-
Die
Erfindung basiert auf einer Schnellkupplung für Schläuche oder Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
Schlauchkupplungen
sind beispielsweise aus den folgenden Veröffentlichungen bekannt:
- – FR 2 172 310
- – US 1,696,134 ,
- – DE 198 17 633 A1 ,
- – US 2,441,344 ,
- – US 2,021,745 ,
- – AT 318 986 ,
- – DE 43 04 241 A1 ,
- – DE-GM
1 492 223 und
- – US 5,452,924 A .
-
Schläuche oder
Rohrleitungen sollten miteinander rasch und sicher mit Hilfe von
bekannten Schnellkupplungen verbunden werden. Es muss verhindert
werden, dass das in Schläuchen
oder Rohrleitungen vorhandene Fluid, beispielsweise Treibstoff,
bei der Abgabe in die Umwelt gelangt. In der jüngeren Vergangenheit wurde
es auch erforderlich, dass die Diffusion der flüchtigen Bestandteile des Fluids
so weit möglich
unterdrückt
wird. Aus diesem Grund ist es bereits üblich und in vielen relevanten
Industrienormen beschrieben, dass zwei hintereinander angeordnete
Dichtelemente vorgesehen werden. Es ist zu erwarten, dass die Erfordernisse
hinsichtlich der Diffusionsbeständigkeit
von Schnellkupplungen in Zukunft steigen werden.
-
Die
Erfindung schlägt
eine Schnellkupplung vor, die einfach und kostengünstig und
mit einer weiter erhöhten
Diffusionsbeständigkeit
produziert werden kann und die eine Einrichtung hat, die das unbeabsichtigte
Lösen der
Kupplung verhindert.
-
Dies
wird durch eine Schnellkupplung gemäß Anspruch 1 erreicht.
-
Im
zusammengekuppelten Zustand der Schnellkupplung wird das Dichtelement
in axialer Richtung gespannt, sodass die Kontaktoberfläche zwischen
der ersten Durchgangsbohrung und dem Dichtelement oder den Dichtelementen
einerseits und der Einsteckeinrichtung und dem Dichtelement oder
den Dichtelementen andererseits vergrößert wird. Diese verbesserte
Kontaktoberfläche
führt zu der
Tatsache, dass mit dem gleichen strukturellen Raum die Distanz zwischen
der Oberfläche
der Schnellkupplung und dem Dichtelement bzw. den Dichtelementen,
die mit Fluid benetzt sind, und der Umgebung erhöht wird und somit die Diffusion
der flüchtigen
Bestandteile des Fluids vermindert wird. Ein weiterer Vorteil der
Schnellkupplung gemäß der Erfindung
liegt darin, dass die Produktionskosten gegenüber bekannten Schnellkupplungen
nicht höher oder
zumindest nicht wesentlich höher
sind.
-
Ein
Druckstück
ist vorgesehen, das zwischen dem Dichtelement und dem Einstecknippel
anzuordnen ist, welches Druckstück
die Spannkraft zwischen dem Einstecknippel und dem Dichtelement übertragen
soll, sodass die Beschädigung
des Dichtelements bzw. der Dichtelemente durch den Einstecknippel
beim Einführen
in die Kupplungsbuchse vermindert wird. Der Verschleiß des Dichtelements auf
Grund der Relativbewegung zwischen dem Einstecknippel und dem Dichtelement
wird ferner vermindert.
-
Der
Einstecknippel hat einen Kragen, der mit dem Druckstück bei der Übertragung
der Spannkraft zusammenwirkt, sodass die Spannkraft über den
gesamten Umfang des Einstecknippels und des Druckstücks auf
dieses übertragen
wird und somit ein Verkanten oder Kippen vermieden wird.
-
In
einer weiteren Ergänzung
der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Druckstück einen
Kragen hat, der mit einem Absatz der ersten Durchgangsbohrung zusammenwirkt,
sodass dann, wenn der Kragen an dem Absatz anliegt, die auf das
Dichtelement bzw. die Dichtelemente wirkende Spannkraft begrenzt
ist. Eine Druckverformung oder eine anderweitige Beschädigung des
Dichtelements bzw. der Dichtelemente wird auf diese Weise vermieden.
-
Die
Schnellkupplung hat ein Verriegelungselement und das Verriegelungselement
eine Einrichtung zur Zusammenwirkung mit dem Einstecknippel oder
dem Druckstück
zum Erzeugen der Spannung des Dichtelements bzw. der Dichtelemente,
insbesondere eine geneigte Ebene. Das Zusammenkuppeln und das Verriegeln
der Schnellkupplung gemäß der Erfindung
sind ebenso rasch und einfach wie bei Schnellkupplungen nach dem
Stand der Technik durchführbar,
und es ist ferner zuverlässig
sichergestellt, dass die erforderliche Spannung des Dichtelements
in dem zusammengekuppelten und verriegelten Zustand stets vorhanden
ist.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das Dichtelement ein O-Ring, sodass dessen Vorteile,
wie z. B. einfache Montage und Robustheit auch in der Schnellkupplung
gemäß der Erfindung
genutzt werden können.
-
In
einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung
hat das Dichtelement mindestens eine Umfangsnut an seiner äußeren Oberfläche und/oder
seiner inneren Oberfläche,
sodass der Kontaktdruck zwischen dem Dichtelement einerseits und
dem ersten Durchgangsloch oder dem Einstecknippel andererseits erhöht wird
und die Dichtigkeit der Schnellkupplung gemäß der Erfindung somit verbessert wird.
-
In
einer zusätzlichen
Weiterentwicklung der Erfindung werden das Dichtelement und das
Druckstück
aus einem Stück
hergestellt, sodass die Anzahl der Bauteile vermindert wird und
die Montage der Schnellkupplung gemäß der Erfindung erleichtert wird.
-
Eine
weitere Weiterentwicklung der Schnellkupplung gemäß der Erfindung
sieht mindestens zwei Dichtelemente vor, die in axialer Richtung
der ersten Durchgangsbohrung hintereinander angeordnet sind, sowie
einen Druckring, der zwischen den jeweiligen Dichtelementen vorzusehen
ist, sodass die Dichtigkeit und Diffusionsbeständigkeit der Schnellkupplung
weiter verbessert wird und durch den Druckring bzw. die Druckringe
sichergestellt wird, dass die Dichtelemente nicht beschädigt werden.
-
In
einer Variante gemäß der Erfindung
ist das Dichtelement ein Dichtring mit vier Lippen oder ein Dichtring
mit mehreren Lippen, sodass mit identischer Vorspannung eine erhöhte Dichtigkeit
erzielt wird und mit zunehmendem Innendruck der Kontaktdruck zwischen
dem Dichtelement und der Kupplungsbuchse und dem Einstecknippel
erhöht
wird.
-
Zusätzliche
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung werden in den Zeichnungen, der folgenden Beschreibung
und den Patentansprüchen
offenbart.
-
1 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
einer Schnellkupplung gemäß der Erfindung ohne
Verriegelungselement in einer auseinandergezogenen Darstellung.
-
2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Schnellkupplung
mit einem Dichtelement; diese Figur bildet keinen Teil der Erfindung.
-
3 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform
eines Dichtelements gemäß der Erfindung.
-
4 zeigt
eine Schnellkupplung gemäß der Erfindung
im Querschnitt.
-
5 zeigt
ein Diagramm bezüglich
des Verlaufs der Spannkraft.
-
Und 6 zeigt
eine weitere beispielhafte Kupplungsbuchse und ein Verriegelungselement
im Querschnitt, die keinen Teil der Erfindung bilden.
-
1 zeigt
eine Kupplungsbuchse 1 und einen Einstecknippel 3.
Die Kupplungsbuchse 1 hat an einem Ende einen Halter 5 zum
Befestigen eines Schlauches (nicht dargestellt) oder einer Rohrleitung (nicht
dargestellt). Eine Vertiefung 7 ist am anderen Ende der
Kupplungsbuchse 1 angeordnet. Ein Einstecknippel 3 kann
in die Vertiefung 7 eingeführt werden. An ihrem dem Halter 5 gegenüberliegenden Ende
hat die Kupplungsbuchse 1 einen Ausschnitt 33,
in den ein Verriegelungselement (in 1 nicht dargestellt)
eingeführt
werden kann.
-
Der
Einstecknippel 3 hat an einem zu der Kupplungsbuchse 1 weisenden
vorderen Ende 17 eine Abfasung. Ein Kragen 27 ist
an dem Einstecknippel 3 in einem bestimmten axialen Abstand
von dem vorderen Ende 17 vorhanden. Die Wechselwirkung
der Kupplungsbuchse 1 und des Einstecknippels 3 wird
anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren erörtert.
-
2a zeigt
eine Kupplungsbuchse 1 und einen Einstecknippel 3 im
Längsschnitt.
Die Kupplungsbuchse 1 hat an einem Ende einen Halter 5 zur Befestigung
eines Schlauches oder einer Rohrleitung (nicht dargestellt). An
dem anderen Ende der Kupplungsbuchse 1 ist eine Vertiefung 7 vorhanden.
Die Vertiefung 7 hat eine erste Durchgangsbohrung 9,
einen ersten Durchmesser 11, einen zweiten Durchmesser 13 und
einen dritten Durchmesser 15.
-
Der
Einstecknippel 3 hat eine zweite Durchgangsbohrung 18.
Das vordere Ende 17 des Einstecknippels 3 kann
in die Kupplungsbuchse 1 bis zu dem ersten Durchmesser 11 eingeschoben
werden. Ein Dichtelement 21 ist zwischen einem Außendurchmesser 19 des
Einstecknippels 3 und dem zweiten Durchmesser 13 der
Kupplungsbuchse 1 angeordnet. Das Dichtelement 21 hat
einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und besteht aus einem
elastischen Material, das gegen das in der Bohrung 9 vorhandene
Fluid beständig
ist.
-
Eine
Buchse 23 ist ferner zwischen dem Durchmesser 19 und
dem zweiten Durchmesser 13 angeordnet; sie hat an ihrem
von dem Dichtelement 21 weg weisenden Ende einen Kragen 25.
Der Einstecknippel 3 hat ebenfalls einen Kragen 27,
dessen Außendurchmesser
wie derjenige des Kragens 25 so dimensioniert ist, dass
er in den Querschnitt der Vertiefung 7 passt, der den dritten
Durchmesser 15 hat.
-
Wenn
der Einstecknippel 3 in die Kupplungsbuchse 1 eingeschoben
wird, werden der Kragen 27 des Einstecknippels 3,
die Buchse 23 und das Dichtelement 21 zusammengeschoben.
In der in 2b gezeigten Position ist das
Dichtelement 21 zwischen der Buchse 23 und einem
Absatz 29 der Vertiefung 7 gespannt. Diese Spannung
verursacht, dass der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des Dichtelements 21 zunehmen,
sodass eine gute Dichtwirkung zwischen dem Außendurchmesser 19 des
Einstecknippels und dem zweiten Durchmesser 13 der Vertiefung 7 entsteht.
Die Spannung wird durch den Kragen 25 der Buchse 23 begrenzt,
sobald der Kragen 25 an einem Absatz 31 der Vertiefung 7 anliegt.
-
Wenn
der Einstecknippel 3 die in 2b gezeigte
Position eingenommen hat, wird ein Verriegelungselement (nicht dargestellt)
in den Ausschnitt 33 der Kupplungsbuchse 1 eingeführt, das
auf den Kragen 27 des Einstecknippels 3 wirkt und
verhindert, dass der Einstecknippel 3 durch die Spannung
des Dichtelements 21 aus der Kupplungsbuchse 1 gezogen
wird. Das Verriegelungselement 33 wird auf diese Weise
in axialer Richtung relativ zur Kupplungsbuchse 1 fixiert;
der Ausschnitt 33 ist in axialer Richtung der Kupplungsbuchse 1 durch
Stege 10 begrenzt.
-
Eine
Teilschnittansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform
eines Dichtelements 21 gemäß der Erfindung ist in 3 gezeigt.
Das Dichtelement 21 hat Nuten 35 an seinem Außendurchmesser
und seinem Innendurchmesser. Die Federhärte des Dichtelements wird
in Längsrichtung
durch die Nuten 35 begrenzt und gleichzeitig wird der Kontaktdruck
in dem gespannten Betriebszustand des Dichtelements 21 zwischen
dem Außendurchmesser 19 des
Einstecknippels und dem zweiten Durchmesser 13 der Vertiefung 7 und
dem Dichtelement 21 erhöht.
Alternativ können
auch ein oder mehrere Dichtringe mit vier Lippen, beispielsweise
gemäß US-Norm
AS 568 A, verwendet werden. Dichtringe mit vier Lippen haben gegenüber O-Ringen
den Vorteil, dass
- – sie nicht zum Verdrehen neigen,
- – sie
ein sehr gutes Dichtungsverhalten haben und
- – keine
störenden
Gussgrate vorhanden sind.
-
Die
Schnellkupplung gemäß der Erfindung ist
in 4 gezeigt. Ein Verriegelungselement 36 ist in
dem Ausschnitt 33 der Kupplungsbuchse 1 abgebildet;
es hat eine geneigte Oberfläche 37 an
seinem zu der Buchse 23 weisenden Ende. Wenn das Verriegelungselement
in dem Ausschnitt 33 in Richtung des Pfeiles s bewegt wird,
bewegt die geneigte Oberfläche 37 die Buchse 23 in
Richtung des Dichtelements 21 und bewirkt somit das Spannen
des Letzteren. Sobald das Verriegelungselement 36 seine
Endposition erreicht hat, liegt eine kreisförmige Erhebung oder Nase 39 in
einer entsprechenden Ausnehmung 41 des Verriegelungselements 36.
Das Verriegelungselement 36 wird auf diese Weise in seiner
Endposition fixiert und die Spannung des Dichtelements 21 wird
in einem gewissen Ausmaß wieder
verringert. Das Verriegelungselement 36 sichert gleichzeitig
den Einstecknippel 3 in seiner Endposition (nicht dargestellt)
gegen das Herausrutschen aus der Kupplungsbuchse 1 dadurch,
dass es eine kraftschlüssige
Verbindung mit dem Kragen 27 des Einstecknippels 3 bewirkt.
-
Die
axiale Position s3 des Einstecknippels 3 ist
gegen die Position S des Verriegelungselements 36 in 5 aufgetragen.
In diesem Diagramm ist klar ersichtlich, dass der Einstecknippel 3 in
Richtung des Dichtelements 21 bewegt wird, wenn das Verriegelungselement 36 in
Richtung des Pfeiles S bewegt wird (siehe 4). Ferner
ist ersichtlich, dass der Einstecknippel 3 durch das Einführen der
Nase 39 in die Ausnehmung 41 geringfügig zurückbewegt
wird. Ferner ist der Verlauf der Spannkraft Fv über den Weg
S des Verriegelungselements 36 in 5 aufgetragen.
Auch im Verlauf der Spannkraft Fv ist zu entdecken,
dass dann, sobald die Nase 39 der Buchse 23 in
der Ausnehmung 41 des Verriegelungselements 35 ruht,
die Spannkraft wieder geringfügig
abnimmt.
-
Eine
Kupplungsbuchse 1 und ein Verriegelungselement 36 im eingeführten Zustand
sind in dem Querschnitt in 6 gezeigt,
die keinen Teil der Erfindung bildet. Die Schnittebene verläuft durch
den Ausschnitt 33 (siehe beispielsweise 2).
Der Einstecknippel 3 ist der besseren Erkennbarkeit halber nicht
gezeigt.
-
Das
Verriegelungselement 36 ist symmetrisch aufgebaut und hat
an beiden Seiten einen Federarm 42. Eine Einkerbung 43 ist
an den Enden der Federarme 42 vorhanden; sie wirkt kraftschlüssig mit einem
Vorsprung 44 an der Kupplungsbuchse 1 zusammen.
Um den Einstecknippel 3 (nicht dargestellt) auch in radialer
Richtung zu fixieren, hat das Verriegelungselement 36 zwei
Niederhalteeinrichtungen 45. Die Niederhalteeinrichtungen 45 sind
ebenso wie die Federarme 42 federnd, sodass der Einstecknippel
auf der Seite der Ausnehmung 7 gegenüber dem Verriegelungselement 36 niedergedrückt wird,
wenn das Verriegelungselement 36 in seiner Position verriegelt
ist. Die resultierende radiale Verankerung der Einkerbungen 43 des
Verriegelungselements 36 und der Vorsprünge 44 der Kupplungsbuchse 1 verhindert
ferner ein unbeabsichtigtes Öffnen
der Schnellkupplung.
-
Wenn
die Federarme 42 aufeinander zu bewegt werden, bewegen
sich die Einkerbungen 43 von den Vorsprüngen 44 weg, sodass
das Verriegelungselement nach oben aus dem Ausschnitt 33 entnommen
werden kann. Die Schnellkupplung gemäß der Erfindung kann auf diese
Weise gelöst
werden.