DE4102875A1 - Mechanische entsperrbare fluidkupplung fuer mehrwegbehaeltnisse mit aeusserer zwangsbelueftung zum transport, lagerung und entnahme von fluiden sowie zum anschluss und zur absicherung eines fluidsystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanisch entsperrbare Fluidkupplung für Mehrwegbehältnisse, z. B. für Fässer von Motorölen, die im saugseitigen Ast eines Fluidsystems mit einer äußeren Zwangsbelüf­ tung angeordnet ist; die Behältnisse dienen zum Transport, Lagerung und Entnahme. Die Kupplung besteht behälterseitig aus je einem Absperrventil und einem zwangsweise parallelgeschalteten Belüf­ tungsventil, system-anschlußseitig aus einem Saugventil, sowie, hydraulisch parallelgeschaltet, einem statischen Rückentlastungs­ ventil. Die gesamte Einrichtung, bestehend aus der Kupplung, dem Behältnis und der Saugleitung, ist Bestandteil eines Fluidsystems mit einer Fördereinrichtung (Pumpe) zur geeichten oder ungeeichten Abgabe von Fluiden an Dritte. Die Kupplung stellt somit die optimierte hydraulische Schnittstelle eines normierten Mehrwegbe­ hältnisses (z. B. Faß oder Container) im saugseitigen Ast eines technischen Fluidsystems dar.

Mechanisch entsperrbare Hydraulikkupplungen für Mehrweggebinde, z. B. zur Abgabe von Flüssigkeiten für den Konsumbedarf, z. B. von Bier, sind bekannt; hierbei ist eine Kupplungshälfte Bestand­ teil des Gebindes, die andere der Abgabeeinrichtung (z. B. Zapf­ stelle). Die Kupplung beider Hälften erfolgt mechanisch; anschließend wird durch eine zweite Vorrichtung einer mechanischen Ent­ sperrung (z. B. Handgriff) beiderseitiger Rückschlagventile die hydraulische Verbindung zwischen dem Gebinde und der Abgabeein­ richtung hergestellt. Eine hydraulische Strömung erfolgt durch das manuelle Öffnen eines Zapfhahns. Die hierfür erforderliche Ein­ bringung der Energie in das hydraulische System erfolgt durch statischen Gasdruck, z. B. durch Kohlensäure beim Zapfen von Bier, unmittel­ bar in das Mehrweggebinde über die zwangsweise parallelgeschalteten Druckaufbringungs- und Absperrventile (Kupplungshälfte A), d. h. die Kupplung sitzt unmittelbar druckseitig in einem System, das keine Pumpe erfordert. Auf der Kupplungshälfte B sitzt ein durch den Druck, nach der mechanischen Betätigung der Kupplung, zu öffnendes Rückschlagventil; Bestandteil dieser Hälfte ist der Druckanschluß zur Weiterleitung des jeweiligen Stoffs oder Mediums zur Abgabestelle, die in der Regel einzeln ausgebildet ist.

Die hydraulische Energiedichte eines solchen Systems ist verhält­ nismäßig gering; die Abgabevolumina pro Zeiteinheit sind gering, die Betriebsviskosität der Medien sind niedrig, die Leitungslängen und -durchmesser sind klein. Für größere Systeme ist diese Art der hydraulischen Energieeinbringung bei weitem nicht hinreichend; es sind unmittelbar hydraulische Fördereinrichtungen (Pumpen) erforderlich, unterteilt in die Druck- und Saugseite eines solchen Systems. Die hierbei erforderliche hydraulische Förderleistung wird bestimmt durch das Produkt Druck mal Förderstrom (N = p × U).

Für professionelle industrielle Abgabesysteme, insbesondere wenn die Betriebsviskositäten hoch bis sehr hoch sein können, z. B. bei Getriebeölen unter Kälteeinwirkungen, kommen nur folgende Lösungen für Mehrweggebinde in Frage. Der eigentliche Leistungsteil des Systems wird druckseitig hinter einer Fördereinrichtung (Pumpe) angeordnet; hier sind beliebig hohe bis höchste Förderleistungen einsetzbar. Auf der Saugseite des Systems dagegen ist die Lagerung und Entnahme des Fluids angeordnet, erfindungsgemäß durch Mehrweg­ behältnisse in Form von Fässern oder Containern, die leicht aus­ tauschbar sein müssen. Durch ihre Mehrwegverwendung kommen sie den zeitgemäßen Forderungen des Umweltschutzes unmittelbar entgegen. Entsprechend der Größe solcher Systeme und ihres gespeicherten Flüssigkeitsvolumens ist eine weitere Sicherheitsmaßnahme unabding­ bar. Durch äußere thermische Einflüsse kommt es bei Temperaturer­ höhungen zu hydraulischen Vergrößerungen des jeweiligen Flüssig­ keitsvolumens; diese können erfahrungsgemäß soweit führen, daß es zum Versagen des schwächsten Gliedes im hydraulischen System kommt, z. B. zum Bersten eines Schlauches. Im statischen Ruhezu­ stand des Systems, d. h. ohne Förderwirkung der Pumpe, ist hiervon auch die Saugseite betroffen, weil durch technische Undichtig­ keiten der Pumpen es immer zu einem Druckausgleich im gesamten System kommt.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb, für solche Fluidsysteme ent­ sprechend der hydraulischen Leistung eine solche Lösung zu schaffen, welche das einfache An- und Abkuppeln von Mehrwegbehältnissen er­ möglicht und gleichzeitig das System im Ruhezustand gegen unzuläs­ sige hydraulische Überdrücke absichert. Erreicht wird dies durch die folgenden erfindungsgemäßen Maßnahmen.

Die Aufgabenstellung wird in einer Baueinheit in Form einer hydraulischen Fluidkupplung, die aus zwei Kupplungshälften besteht, gelöst. Diese Kupplung ist saugseitig im System am Mehrwegbehältnis angeordnet; hierbei ist die Kupplungshälfte A integrierter Bestand­ teil des jeweiligen transportfähigen Mehrwegbehältnisses; die Kupp­ lungshälfte B dagegen ist nur einmalig stationär in der Saug­ leitung des Systems montiert. Im Ruhezustand sichert ein Rückent­ lastungsventil sowohl bei angekuppeltem als auch nicht angekuppeltem Mehrwegbehältnis entsprechend der Einjustierung des Ventils das System gegen unzulässige Überdrücke hydraulisch ab; parallel ange­ ordnet ist das beim jeweiligen Saugvorgang, d. h. beim Betrieb der Förderpumpe, geöffnete Saugventil (systemseitige Kupplungs­ hälfte B); über die Kupplungshälfte A ist dem Saugventil vorge­ schaltet ein Belüftungskanal mit einem Gewindeanschluß, in den ein Feuchtigkeits- und/oder Belüftungsfilter eingeschraubt werden kann; die Rückentlastung des Systems erfolgt bei gekuppeltem Behältnis über diesen Kanal. In gekuppeltem Zustand wird mechanisch ein Absperrventil und das vorgeschaltete Belüftungsventil am Behältnis geöffnet (behälterseitige Kupplungshälfte A).

Nachstehend werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigen im einzelnen

Fig. 1 den hydraulischen Schaltplan des Fluidsystems mit der integrierten Fluidkupplung (Wirkschaltplan).

Fig. 2 zeigt zwei hydraulisch parallel im Fluidsystem angeordnete Mehrwegbehältnisse (Wirkschaltplan).

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer vollständigen Fluidkupplung im Schnittbild, bei der die mechanische Kupplung (mit einer Schiebekupplung) und die Betätigung (hydraulische Entsperrung) getrennt ausgebildet sind (Schaltstellung: mechanisch gekuppelt, hydraulisch gesperrt).

Fig. 4 zeigt die Fluidkupplung gemäß Fig. 3 in der Vorder- und Seitenansicht (Schaltstellung: mechanisch gekuppelt, hydraulisch gesperrt).

Fig. 5 zeigt die Fluidkupplung im konstruktiven Grundaufbau wie Fig. 3, jedoch mit einer mechanischen Kupplung durch ein Gewinde und das gleichzeitige halbautomatische hydrau­ lische Öffnen durch die Gewindebewegung (Schaltstellung: mechanisch noch nicht vollständig gekuppelt, hydraulisch noch gesperrt; Zwischenposition).

Fig. 6 zeigt die Fluidkupplung im konstruktiven Grundaufbau wie Fig. 3, jedoch mit einer mechanischen Kupplung durch einen Bajonettverschluß, der System-Saugleitungs­ anschluß ist rechtwinklig (Schaltstellung: mechanisch und hydraulisch nicht gekuppelt).

Fig. 7 zeigt die Fluidkupplung als Bestandteil eines mobilen vollständigen Fluidsystems als bevorzugte Ausführungs­ form eines konkreten Abgabegerätes (nicht betriebsbereit).

Zunächst zum hydraulischen Wirkschaltplan gemäß Fig. 1. Das voll­ ständige Fluidsystem (3) besteht aus einer hydraulischen Förder­ einrichtung (18) mit einer Pumpe (21) und dem Antriebsmotor (22), der Druckseite (19) mit dem Zapfhahn (20) sowie der Saugseite (2) mit der System-Saugleitung (10) und insbesondere dem betriebsbe­ reiten Behältnis (23). Letzteres besteht aus der Kupplungshälfte B (9) und dem Mehrweg-Behältnis (24), das seinerseits den Behälter (5), vorbefüllt mit Fluid (25), und die Kupplungshälfte A (4) umfaßt, und so für die Lagerung und den Transport geeignet ist; in diesem Fall ist die Kupplungshälfte A (4) dicht verschlossen (nicht dargestellt). Nach der Einbringung des Mehrweg-Behältnisses (24) in das Fluidsystem (3), d. h. der mechanischen Kupplung der Kupplungshälfte A (4) mit der Kupplungshälfte B (9), entsteht eine hydraulische Verbindung für das nun betriebsbereite Behältnis (23) wie folgt und eine Betätigung des Zapfhahns (20) ermöglicht bei laufender Pumpe (21) die Abgabe von Fluiden. In der Kupplungshälfte A (4) wird das Absperrventil (6) mechanisch geöffnet, das über die Behälter-Saugleitung (7) mit dem Fluid (25) des Behälters (5) ver­ bunden ist. Dem Fluid (25) vorgeschaltet ist das Belüftungsventil (8), das gleichzeitig mechanisch geöffnet wird. In der Kupplungs­ hälfte B (9) wird einerseits so über den Belüftungskanal (13) die Verbindung zum Feuchtigkeitsfilter (14) und/oder Belüftungs­ filter (15) hergestellt, welche die Be- und Entlüftung im Innern des Behälters (5) sicherstellt; andererseits wird die hydraulische Verbindung zur System-Saugleitung (10) über das Saugventil (11), das beim Saugvorgang der Pumpe (21) öffnet und so die Förderung des Fluids (25) aus dem Behälter (5) über die System-Saugleitung (10) zur Druckseite (19) ermöglicht. Bei ruhender Pumpe (21) ist das Saugventil (11) geschlossen. Sofern sich bei ruhender Pumpe (21) aufgrund äußerer Wärmeeinwirkung auf das Fluidsystem (3) ein statischer hydraulischer Überdruck aufbaut, öffnet das parallel zum Saugventil (11) geschaltete Rückentlastungsventil (12) solange, bis dieser Überdruck abgebaut ist; hierbei strömt ein bestimmtes Volumen über die Behälter- Saugleitung (7) in den Behälter (5) zurück, gleichzeitig erfolgt die Luftrückführung über das Belüftungsventil (8), den Belüftungs­ kanal (13) und die Filtereinheit (48) in die freie Atmosphäre. Die Betätigung der Kupplung, d. h. die hydraulische Verbindung beider Kupplungshälften A (4) und B (9), kann entweder halbautomatisch mit einer mechanischen Verbindung beider Hälften erfolgen oder in einem besonderen Vorgang der Betätigungsvorrichtung (16).

In der Fig. 2 sind zwei Behältnisse (23) jeweils in voll gekuppeltem Zustand mit jeweils einer parallel geschalteten saugseitigen Ab­ gangsleitung (46) über ein 3/2-Wegeventil (26), mit der System- Saugleitung (10) hydraulisch verbunden. Durch Handbetätigung des 3/2-Wegeventils (26) kann alternativ jeder der beiden Behälter (23) umgeschaltet werden. Dieser Fall tritt dann auf, wenn ein Mehrweg- Behältnis (24) leer ist und gegen ein volles ausgetauscht werden soll, ohne die Betriebsbereitschaft des Fluidsystems (3) zu beein­ trächtigen. Das 3/2-Wegeventil kann auch für eine elektrische Schaltung ausgebildet sein (Magnetventil).

In der Fig. 3 erfolgt in der Trennfuge (27) der Kupplungshälfte A (4), als Bestandteil des Mehrweg-Behältnisses (24) mit dem Behälter (5), dem Fluid und der Behälter-Saugleitung (7), und der Kupplungs­ hälfte B (9), mit dem System-Saugleitungsanschluß (28) die mecha­ nische Kupplung; sie wird durch einen horizontalen Schiebesitz (38) arretiert. Die daran anschließende hydraulische Entsperrung erfolgt durch das vertikale Niederdrücken des Handhebels (29) entgegen der Kraftwirkung der Betätigungsfeder (31) und seinem anschließenden Verdrehen zwecks Festsetzung in der Aussparung (30). Gleichzeitig wird der Schiebekörper (32) mit der Schiebehülse (33) entgegen der Kraftwirkung der Betätigungsfeder (31) nach unten geführt, drückt auf die Kupplungsdichtung (34) und öffnet gleichzeitig den Saugkanal (35) durch äußeres Überfahren der Saugbohrungen (36) der Behälter-Saugleitung (7), was das Öffnen des Absperrventils (6) darstellt, und öffnet den Dichtsitz (37) des Belüftungsventils (8). Der Belüftungskanal (13) führt zum kombinierten Feuchtigkeits- (14) und Belüftungsfilter (15). Durch die Kupplungsdichtung (34), den Dichtsitz (37) und die Dichtungsfeder (49) wird sichergestellt, daß das Mehrweg-Behältnis (24) in allen Zuständen seines Transports und seiner Lagerung, solange die Fluidkupplung (54) durch das Kuppeln der Kupplungshälften A (4) und B (9) aktiviert wird, das Auslaufen von Fluid (25) und/oder das Eindringen von Schmutz o. a. verhindert. Aus dem Saugkanal (35) erfolgt über den Saugsitz (39) und die Saugfeder (40) des Saugventils (11) die hydraulische Ver­ bindung zum System-Saugleitungsanschluß (28). Im Teller (41) des Saugventils (11) ist das Rückentlastungsventil (12) mit der Ventil­ kugel (42) und der Entlastungsfeder (43) integriert. Um das Ver­ tauschen von Mehrweg-Behältnissen (24) für unterschiedliche Fluide (25), z. B. von Motoröl mit Bremsflüssigkeit, zu verhindern, ist an der Kupplungsfläche (59) der Durchmesser und die Höhe jeweils unterschiedlich gehalten; für identische Fluide (25) sind diese Abmessungen je einer Kupplungshälfte A (4) und B (9) für eine Fluidkupplung (54) konstant.

In der Fig. 4 als Außenansichten von Fig. 3 geht das Mehrweg- Behältnis (24) bis zur Trennfuge (27) beider Kupplungshälften A (4) und B (9). Die mechanische Kupplung erfolgt mit dem Schiebesitz (38). Der Handhebel (29) schaltet durch Niederdrücken und seine Arretierung in der Aussparung (30) die Kupplung auf hydraulische Betriebsbereitschaft. Beim Fördervorgang der Pumpe wird über die Behälter-Saugleitung (7) und die beiden Kupplungshälften A (4) und B (9) das Fluid (25) aus dem Behälter (5) in den System- Saugleitungsanschluß (28) gesaugt und von dort weiter in das Fluidsystem (3).

In der Fig. 5 dient der Handhebel (29) ausschließlich zum Auf­ schrauben der Kupplungshälfte B (9) auf die Kupplungshälfte A (4) mittels eines Schraubgewindes (44). Durch die axiale Bewegung beim Aufschrauben wird die Kupplung mechanisch verbunden und gleichzeitig halbautomatisch hydraulisch entsperrt.

In der Fig. 6 dient ein Bajonettverschluß (45) durch Niederdrücken der Kupplungshälfte B (9) entgegen der Wirkung der Betätigungsfeder (31) und der Kupplungshälfte A (4) und ihr anschließendes Verdrehen zur mechanischen Kupplung und gleichzeitigen halbautomatischen hydraulischen Entsperrung; die Trennfuge der Kupplung ist (27).

In der Fig. 7 wird die Fluidkupplung (54), bestehend aus der Kupplungshälfte A (4) und der Kupplungshälfte B (9) mit dem Behälter (5) als Bestandteil eines mobilen Fluidsystems (3) dargestellt; das Mehrweg-Behältnis (24) besteht seinerseits aus der Kupplungshälfte A (4) und dem Behälter (5). Alle Teile des Fluidsystems (3) sind im oder am Gehäuse (50) integriert; insbe­ sondere Räder (51) machen das System beweglich, die Energiever­ sorgung erfolgt über einen elektrischen Stecker (52) und ein Kabel (53). Ein Zapfhahn (55) mit einem Schlauch (56) dient als Abgabeorgan, eine Mengenanzeige (57) und eine Mengenvorwahl (58) ergänzen das äußere Erscheinungsbild des Systems, das in der vorliegenden Darstellung für den Selbstbedienungsbetrieb beispiel­ haft dargestellt ist.

Bezugszeichen

 1 Baueinheit
 2 Saugseite
 3 Fluidsystem
 4 Kupplungshälfte A
 5 Behälter
 6 Absperrventil
 7 Behälter-Saugleitung
 8 Belüftungsventil
 9 Kupplungshälfte B
10 System-Saugleitung
11 Saugventil
12 Rückentlastungsventil
13 Belüftungskanal
14 Feuchtigkeitsfilter
15 Belüftungsfilter
16 Betätigungsvorrichtung
17 Kupplungsvorrichtung
18 Fördereinrichtung, hydraulisch
19 Druckseite
20 Zapfhahn
21 Pumpe
22 Antriebsmotor
23 Behältnis
24 Mehrweg-Behältnis
25 Fluid
26 3/2-Wegeventil
27 Trennfuge Kupplungshälften 1 und 2
28 System-Saugleitungsanschluß
29 Handhebel
30 Aussparung
31 Betätigungsfeder
32 Schiebekörper
33 Schiebehülse
34 Kupplungsdichtung
35 Saugkanal
36 Saugbohrung
37 Dichtsitz
38 Schiebesitz
39 Saugsitz
40 Saugfeder
41 Teller
42 Ventilkugel
43 Entlastungsfeder
44 Schraubgewinde
45 Bajonettverschluß
46 Abgangsleitung
47 Durchströmungskanal
48 Filtereinheit
49 Dichtungsfeder
50 Gehäuse
51 Rad
52 Stecker, elektrisch
53 Kabel
54 Fluidkupplung
55 Zapfhahn
56 Schlauch
57 Mengenanzeige
58 Mengenvorwahl
59 Kupplungsfläche

Claims (11)

1. Entsperrbare Fluidkupplung für Mehrwegbehältnisse mit zwei Anschlüssen, zwei hintereinander- und einem parallelgeschal­ teten Absperrventil, einer mechanischen Betätigung und/oder einer mechanischen Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Baueinheit (1), auf der Saugseite (2) eines Fluidsystems (3) angeordnet, besteht aus

• - einer Kupplungshälfte A (4) am Behälter (5) mit einem Absperr­ ventil (6) und einer Behälter-Saugleitung (7), sowie - zwangs­ weise parallelgeschaltet - einem Belüftungsventil (8) und
• - einer Kupplungshälfte B (9) in der System-Saugleitung (10), mit einem Saugventil (11), sowie parallelgeschaltet, einem Rückentlastungsventil (12), beide nachgeschaltet zu einem Belüf­ tungskanal (13) für das Belüftungsventil (8), dem seinerseits ein Feuchtigkeitsfilter (14) und/oder ein Belüftungsfilter (15) vorgeschaltet ist, und einer mechanischen Betätigungsvor­ richtung (16); sowie
• - beide Kupplungshälften A (4) und B (9) mit einer mechanischen Kupplungsvorrichtung (17) versehen sind.

2. Fluidkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Baueinheiten (1) in zwei Behältnissen (23) alternativ parallelgeschaltet und ihre saugseitigen Abgangsleitungen (46) in einem 3/2-Wegeventil (26) zusammengeführt sind.

3. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2-Wegeventil (26) zur Betätigung einen Handhebel (29) oder einen elektrischen Anschluß für einen Magneten besitzt.

4. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückentlastungsventil (12) mit einem inneren Durchströmungs­ kanal (47) am Saugventil (11) angeordnet ist.

5. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (17) mit einem Schraubgewinde (44), Bajonettverschluß (45), Schiebekörper (32) oder Schiebehülse (33) ausgestattet ist.

6. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (16) aus einem Handhebel (29) besteht.

7. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsfilter (14) und Belüftungsfilter (15) als eine Filtereinheit (48) ausgebildet sind.

8. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß deren Kupplungshälfte A (4) mit dem Behälter (5) als austausch­ bares Mehrweg-Behältnis (24) beliebig mit der Kupplungshälfte B (9) als Übergang zu einem fest installierten Fluidsystem (3) hydraulisch gekuppelt ist (stationäres Fluidsystem).

9. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß deren Kupplungshälfte A (4) mit dem Behälter (5) als austausch­ bares Mehrweg-Behältnis (24) beliebig mit der Kupplungshälfte B (9) als Übergang innerhalb eines beweglichen Fluidsystems (3), das in einem Gehäuse (50) untergebracht und auf Rädern, Rollen (51) oder dgl. fahrbar gelagert ist und einen elektrischen Stecker (52) mit einem Kabel (53) besitzt, hydraulisch ge­ kuppelt ist (mobiles Fluidsystem).

10. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückentlastungsventil (12) koaxial zum Saugventil (11) angeordnet ist.

11. Fluidkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsfläche (59) für verschiedene Fluide (25) nach ihrer Höhe und nach ihrem Durchmesser verwechslungssicher unterschiedlich, für die Kupplungshälften A (4) und B (9) einer Fluidkupplung (54) jedoch konstant ausgebildet sind.