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Die vorliegende Erfindung betrifft Sicherheitsschnellkupplungen für die lösbare
Verbindung von Rohrleitungen von der Art, die zwei Elemente umfasst, ein Steckelement und
ein Buchsenelement, die ineinandergesteckt werden und sich miteinander verriegeln, was die
automatische Öffnung eines Ventils bewirkt, das in das mit einer Quelle für Druckfluid
verbundene Buchsenelement montiert ist, das die Vorrichtung durchquert.
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In dem Dokument EP-A-0 722 063 (STAUBLI), veröffentlicht am 17.07.1996, wird eine
Sicherheitskupplung des Typs mit Verriegelungsklauen beschrieben und beansprucht, mit der
sich beim Entkuppeln der Vorrichtung systematisch jedes Risiko des plötzlichen Ausstoßens
des Steckelements aus dem Buchsenelement nach Art der klassischen Kupplungen mit
"doppelter Entspannung" vermeiden lässt, bei denen die Verriegelung durch einen Riegel mit
Transversalverschiebung erfolgt.
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Die dem vorerwähnten Dokument entsprechende Sicherheitskupplung umfasst zwei
ringförmige Organe mit Längsklauen, die zwischen dem Buchsenelementgehäuse und einer
Betätigungs-Gleithülse mit Axialverschiebung ineinander stecken. Die Klauen des
ringförmigen Verriegelungsorgans sind derart angeordnet, dass sie sich elastisch in eine
ringförmige Vertiefung des Steckelements setzen, um dieses in der gekuppelten Stellung zu
arretieren, während diejenigen des Sicherungsrings nach einer ersten Betätigung der
vorerwähnten Gleithülse mit der gleichen Vertiefung des Steckelements zusammenwirken, um
dieses in einer Dekompressions-Zwischenstellung zu blockieren, wobei die vollständige
Freigabe des Steckelements erst nach einer zweiten Betätigung der Gleithülse erfolgt.
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Diese Anordnung war vollständig zufriedenstellend im Falle von Steckelemente, bei
denen die ringförmige Verriegelungsvertiefung durch zwei Schultern begrenzt wird, die zwei
entgegengesetzt schräge Wände aufweisen, wobei die Wand, die dem Endstutzen des
Gehäuses des Steckelements zugewandt ist, die Rampe bzw. den Anstieg zum Öffnen der
Klauen des Sicherungsrings bei der zweiten Betätigung der Gleithülse bilden.
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Selbstverständlich ist eine solche Anordnung nicht geeignet für den Fall, wo die
ringförmige Vertiefung auf der Seite, die dem Ende des Stutzens des Steckelements
zugewandt ist, durch einen praktisch geraden, d. h. zu der Achse der gesamten Kupplung im
Wesentlichen senkrecht ausgerichteten Kragen begrenzt wird. Man trifft aber auf dem Gebiet
der Rohrleitungskupplungen häufig auf Steckelemente dieses Typs.
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Diesen Mangel versucht die vorliegende Erfindung zu beseitigen, indem sie eine
Sicherheitsschnellkupplung des Klauenverriegelungstyps vorschlägt, die so eingerichtet ist,
dass sie in Verbindung mit Steckelementen nach Art der "Doppelentspannungs"-Kupplungen
funktioniert, deren Steckstutzen einen Verriegelungskragen mit im Wesentlichen gerader
Wand aufweist.
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Die Erfindung hat die in Anspruch 1 und den anschließenden Ansprüchen definierte
Schnellkupplung zum Gegenstand.
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Das Buchsenelement der erfindungsgemäßen Schnellkupplung umfasst in dem Fall
des vorerwähnten europäischen Dokuments zwei ringförmige Organe mit Klauen, die
ineinander stecken, um durch eine belastete Schiebehülse gesteuert zu werden. Jedoch
umfassen die Klauen des unteren Verriegelungsrings erfindungskonform an ihrem freien Ende
einen Formvorsprung, der in Bezug auf den Abschlusskopf des genannten Endes seitlich
angeordnet ist, und sie sitzen in denselben Öffnungen des Buchsenelements wie die Klauen
des Außenrings, sodass in einer ersten Zeit (gekuppelte Stellung) diese Klauen, die mit einem
rampenförmigen Rand der vorerwähnten Öffnungen zusammenwirken, die Vorsprünge in der
ringförmigen Vertiefung des hineingesteckten Steckelements halten, während in einer zweiten
Zeit die Köpfe der Klauen mit der Wand der axialen Öffnung der Schiebhülse
zusammenwirken, um in die vorerwähnte ringförmige Vertiefung gedrückt zu bleiben und dieses
Steckelement in der Dekompressions-Zwischenstellung zu arretieren.
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Man stellt fest, dass bei einem solchen System die im Wesentlichen gerade Wand des
Kragens des Steckstutzens die Funktion der Verriegelungs- und Sicherungsklauen nicht stört.
Die beigefügte beispielhafte Zeichnung ermöglicht ein besseres Verständnis der
Erfindung, ihrer Merkmale und Vorteile.
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- Die Fig. 1 ist ein Axialschnitt des Buchsenelements einer erfindungsgemäßen
Schnellkupplung, deren Steckelement sehr partiell dargestellt ist, unmittelbar vor dem
Hineinstecken in das Buchsenelement.
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- Die Fig. 2 zeigt perspektivisch die Anordnung der beiden Klauenringe der
Vorrichtung der Fig. 1.
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- Die Fig. 3 ist ein Längsschnitt im etwas verkleinerten Maßstab.
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- Die Fig. 4 bis 9 sind der Fig. 1 entsprechende Schnitte (in demselben Maßstab
wie die Fig. 3), die die Stellung der Teile in aufeinanderfolgenden Phasen der Betätigung der
Vorrichtung zeigen.
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- Die Fig. 10 zeigt eine Formvariante des Steckelements.
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Das Gehäuse des Buchsenelements A der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird
durch den Zusammenbau von zwei rohrförmigen Teilen gebildet, nämlich einem Hauptteil 1
und einem hinteren Teil 2, wobei dieser Zusammenbau durch elastisches Einrasten von
schrägen Zungen hinter einer ringförmigen Schulter 2a des Teils 2 erfolgt (s. Fig. 3). Dieses
letztere hält das System zusammen, das durch das Ventil 3, dessen Sitz bzw. Dichtung 4, den
Ventilträger 5 und die Rückstellfeder 6 gebildet wird. Man sieht, dass dieser Ventilträger 5 die
Ringdichtung 7, die dazu bestimmt ist, die Dichtheit sicherzustellen, in ihren Sitz presst, wenn
das Steckelement B der Vorrichtung in das Buchsenelement A hineingesteckt ist.
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Der so gebildete Körper 1-2 ist von einer Betätigungs-Schiebehülse 8 und einem
vorderen Ring 9 umgeben. Die Fig. 3 zeigt, dass der Ring 9 aus einem Stück mit der
längsgerichteten Verlängerung 9a ist, die mit einem Fuß 9b endet, der nach außen gekehrt ist,
sodass er elastisch in ein zu diesem Zweck in der Schiebehülse 8 vorgesehenes Fenster
einrasten kann.
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Auf dem Hauptteil 1 des Körpers 1-2 gleitet ein erster Verriegelungsring 10 mit zwei
nach vom ragenden Längsklauen 10a (in der Zeichnung nach links). Das freie Ende jeder
dieser Klauen 10a umfasst einen Formkopf 10b, der seitlich fest mit einem
Verriegelungsvorsprung 10c verbunden ist, dessen Form in den Fig. 1 und 2 gut zu sehen
ist und dessen Rolle weiter unten beschrieben wird. Jedes Ende 10b-10c sitzt in einer Öffnung
1b des Teils 1.
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Auf dem Ring 10 gleitet ein zweiter Ring 11, der mit zwei Längsklauen 11a versehen
ist, wobei das freie Ende von jeder von diesen jeweils in eine der beiden vorerwähnten
Öffnungen 1b eingeführt ist. Eine Feder 12, die sich auf hinteren Anschlägen 1c des Teils 1
abstützt, ist bestrebt, den Ring 11 nach links zu verschieben und die Klauen tiefer in die
Öffnungen 1b zu drücken, wobei diese Bewegung jedoch durch den Anschlag der beiden
Zähne 11b (von den in Fig. 3 nur einer zu sehen ist) des Rings 11 am Ende einer Abflachung
1d begrenzt wird, die zu diesem Zweck in dem Umfang des Hauptteils 1 des Körpers 1-2
vorgesehen ist.
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Auf an sich bekannte Weise hat das zylindrische Gehäuse des Steckelements B einen
axialen Steckansatz 13a, in dem die ringförmige axiale Verriegelungsvertiefung 13b
vorgesehen ist, die durch einen Kragen 13c begrenzt wird, dessen dieser Vertiefung
zugewandte Wand gerade ist.
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Um die Funktion der oben beschriebenen Vorrichtung zu erläutern, geht man von der in
den Fig. 1 und 3 dargestellten Stellung aus, wo die beiden Elemente A und B entkuppelt
sind.
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Um die Kupplung herzustellen, führt der Benutzer den Stutzen 13a in die Axialbohrung
1e des Teils 1 ein. Wie in der Fig. 4 gezeigt, drückt der Stutzen 13a das Ventil 3 zurück, das
sich gegen den Druck seiner Feder 6 öffnet (nach rechts), wobei die Dichtung 7 die Dichtheit
der Verbindung sicherstellt. Man sieht, dass der sich vorbeibewegende Kragen 13c die
Vorsprünge 10c anhebt, die sich in radialer Richtung deutlich entfernen.
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Unter diesen Bedingungen, sobald der Kragen 13c weit genug eingeführt worden ist
(Fig. 5), kehren die Klauen 10a, unterstützt durch die Klauen 11a und die Feder 12, radial
zurück, wobei sie die Vorsprünge 10c hinter dem Kragen 13c elastisch in die Vertiefung 13b
drücken, wie dargestellt in der Fig. 5. Die beiden Elemente A und B der Vorrichtung befinden
sich also in der verriegelten Kupplungsstellung gemäß Fig. 5, wobei das Ventil 3 die
Verbindung zwischen den beiden genannten Elementen herstellt. Man sieht, dass in dieser
Stellung die Klauen 11a, die der Wirkung des rampenartigen schrägen Rands 1f der
Öffnungen 1b ausgesetzt sind, die Arretierung der Vorsprünge 10c in der
Verriegelungsstellung sicherstellen.
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Wenn man nun annimmt, dass die Bedienungsperson beim Entkuppeln der beiden
Elemente A und B die Schiebehülse 8-9 axial betätigt, indem sie diese nach rechts schiebt,
wie durch den Pfeil F1 in der Fig. 6 dargestellt (von links nach rechts), dann bringt das
Zurückschieben des Rings 9 dessen Axialbohrungswand in Höhe des Kopfs 10b der Klauen
10a, die sich aus diesem Grund radial nach außen entfernen können. Man sieht, dass diese
Bewegung des Zurückschiebens auf den Ring 11 durch Abstützen der Füße 9b der
Verlängerungen 9a des Rings 9 übertragen wird, gegen die Wirkung der Feder 12, sodass das
Ende der beiden Klauen 11a dieses Rings 11 sich verschiebt, indem es über die Vorsprünge
10c gleitet.
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Zudem ist die Feder 9 des Ventils 3, unterstützt durch den Druck des Fluids, das die
mit dem Steckelement B verbundene Leitung füllt, bestrebt, dieses Ventil nach links zu
drücken (Pfeil F2 in der Fig. 7), sodass der Kragen 13c eine Zugkraft auf die Köpfe 10b der
Klauen 10a ausübt und die beiden Köpfe 10b sich in der Axialbohrung des Rings 9 befinden.
Der Stutzen 13a und das Hauptstück 13 verschieben sich also nach außen (in der Fig. 7 von
rechts nach links). Unter diesen Bedingungen kann sich die Klappe 3 unter der Wirkung ihrer
Feder 6 schließen und das Druckfluid, das sich in dem Hauptstück 13 des Steckelements B
befindet, kann nach außen entweichen, da die Ringdichtung 7 ihre Abdichtungsfunktion nicht
mehr erfüllt.
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Die Bedienungsperson beendet ihre Betätigung der Schiebhülse 8-9, die sich unter der
Wirkung der Feder 12 wieder nach links verschiebt.
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Man befindet sich folglich in der Dekompressionsstellung wie dargestellt in der Fig. 7.
Das Steckelement B kann nicht aus dem Element A ausgestoßen werden, da die Köpfe 10b
der Klauen 10a unmittelbar hinter dem Kragen 13c festsitzen, in der Vertiefung 13b, wobei die
Bohrungswand 9c des Rings 9 zudem jede Verformung der Klauen 10a verhindert.
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Am Ende der Dekompression betätigt die Bedienungsperson die Schiebehülse 8-9
wieder, indem sie diese von rechts nach links schiebt (Pfeil F3 in Fig. 8). Unter diesen
Bedingungen gibt die Bohrung des Rings 9 den Kopf 10b der Klauen 10a frei, die sich unter
der Wirkung einer durch den Benutzer auf das Steckelement B ausgeübten Zugkraft (Pfeil F4)
öffnen können (Fig. 9), indem der Kragen 13c passieren kann, wobei man sieht, dass die
vorerwähnte Bewegung des sich nach außen Entfernens durch die Vorsprünge 10c ermöglicht
wird, die sich von selbst infolge ihrer Auflage auf dem schrägen Rand 1f der Öffnungen 1b
öffnen, der nach Art einer Rampe wirkt.
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Infolgedessen wird der Kragen 13c nicht mehr im Innern der Axialbohrung 1e des Teils
1 festgehalten und das Steckelement B kann also vollständig aus der genannten Bohrung
entfernt werden. So kehrt man zu der entkuppelten Stellung der Fig. 1 und 3 zurück, in der
die Vorrichtung für eine neue Kupplungsoperation bereit ist.
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Wie sich gezeigt hat, weist die erfindungsgemäße Klauenschnellkupplung die
Sicherheit der klassischen Vorrichtung mit doppelter Entspannung auf, trotz des geraden
Profils der Wand des Kragens 13c, die der ringförmigen Verriegelungsvertiefung 13b
zugewandt ist.
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Zu diesem Punkt ist festzustellen, dass die Erfindung vorteilhaft in Verbindung mit
Schnellkupplungen angewandt werden kann, deren Steckelement einen Kragen umfasst, der
auf der Seite der ringförmigen Verriegelungsvertiefung eine Wand aufweist, die, ohne genau
rechtwinklig zu sein in Bezug auf die Achse des Hauptteils des genannten Elements, für die
Enden der Klauen ein Hindernis bildet und einen vorstehenden Teil definiert, der eine
Abstützung für die Zugkraft bildet, die durch ihre Köpfe ausgeübt wird. Die Fig. 10 zeigt ein
solches Steckelement 13', dessen ringförmige Vertiefung 13'b ein teil- bzw. halbkreisförmiges
Profil aufweist.