbunddichtungen bei zahlreichen Anwendungen wirkungsvoll arbeiten, sind sie relativ teuer in der Herstellung, und die Dichtungen sind schwierig anzuwenden, und führen häufig zu einer unzulänglichen Montage mit nachfolgendem Ausfall. Eine weitere versuchte Lösung ist die Anwendung von O-Ring-Boss- Komponenten, die mit zusätzlichen Gewinden ausgestattet sind, wobei die zusätzliche, mögliche Reibung dazu beiträgt, einer Verdrehlösung von Komponenten vorzubeugen. Dies bedeutet zusätzliche Kosten und hat sich nicht so wirksam erwiesen, wie dies die Industrie verlangt. Ein weiterer Typus vorbekannter Dichtungen umfaßt einen O-Ring mit einer elastischen Feder als Kern, ummantelt mit einer weichen äußeren Schicht. Dieser Typ eines O-Ringes ist nicht genügend verformbar und ist dazu konstruiert, aufgrund der Wirkung von Radialkräften zu dichten, die durch einen Paßsitz zwischen dem O-Ring und den Flächen, zwischen welchen er sitzt, zu dichten.
• Bei vorbekannten Fittings befindet sich die O-Ring-Dichtung üblicherweise zwischen dem hydraulischen Medium innerhalb des Systems und den Gewindegängen des hydraulischen Fittings, wobei die Gewindegänge der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt sind. Damit bleiben die Gewindegänge einer möglichen Korrosion durch elektrolytische Wirkung und Umweltangriffe ausgesetzt, so daß es schwierig ist, den Fitting zu lösen. Tritt diese Korrosion an der Grenzfläche zwischen einem hydraulischen Übertragungssystem und einer Auspuffleitung auf, an welche es angeschlossen ist, so ist es unmöglich, das System zum Zwecke der Reparatur oder Wartung zu lösen, ohne daß teure Komponenten beschädigt werden, so wie Pumpen oder Regler, in welche Verbindungsöffnungen eingearbeitet sind. Das Problem der Gewindekorrosion läßt sich durch Anordnen der Gewinde in Verbindung mit dem hydraulischen Medium vermeiden. Ein Hauptgrund für den Ausfall beim Betrieb eines O-Ring- Boss-Fittings ist jedoch das Lösen der Gewinde, was bei Druck und Vibration auftritt, und diese Situation wird durch die Schmierung der Gewinde mittels hydraulischen Mediums innerhalb des Systems verschlechtert.
• Derzeitige Standardfittings enthalten ein Gewinde, das mit dem Einlaßgewinde zusammenpaßt, wobei das erstgenannte zur Aufnahme des O-Ringes hinterschnitten ist. Hinter dem O-Ring befindet sich eine ebene, flächige Metall-zu-Metall-Anlage, wobei die Grenzfläche senkrecht zur Achse des Fittings verläuft. Diese Flächen-zu-Flächen-Anlage verriegelt nicht die Komponenten aneinander, und bei Vibration in Kombination mit Druck findet ein Lösen zwischen dem Fitting und der Öffnung statt, was zum Ausfall der Kupplung führt. Eine ähnliche Situation ist bei der justierbaren Version des vorbekannten Fitting gegeben, wobei eine Verriegelungsmutter und eine Unterlegscheibe die Stütze des O-Rings bilden. Die justierbare Version des Standardfittings ist für Ausfall noch anfälliger als die gerade Version, aufgrund der Tatsache, daß sich die Unterlegscheibe bei Druck leicht verformt, womit das Entstehen eines schmalen Spaltes zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser des Gewinde-Hinterschnittes auftritt, der mit einem Preßsitz anliegen sollte. Dies erzeugt zwei mögliche Leckagewege sowie eine größere Wahrscheinlichkeit des Ausfalls.
• DE-B-1 289 374 beschreibt eine Flüssigkeitskupplung mit einem Mutterteil, das eine axial äußere Stirnfläche und eine sich radial von der äußeren Stirnfläche nach innen erstreckende Axialbohrung aufweist, zum Herstellen einer leitenden Verbindung mit Mediumunterdruck, wobei die Bohrung ein Innengewinde aufweist und eine innere, axial sich einwärts verjüngende Fläche zwischen dem Gewinde und der Außenfläche; ein Schraubenteil weist einen Teil auf innerhalb der Bohrung mit einem Außengewinde, das mit dem Innengewinde des Unterteiles zusammenarbeitet, wobei das Schraubenteil eine ringförmige äußere Verriegelungsfläche umfaßt, die in strammem Kontakt mit der inneren, sich verjüngenden Verriegelungsfläche steht, um einen Reibschluß zu schaffen, wobei das Schraubenteil eine ringförmig hinterschnittene Schulter aufweist, die zwischen dem Außengewinde und der äußeren Fläche angeordnet ist und eine ringförmige O-Ring-Tasche bildet, umfassend eine Kante, an welcher die Außenfläche auf die Tasche trifft; ein O-Ring ist in der Tasche angeordnet; der O-Ring ist von solchem Durometer und solchen Abmessungen, daß er in der Tasche axial bewegbar ist und sich in dichtenden Eingriff mit der Kante verformt, in Abhängigkeit mit dem Mediumdruck.
• Gemäß der Erfindung ist eine solche Einheit dadurch gekennzeichnet, daß die innere, sich verjüngende Fläche sich über die Tasche hinter dem O-Ring hineinerstreckt.
• Die Mediumdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß einer Ausführungsform hiervon löst die Probleme und Nachteile des Standes der Technik durch Schaffen einer Mediumdichtung, wobei Metall-zu-Metall-Kontakt mit einer sich verjüngenden Fläche an der Öffnung geschaffen wird, der einen Keilriegeleffekt zwischen diesen Komponenten erzeugt, und wobei die Elastizität der Metallkomponenten die Kupplungs- Baueinheit unter Zug hält. Um die Reibkräfte, die eine Verdrehung des Fittings verhindern, zu steigern, wird der O-Ring zwischen den ineinander eingreifenden Gewinden und der Schulter angeordnet. Der O-Ring ist von einer Größe und einem Durometer, daß ihm eine Axialbewegung innerhalb der Tasche möglich ist, und dies hält die verriegelnden Flächen in trockenem Zustand, da sie gegen das hydraulische Medium isoliert sind. Der Kontakt zwischen dem Fitting und der Öffnung umfaßt sich verjüngende, ringförmige Flächen, die das Maß der Reibkraft steigert, welche der Bewegung des Fittings entgegensteht. Alternativ kann der Kontakt einen ringförmigen Linienkontakt umfassen, was darauf zurückgeht, daß sich die Innenflächen verjüngen und entweder eine sich verjüngende, ringförmige ebene Fläche oder einen Kantenteil des Fittings erfassen. Die Gewinde des Fittings stehen mit dem hydraulischen System in Verbindung, und sind daher gegen Korrosion durch die Umgebungsatmosphäre geschützt. Der O-Ring arbeitet dahingehend, daß er ein Strömen von Medium zum Verriegelungsbereich unterbindet, gebildet durch die Flächenzu-Flächen-Metallflächen, wobei der Verriegelungsbereich ungeschmiert bleibt.
• Der Fitting kann ein Paar sich verjüngender Flächen umfassen, mit einem Winkel von 7º-45º relativ zu Axialrichtung, wovor der O-Ring in einem hinterschnittenen Bereich des Fitting eingespannt ist. Ein besonders bevorzugter Winkelbereich ist 10º-35º, und der beste Bereich ist 10º-20º. Falls gewünscht, kann der Winkel des Schraubenteiles um 1º kleiner als der Winkel der sich verjüngenden Fläche des Mutterteiles sein, so daß Linienkontakt erreicht wird. Gegenüber dem Stande der Technik ist der O-Ring deutlich kleiner und ist dazu in der Lage, innerhalb der O-Ring-Tasche, die durch die Hinterschnittnut gebildet ist, in Abhängigkeit von hydraulischem Druck eine geringfügige Axialbewegung auszuführen. Das Verhältnis des Volumens der Tasche, welches vom O-Ring nicht eingenommen ist, zum Volumen des O-Ringes ist am besten größer als 0,4. Der O-Ring ist ebenfalls von einem Durometer, welches erlaubt, daß er in dichtenden Eingriff gegen eine Kante der Tasche gelangt, wo die Außenfläche auf die Tasche trifft.
• Es versteht sich, daß bei extremem Druck und Vibration, so wie dies bei äußerst aggressiver Umgebung der Fall ist, die Einteiligkeit der Verriegelung, die durch den Keil herbeigeführt wird, aufgehoben wird und daß ein Lösen stattfindet, wodurch ein Axialspalt geschaffen wird. Da die Flächen sich jedoch unter einem Winkel treffen, der bedeutend kleiner als 90º zur Achse ist, führt ein gewisses Maß einer Axialbewegung des Fittings relativ zur Öffnung zum Schaffen eines Spaltes, der lediglich ein Bruchteil der Axialbewegung darstellt. Dies erlaubt eine kleine, falls überhaupt eine Extrusion des O-Rings in den Spalt, verglichen mit gewissen vorbekannten Fittings, wobei der Spalt recht groß und direkt proportional zum Maß der Axialbewegung ist. Bei Aufhören des hydraulischen Druckes ist genügend Raum innerhalb der O-Ring-Tasche vorhanden, so daß sich der O-Ring an den sich verjüngenden Flächen zurückziehen kann, wobei ein Annagen des O-Ringes vermieden wird, so wie dies beim Stande der Technik der Fall ist. Da die Flächen sich ferner verjüngen, neigt die Axialbewegung der sich verjüngenden Fläche am Fitting gegen die sich verjüngende Fläche an der Öffnung dazu, den O-Ring in die Tasche zurückzuschieben, statt ihn wie beim Stande der Technik einzuklemmen. Da der O-Ring von geringerer Größe ist, kann er sich axial innerhalb der Tasche zurückziehen, während beim Stande der Technik der O-Ring in einem Maße komprimiert wird, in welchem er im wesentlichen die gesamte Tasche ausfüllt und nicht in der Lage ist, sich in die Tasche zurückzuziehen, sobald er einmal durch den Spalt hindurchextrudiert ist.
• Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein justierbarer Fitting vorgesehen, wobei die äußere Verriegelungsfläche von einer Verriegelungsnut mit einer Umfangsschürze gebildet ist, wenn sie sich in die Innenfläche hineinerstreckt.
• Gemäß einem Gedanken dieser Erfindung umfaßt das Schraubenteil ein Basiselement mit einem Außengewinde, einem zweiten Außengewinde sowie einer Verriegelungsmutter, die mit dem zweiten Außengewinde verschraubt ist und eine Schürze umfaßt, welche innerhalb der Schraubenelementbohrung angeordnet ist, wobei die Außenfläche auf dem Schürzenteil sitzt, und ein Ende des Schürzenteiles die hinterschnittene Schulter bildet.
• Gemäß einem anderen Gedanken dieser Ausführungsform umfaßt das Schraubenelement eine Verriegelungsmutter mit einem verformbaren ringförmigen Schürzenteil, das in die Innenfläche verkeilt ist.
• Zur Erläuterung wird der geradlinige Fittingtypus verwendet, wenn eine Verbindung senkrecht zur Fläche der Öffnung erforderlich ist, und der justierbare Fitting wird benutzt, um das Ausrichten von Komponenten zu erleichtern, die parallel zu den Öffnungsflächen oder unter einem anderen Winkel hierzu verlaufen. Der Schürzenteil des justierbaren Fittings wird beim Verschrauben der Verriegelungsmutter mit dem Basisteil des Fittings in die sich verjüngende Innenfläche verkeilt. Die äußere Umfangsfläche des Schürzenteiles der zuvor erwähnten Metall-zu-Metall-Verriegelung, und die Innenkante der Schürze können nach unten auf den Basisteil des Fittings gedrückt werden, um einen Metall-zu-Metall-Eingriff am inneren Umfang der Schürze herzustellen. Der ringförmige Schürzenteil der Verriegelungsmutter sollte eine gewisse Verformung zulassen, obwohl er relativ hart ist, vorzugsweise von einer Härte von etwa 121-127 Brinell.
• Ein Vorteil der Flüssigkeitskupplung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Maße und Toleranzen der Mutterteil-Öffnung im wesentlichen unverändert bleiben können, und daß der verbesserte Schraubenteil-Fitting mit herkömmlichen Standardfittings austauschbar ist. Die Flüssigkeitskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich als widerstandsfähig gegenüber Drücken von mehr als 30.000 psi erwiesen (1 psi = 6.894 Pa). Die Fähigkeit, Drücken dieser Größenordnung zu widerstehen, ist überraschend und unerwartet, verglichen mit dem Verhalten anderer Hydraulikfittings, die derzeit im Handel erhältlich sind.
• Die beigefügte Zeichnung zeigt folgendes:
• Fig. 1 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht eines O-Ring-Boss-Fittings in normalem, angezogenen Zustand.
• Fig. 2 ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht des Fittings von Fig. 1, wobei der Fitting hydraulischem Druck und Vibration unterworfen wurde.
• Fig. 3 ist eine Aufrißansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform gemäß der Erfindung.
• Fig. 4 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der Flüssigkeitskupplung von Fig. 3.
• Fig. 5 ist eine Aufrißansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.
• Fig. 6 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der hydraulischen Kupplung von Fig. 5.
• Fig. 7 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht der Kupplung von Fig. 3 in angezogenem Zustand.
• Fig. 8 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht des Fittings von Fig. 7, wobei der Fitting übermäßig großem hydraulischem Druck und Vibration ausgesetzt wurde, und wobei ein Lösen aufgetreten ist.
• Fig. 9 ist eine vergrößerte, fragmentarische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ist eine g geradlinige hydraulische Kupplung gemäß der Erfindung gezeigt. Mutterelement 34, das eine Mediumleitung in einem Element einer hydraulischen Ausrüstung sein kann, wie eine Baumaschine oder ein industrieller Roboter, weist eine Axialbohrung 36 mit Innengewinde 38 auf. Wenn auch die Flüssigkeitskupplung gemäß der Erfindung insbesondere zum Herstellen von hydraulischen Anschlüssen an Öffnungen nützlich ist, könnte die Erfindung auch bei Schlauchkupplungen sowie anderen hydraulischen Verbindungen angewandt werden.
• Schraubenelement 44 umfaßt ein Basisteil 50 mit einem Außengewinde 52 und einer unterschnittenen Nut 54, gebildet durch die Unterschnittschulter 56, die als O-Ring-Tasche 58 arbeitet, an welcher der O-Ring 60 aufgenommen ist. Eine sich verjüngende, ringförmige Verriegelungsfläche 62, am besten mit einem Winkel von 10º-20º in Bezug auf die Achse des Fittings, erstreckt sich von Gewinde 38 zur Außenfläche 40 des Mutterteiles 34. Obgleich der Bereich von 10º-20º zu bevorzugen ist, könnte der Verjüngungswinkel innerhalb eines Bereiches von 10º-35º oder 7º-45º liegen, abhängig von der Gestaltung des Mutterelementes. Eine ähnlich sich verjüngende Verriegelungsfläche 64 am Schraubenteil 44 erstreckt sich von Schulter 56 zur Fläche 66 des Sechskant-Bundes 68 des Schraubenteiles 44. Zwischen den Flächen 40 und 66 herrscht am besten ein Spalt, der eine genügende Toleranz schafft, so daß Schraubenteil 44 auf Mutterteil 34 aufgeschraubt werden kann, derart, daß die Flächen 62 und 64 stramm aneinander anliegen, womit die notwendige Reibkraft erzeugt wird, um ein Lösen von Fitting 44 zu vermeiden.
• Der O-Ring 60 ist am besten homogen und aus einem elastomeren verformbaren Material aufgebaut, so z. B. aus synthetischem Gummi mit Nitril, Butyl, Neopren, Silicon oder dergleichen, und die von zahlreichen Quellen erhältlich sind, so wie Precision Rubber und Apple Rubber in den Vereinigten Staaten, und Dowty in Europa. Der bevorzugte Durometer des O-Ringes 60 beträgt 70-90, was dem O-Ring erlaubt, sich unter hydraulischem Druck zu verformen und dichtend an der Grenzfläche zwischen dem Schraubenteil 44 und dem Mutterteil 34 anzulegen. O-Ring 60 wird während der Montage verformt, jedoch nicht komprimiert, und ist von einer Größe, die gering genug ist, um ein axiales Bewegen innerhalb der O-Ring-Tasche 58 in Abhängigkeit vom Aufbringen bzw. Freigeben hydraulischen Druckes zu erlauben. Es versteht sich, daß Schlauch 46 hydraulisches Medium unter Druck durch einen Standard-Schlauch-Adapter 48 und Fitting 44 zur Leitung 34 durch Bohrung 36 leitet. Das unter Druck stehende hydraulische Medium tritt als Leckage durch die Gewinde 38 und 52 durch und drückt den O-Ring 60 in die Ecke, die durch die Schulter 56 sowie den axial inneren Teil der sich verjüngenden Fläche 62 gebildet ist, und verformt die Dichtung gegen die Ecke. Die Ecke befindet sich dort, wo die Grenzfläche zwischen den Flächen 62 und 64 auf die O-Ring- Tasche 58 trifft. Auf diese Weise dichtet der O-Ring 60 die Reibverriegelung, die durch die Flächen 62 und 64 geschaffen ist, gegen hydraulisches Medium, wobei sicherge-stellt wird, daß eine Keilverriegelung erzielt wird. Der Außendurchmesser des O-Ringes 60 ist am besten kleiner als der maximale Durchmesser der O-Ring-Tasche zwischen den Flächen 54 und 62, der durch den maximalen Durchmesser der Fläche 62 bündig mit Tasche 58 definiert wird. O-Ring 60 vermag eine Axialbewegung innerhalb der Tasche 58 auszu-führen, so daß er dazu in der Lage ist, leicht in die Ecke zu gelangen, die zwischen Fläche 62 und Schulter 56 gebildet ist, und sich dann aus der Ecke zurückzuziehen, wenn Hydraulikdruck weggenommen wird. Das Verhältnis des Volumens der O-Ring-Tasche 58, welches von O-Ring 60 (VP) nicht eingenommen wird, zum Verhältnis des O-Ringes 60 (VO) ist größer als etwa 0,4, und vorzugsweise größer als etwa 0,5. Das Verhältnis VP/VO kann beispielsweise zwischen 0,5 und 0,9 liegen, und ein bevorzugter Bereich von VP/VO von 0,55 bis 0,82 hat sich als äußerst wirksam erwiesen, um dem O-Ring 60 zu erlauben, sich axial zu bewegen und dichtend in die Ecke zu legen, wo die Grenzfläche zwischen den Flächen 62 und 64 auf die O-Ring-Tasche 58 trifft. Es ist ebenfalls zu bevorzugten, daß die hierzu quer verlaufende Querschnittsdimension des O-Ringes reduziert wird auf nicht mehr als 90% an der Stelle maximaler Verwindung, wenn die Fittings ineinander verschraubt werden.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt es eine keilförmige Metall-zu-Metall-Verbindung zwischen den Flächen 62 und 64, auftretend innerhalb der ersten 0,050 in. (1 in. = 2,54 cm) des Konus. An der Sechskantschulter 66 des Schraubteiles und der Fläche 40 der Öffnung sollte 0,025 in. Luft herrschen, um eine bessere Flächenbelastung der zusammenarbeitenden Flächen während der Montage zu erreichen.
• Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Wirkung der hydraulischen Kupplung 42 beim Lösen der Kupplung durch Aufbringen übermäßigen hydraulischen Drucks. Fig. 7 zeigt die hydraulische Kupplung 42 im normalen angezogenen Zustand, wobei Schraubteil 44 in die Bohrung 36 so weit eingeschraubt ist, daß die Verriegelungsflächen 62 und 66 in strammem Reibeingriff miteinander stehen, wobei sie einem Lösen des Schraubteils 44 widerstehen. In diesem Zustand ist O-Ring 60 nur leicht verformt, jedoch ist genügend Raum innerhalb der O-Ring-Tasche 58, damit sich O-Ring 60 axial bewegen kann. Fig. 8 veranschaulicht die Kupplung 42 in ihrem gelösten Zustand, wobei übermäßiger Druck und Vibration den Widerstand gegen das Lösen, der durch die Verriegelung erzeugt wurde, überwunden haben, wodurch ein Spalt zwischen den Flächen 62 und 64 entsteht. Der hydraulische Druck drückt den O-Ring 60 ferner in die Ecke, gebildet aus den Flächen 56 und 62, und kann dazu führen, daß ein Teil des O-Rings 60 in den Spalt zwischen den Flächen 62 und 64 hineinextrudiert wird. Es versteht sich jedoch, daß der Spalt recht klein ist, und daß nur ein sehr kleiner Teil des O-Rings 60 hier hindurchextrudiert wird. Beim Aufhören des hydraulischen Druckes nimmt die hydraulische Kupplung 42 die in Fig. 7 dargestellte Gestalt an, und durch das Gleiten der Flächen 62 und 64 wird O-Ring 60 in die Tasche 58 zurückgeschoben, ohne daß ein Teil hiervon eingespannt oder angenagt wird, so wie dies im Falle der in Fig. 2 gezeigten Kupplung ist. Wie man erkennt, ist die Weite des Spaltes zwischen den Flächen 62 und 64 viel geringer, als die Zunahme des Spaltes zwischen den Flächen 66 und 40, was das Maß der Axialbewegung wiedergibt.
• Die Fig. 5 und 6 zeigen eine abgewandelte justierbare Flüssigkeitskupplung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfaßt der Schraubteil 72 ein Basisteil 74 mit Gewinde 75, das mit Gewinde 38 zusammenarbeitet, sowie eine Verriegelungsmutter 76, die auf einem zweiten Gewinde 78 sitzt. Schraubteil 72 ist an einen hydraulischen Schlauch 80 mittels eines normalen 90º-Adapters 82 angeschlossen.
• Die Verriegelungsmutter 76 umfaßt einen Schürzenteil 84, der am besten verformbar ist und am besten eine leicht divergierende Gestalt bezüglich seines radialen Querschnittes hat, wie man genauer aus Fig. 6 erkennt, die sich in die konische Fläche 62 an der Öffnung 34 hineinerstreckt. Schürze 84 hat eine Härte von vorzugsweise 121-127 Brinell, was es ermöglicht, daß sie sich geringfügig nach innen verformt, wenn Mutter 72 angezogen wird, jedoch keine übermäßige Verformung ausführt, was die Wirksamkeit der Verriegelung verringern würde. Schürze 84 umfaßt eine äußere Ringfläche 90, die vorzugsweise denselben oder einen leicht verringerten Verjüngungsgrad hat, wie die Fläche 62. Um die Flüssigkeitskupplung 72 gemäß der Fig. 5 und 6 zusammenzubauen, wird zunächst die Verriegelungsmutter 76 auf Basisteil 74 aufgeschraubt, die der konischen Fläche 62 entspricht, und es wird O-Ring 92 auf die unterschnittene Fläche 88 aufgebracht, die von Basisteil 74 gebildet ist. Sodann wird Basisteil 74 in die Bohrung 36 eingeschraubt, bis die Schürze 84 in die O-Ring-Tasche 86 eintritt. Sodann wird Verriegelungsmutter 86 axial nach links geschraubt, so wie in Fig. 5 gezeigt, bis die Ringfläche 90 an der verriegelnden Fläche 62 stramm anliegt, und die Ecke 96 der Schürze 84 gegen die Fläche 88 gedrückt wird. Die Funktion des O-Rings 92 ist dieselbe wie bei der vorausgegangenen Ausführungsform, indem er gegen die aus den Flächen 62 und 88 sowie das Ende 98 von Schürze 84 dichtend anliegt. Die Treib-Grenzflächen zwischen den Flächen 62 und 90 sowie zwischen Ecke 96 und Fläche 88 sind erneut gegen schmierendes hydraulisches Medium abgedichtet, das über die Gewinde 75 und 38 hinausgelangt. Die Gestalt von Schürze 84 ist derart, daß sie gegen Kräfte, die von O-Ring 92 während der Druckbeaufschlagung übertragen werden, einer Verformung widerstehen. Wie dargestellt, ist das innere Ende 98 von Schürze 84 als Stütze gestaltet, um hohen Drücken zu widerstehen, und die Wände sind geradlinig und verjüngen sich geringfügig aus der ebenen Fläche, um eine Verformung zu widerstehen.
• Wenn auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 bis 8 ein ringförmiger Flächen-zu-Flächen-Kontakt bevorzugt wird, so ist es möglich, eine ringförmige Linien-Kontakt-Dichtung zu schaffen, so wie in Fig. 9 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist das Schraubteil 104 mit einer ringförmigen Eckfläche 108 versehen, die in Axialebenen gekrümmt ist, welche die Achse der Kupplung schneidet. Wird das Schraubteil 104 in die Bohrung 106 von Öffnung 100 eingeschraubt, so wird eine Ecke hiervon in strammen Reibeingriff mit der konischen Ringfläche 102 verbracht, wobei ein ringförmiger strammer Reibschluß geschaffen wird, der einem Lösen widersteht. O-Ring 110 von Gestalt und Größe, welche ein axiales Bewegen innerhalb der O-Ring-Tasche 112 erlaubt, dichtet die Berührungslinie zwischen den Flächen 102 und 108 in einer Weise ab ähnlich jener der zuvor diskutierten Ausführungsformen. Mit diesem Fitting oder mit dem justierbaren Fitting gemäß der Fig. 5 und 6 könnte eine (nicht dargestellte) bogenförmig sich verjüngende Öffnung verwendet werden.
• Zum Zwecke dieser Anmeldung beinhalten die Ausdrücke "Gewinde" und "verschraubt" die vollen Schraubgewinde wie dargestellt, wie auch anderer Arten von Schnellverbindungsgewinden wie Bajonettverbindungen. Wenn ferner der O-Ring mit kreisförmigem Querschnitt gezeigt ist, so sind auch weitere O-Ring-Formen möglich, solange sie die gewünschte Dichtung an der Innenseite des Metall-zu-Metall-Kontaktes sicherstellen. Im Falle der verschiedenen Ausführungsformen können sie abgewandelt werden, um die bogenförmige Dichtungsfläche auf das Schraubteil zu legen, oder weiter abgewandelt werden, dahingehend, daß beide Flächen bogenförmig sind.

Claims (11)

1. Flüssigkeitskupplung, umfassend ein Mutterteil (34), das eine axial äußere Endfläche (40) und eine Axialbohrung (36) aufweist, die sich axial von der Außenfläche nach innen erstreckt, vorgesehen zum Herstellen einer leitenden Verbindung mit unter Druck stehendem Medium, wobei die Bohrung ein Innengewinde (38) aufweist sowie eine innere, ringförmige, sich axial nach innen verjüngende Fläche (62, 102), die zwischen dem Gewinde und der äußeren Fläche angeordnet ist; mit einem Schraubteil (44, 72), das ein Teil aufweist, das in der Bohrung angeordnet ist und ein Außengewinde (52, 74) aufweist, das mit dem Innengewinde des Mutterteiles verschraubt ist, wobei das Schraubteil eine ringförmige äußere Verriegelungsfläche (64, 90, 108) aufweist, die in strammem Kontakt mit der inneren, sich verjüngenden Verriegelungsfläche (62) steht, um einen Reibschluß zu bilden, wobei das Schraubteil eine ringförmige unterschnittene Schulter (56, 98) aufweist, die zwischen dem Außengewinde und der Außenfläche angeordnet ist und eine ringförmige O-Ring-Tasche (58, 86, 112) definiert, die eine Ecke umfaßt, wo sich die Außenfläche mit der Tasche trifft; und einen O-Ring (60, 92, 110), der in der Tasche angeordnet ist und der einen Durometer und eine Größe hat, welche es erlauben, daß er sich axial in der Tasche bewegt und mit der Ecke in Abhängigkeit vom Mediumdruck in dichtenden Eingriff gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die innere, sich verjüngende Fläche (62, 102) über die Tasche (58, 86, 112) hinter dem O-Ring (60, 92, 110) erstreckt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis jenes Volumens VP der Tasche (58, 86, 112) das vom O-Ring (60, 82, 110) nicht eingenommen wird, zum Volumen VO des O-Ringes größer als 0,4 ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis VP/VO im wesentlichen zwischen 0,5 und 0,9 liegt.

4. Kupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (60, 86, 112) einen Durometer von im wesentlichen 70 bis 90 hat.

5. Kupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (64, 90) sich verjüngt und in strammem Flächen-zu-Flächen-Kontakt mit der sich verjüngenden inneren Verriegelungsfläche (62) steht.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußere verriegelnde Fläche (64, 90) unter einem Winkel von 10º bis 35º in Bezug auf die Achsrichtung verjüngt.

7. Kupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubteil (72) ein Basiselement (74) aufweist, das ein Außengewinde (75) hat, ein zweites Außengewinde (78) sowie eine Verriegelungsmutter (76), die mit dem zweiten Gewinde verschraubt ist und einen Schürzenteil (84) aufweist, der innerhalb der Schraubteilbohrung (36) angeordnet ist, und daß die Außenfläche (90) am Schürzenteil angeordnet ist, und ein Ende (98) des Schürzenteiles die unterschnittene Schulter bildet.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schürzenteil (84) in die sich verjüngende Innenfläche verkeilt ist.

9. Kupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schürzenteil (84) eine ringförmige innere Ecke (96) aufweist, die derart angeordnet ist, daß ein ringförmiger Linienkontakt mit der Außenfläche (88) des Basisteiles hergestellt wird.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubelement (72) eine Verriegelungsmutter (76) aufweist, die ein verformbares Schürzenteil (84) aufweist, das in die Innenfläche verkeilt ist.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schürzenteil (84) eine Härte von im wesentlichen 121 bis 127 Brinell hat.