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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tellerventil für eine Hydraulikkupplung. Des Weiteren betrifft sie hydraulische Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente, die innen liegende, federbelastete Tellerventile zum Steuern des Hydraulikfluidstroms aufweisen.
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Hydraulische Kupplungen enthalten im breitgefächerten Umfang innen liegende Tellerventile, um den Verlust an Hydraulikfluid zu verhindern, wenn die Kupplung gelöst wird. Hydraulische Kupplungen, die für Unterwasserverwendung konstruiert sind, verwenden ebenfalls allgemein Tellerventile, um zu verhindern, dass Meerwasser in das Hydrauliksystem eintritt, wenn die Kupplungselemente nicht mehr ineinander greifen. In vielen Konstruktionen haben die Tellerventile mechanische Ventilbetätigungselemente, die bewirken, dass Ventile, die in die geschlossene Position federvorgespannt sind, bei dem Errichten der Kupplung öffnen.
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US Patente 4,900,071 und
5,052,439 offenbaren eine hydraulische Unterwasserkupplung, die ein Einsteckelement und ein Aufnahmeelement aufweist, und einen zweiteiligen Halter zum Zurückhalten der radialen Bewegung einer keilförmigen Ringdichtung in der zentralen Bohrung des Aufnahmeelementes. Der zweiteilige Halter hat ein zylindrisches Halterhülsenelement, das in der Aufnahmeelementbohrung gleitet, und ein mit Gewinde versehenes Haltersperrelement, das in Gewindewindungen in der Wand der zentralen Bohrung eingreift. Das Haltersperrelement hält das Halterhülsenelement in der Aufnahmeelementbohrung an Ort und Stelle. Die Ringdichtung ist an einer radialen Bewegung durch eine Schwalbenschwanzpassung mit einer passenden Schulter an wenigstens einem Element von dem Halterhülsenelement und dem Haltersperrelement zurückgehalten.
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US Patent 5,360,035 offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einem Tellerventil, das zwischen einer offenen und geschlossenen Position bewegbar ist. Das Tellerventil ist druckausgeglichen – das heißt, es arbeitet ohne dass ein substantieller Fluiddruck axial gegen die Stirnfläche des Tellerventils ausgeübt wird. Wenn das Tellerventil geöffnet ist, sind radiale Kanäle durch einen ringförmigen Hohlraum zwischen dem Tellerventilkörper und der Ventilbohrung miteinander verbunden.
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US Patent 5,692,538 offenbart ein hydraulisches Unterwasserkupplungselement, das im Winkel verlaufende Strömungsöffnungen aufweist, um das Eintreten von Schmutz in die Hydraulikleitungen zu verhindern, und hat einen Ausströmkanal, um zu ermöglichen, dass angesammeltes Hydraulikfluid ausströmt, wenn die Kupplungselemente gelöst sind. Das Tellerventil in Kombination mit den im Winkel verlaufenden Strömungsöffnungen trägt dazu bei, das Hydrauliksystem von Schmutz frei zu halten, wenn die Elemente gelöst sind.
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US Patent 6,085,785 offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung, die einen verlängerten Sondenabschnitt hat. Das Einsteckelement der Kupplung hat eine Ventilfeder mit einem größeren Durchmesser als dem Durchmesser des Ventilkörpers aufgenommen. Die Ventilfeder ist so konstruiert, dass sie das Ventil verschließt, um ein Eintreten von Meerwasser oder eine Leckage von Hydraulikfluid aus dem System zu verhindern. Eine oder mehrere Dichtungen stehen mit dem verlängerten Sondenabschnitt im Eingriff.
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US Patent 6,095,191 offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einem Einsteckelement, das eine abgeschrägte, kegelstumpfförmige Oberfläche hat und einem Aufnahmeelement mit einer abgeschrägten, kegelstumpfförmigen Bohrung. Bevor radiale Dichtungen mit den kegelstumpfförmigen Flächen in Eingriff gelangen, wird angesammeltes Meerwasser ausgestoßen oder aus der Bohrung durch den Raum zwischen den Kupplungselementen entfernt, wodurch verhindert wird, dass Meerwasser in die Hydraulikleitungen eintritt.
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US Patent 6,474,359 offenbart ein hydraulisches Unterwasserkupplungselement mit einem Ausströmventil, das öffnet, um zu ermöglichen, dass Hydraulikfluid, welches sich in dem Kupplungselement angesammelt hat, entweicht, bis der Druck unterhalb einer vorbestimmten Höhe ist. Das Kupplungselement verwendet ein Tellerventil innerhalb einer Hülse.
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US Patent 6,375,153 offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einer stufenförmigen Innenbohrung, die so dimensioniert ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit durch die Kupplung erhöht ist. Die Kupplung ermöglicht eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit, ohne Erhöhung der Größe oder des Gewichts der Kupplung durch Positionieren des Tellerventils in dem Körperabschnitt, anstatt in dem Sondenabschnitt des Einsteckkupplungselementes.
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US Patent 6,237,632 offenbart ein hydraulisches Unterwasserkupplungselement mit einem ersten Tellerventil und einem zweiten Tellerventil, um die Zuverlässigkeit gegenüber Leckage zu verbessern, wenn die Kupplungselemente getrennt sind. Eine Feder erstreckt sich zwischen dem ersten Tellerventil und dem Betätigungselement für das zweite Tellerventil. Das zweite Tellerventil bleibt so lange geschlossen bis das erste Tellerventil vollständig geöffnet ist, so dass Schmutz oder anderes Material, welches eine Dichtung des ersten Tellerventils verhindern könnte, keine Leckage von Hydraulikfluid durch das zweite Tellerventil verursachen wird.
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US Patent 6,357,722 offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einem Tellerventil mit einem Betätigungselement, welches sich von dem Ventil ausgehend erstreckt, und einer Führung zwischen dem Betätigungselement und der Bohrung. Die Führung ist ein hülsenförmiges Element um das Betätigungselement mit Strömungskanälen, die einen gleichmäßigen Strom des Hydraulikfluids durch den Ringraum zwischen der Kupplungsbohrung und dem Betätigungselement sicher stellen. Die Führung trägt auch dazu bei, eine Zerstörung des Betätigungselementes zu verhindern, und richtet das Betätigungselement während dem Verbinden, Lösen und im Betrieb, aus.
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US Patent 6,283,444 offenbart ein hydraulisches Unterwasserkupplungselement mit einem Ventilbetätigungselement, das sich durch den Sondenabschnitt und die vordere Stirnfläche erstreckt, und in dem Sondenabschnitt im Winkel verlaufende Strömungsöffnungen aufweist, was dazu beiträgt, das Hydrauliksystem von Schmutz freizuhalten, wenn die Kupplungselemente unter Wasser gelöst sind.
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US Patent 6,227,245 offenbart ein hydraulisches Unterwasserkupplungselement, das im Winkel verlaufend Strömungsöffnungen hat, um ein Eintreten von Schmutz in die Hydraulikleitungen zu verhindern. Ein am Ventilbetätigungselement befestigter Öffnungsschutz schließt die Strömungsöffnungen so lange ab, bis das Tellerventil durch den gegenseitigen Eingriff mit einem gegenüberliegenden Kupplungselement geöffnet ist.
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US Patent 6,626,207 offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit ineinandergreifenden Tellerventilbetätigungselementen. Die Betätigungselemente erstrecken sich von den Tellerventilen jedes Kupplungselementes und greifen ineinander, um Biegung und/oder anderer seitlicher Verschiebung, verursacht durch Hydraulikfluidstrom und Turbulenz in den Kupplungselementbohrungen und an der Verbindung zwischen den Kupplungselementen, zu widerstehen.
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US Patent 6,631,734 offenbart ein hydraulisches Unterwasser-Blindkupplungselement zum Schützen eines gegenüberliegenden hydraulischen Unterwasserkupplungselementes, wenn die hydraulischen Leitungen nicht in Betrieb sind. Das hydraulische Unterwasser-Blindkupplungselement hat eine Wasserverdrängungsexpansionskammer mit einem Kolben darin, der ermöglicht, dass sich angesammeltes Wasser und/oder Luft aus der Aufnahmekammer in die Wasserverdrängungsexpansionskammer während dem Verbinden des Blindkupplungselements mit dem gegenüberliegenden Kupplungselement bewegen. Das Blindkupplungselement kann ein normalerweise geschlossenes Tellerventil in der Wasserverdrängungsexpansionskammer aufweisen, welches verhindert, dass Wasser und/oder Luft zwischen der Aufnahmekammer und der Wasserverdrängungsexpansionskammer in der geschlossenen Position läuft. Das Tellerventil öffnet in Antwort auf den auf dieses wirkenden Wasser- und/oder Luftdruck.
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US Patent 7,159,616 offenbart eine Zweiwege-Hydraulikkupplung. Ein hydraulisches Aufnahmekupplungselement hat eine erste Strömungsöffnung; eine zweite Strömungsöffnung; eine dritte Strömungsöffnung in Fluidverbindung mit den beiden ersten und zweiten Strömungsöffnungen; ein erstes Tellerventil zum Öffnen und Schließen der ersten Strömungsöffnung; und ein zweites Tellerventil zum Öffnen und Schließen der zweiten Strömungsöffnung, wobei das zweite Tellerventil mit dem ersten Tellerventil so verbunden ist, dass das zweite Tellerventil in die geschlossene Position geht, wenn das erste Tellerventil offen ist und in die offene Position geht, wenn das erste Tellerventil geschlossen ist.
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US Patent 3,777,990 offenbart die Verwendung einer Schraubenfeder, die aus einem Federdraht mit rechteckigem Querschnitt gebildet ist, in einem Ventilverschlussmechanismus einer Einspritzdüse für eine thermoplastische Kunststoff verarbeitende Spritzgussmaschine. Dabei fließt im Betrieb ein Teil des thermoplastischen Kunststoffmaterials durch den helikalen Zwischenraum der Schraubenfeder, der zwischen den einzelnen Windungen der Schraubenfeder gebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Tellerventil für eine Hydraulikkupplung bereitzustellen, insbesondere den Strömungswiderstand innerhalb der Hydraulikkupplung zu verringern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Tellerventil für eine Hydraulikkupplung gemäß Anspruch 1, das so dimensioniert und gestaltet ist, dass, wenn das Tellerventil vollständig offen ist, eine wendelförmige Flachdrahtfeder vollständig zusammengedrückt ist und eine glatte Bohrungsröhre bildet. Somit wird der Strömungswiderstand gegenüber Runddrahtfedern und nicht vollständig zusammengedrückten Drahtfedern verringert.
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1 ist eine Ansicht im Schnitt einer Hydraulikkupplung, deren Elemente mit Tellerventilen versehen sind, gemäß dem Stand der Technik.
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2 ist eine Ansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aufnahmekupplungselementes, das mit einem Tellerventil, in der geschlossenen Position dargestellt, ausgerüstet ist.
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3 ist eine Ansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aufnahmekupplungselementes, das in einer Montageplatte installiert ist, und mit einem Tellerventil, in der offenen Position gezeigt, ausgerüstet ist.
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4 ist eine Ansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen hydraulischen Einsteckkupplungselementes, das mit einem Tellerventil, in der geschlossenen Position gezeigt, ausgerüstet ist.
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5 ist eine Ansicht im Schnitt eines hydraulischen Einsteckkupplungselementes, das mit einem Tellerventil, in der offenen Position gezeigt, ausgerüstet ist.
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6 ist eine Ansicht im Schnitt von miteinander verbundenen hydraulischen Einsteck- und Aufnahmekupplungselementen, die jeweils mit einem Tellerventil versehen sind, gemäß der Erfindung.
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Wie in der 1 gezeigt, hat in einer Kupplung gemäß dem Stand der Technik ein Aufnahmeelement 20 einen Körper 21, einen Handgriff 48, der in eine Verteilerplatte eingeschraubt sein kann, und eine zentrale Bohrung 32, die in ihrem Verlauf durch das Aufnahmeelement mehrere Durchmesseränderungen hat. Das erste Ende der Bohrung kann mit einem Innengewinde zum Anschließen einer Hydraulikleitung versehen sein. Es kann ein anderer, allgemein bekannter Anschluss verwendet sein, der Schweißen, Verformen, Druckpassungen und dergleichen umfasst. In Längsrichtung erstreckt sich innerhalb des Aufnahmeelementkörpers ein zylindrischer Kanal, und endet an einem Ventilsitz 27. In der Nähe des Ventilsitzes 27 befindet sich eine Schulter 33, die ein Ende der Aufnahmekammer 34 bildet.
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In der in der 1 dargestellten Kupplung hat die Aufnahmekammer, welche die Sonde des Einsteckelementes aufnimmt, einen gestuften Innendurchmesser mit den inneren Schultern 33, 35 und 63. Die Aufnahmekammer hat einen ersten kleineren Durchmesser 43 und einen zweiten größeren Durchmesser 47.
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Das Aufnahmeelement 20 kann wahlfrei ein Tellerventil 28 enthalten, das so bemessen ist, dass es innerhalb des zylindrischen Kanals gleiten kann. Das Tellerventil kann eine konische Form aufweisen und wird durch eine Ventilfeder 41 in eine Sitzposition an den Ventilsitz 27 gezwängt. Wenn das Tellerventil in einer geschlossenen Position am Ventilsitz anliegend ist, dichtet es Fluid gegenüber dem Fließen zwischen dem Einstiegelement und dem Aufnahmeelement ab. Ein hohler Federsitz 42 verankert die Ventilfeder 41 und wird durch einen Sprengring 45 an Ort und Stelle gehalten. Am Scheitel des Tellerventils steht ein Betätigungselement 44 vor.
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In der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes ist eine ringförmige Dichtung 50 positioniert. Die ringförmige Dichtung kann aus einem Elastomer oder einer anderen Polymerdichtung bestehen, die flexibel und federnd ist. In anderen Kupplungen gemäß dem Stand der Technik ist die Dichtung 50 aus einem technischen Kunststoff, wie beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt. Die Dichtung 50 hat eine erste schräge Schulterfläche 52 und eine zweite schräge Schulterfläche 51. Die axiale Dicke der Elastomerdichtung ist an ihrem Außenumfang größer als die axiale Dicke der Dichtung am Innenumfang 67. Die Dichtung hat somit einen im Allgemeinen keilförmigen Querschnitt. Die Dichtung 50 kann ein oder mehrere radiale Dichtflächen 55, 56 aufweisen, die sich vom Dichtungsinnenumfang 67 nach innen erstrecken. Jede der radialen Dichtflächen erstreckt sich von dem Innenumfang so nach innen, dass sie mit der Sonde des Einsteckelementes in Eingriff stehen, wenn die Sonde durch die Dichtung eingesetzt ist. Die radialen Dichtflächen können durch die Sonde elastisch verformt sein, wenn die Sonde durch die Dichtung eingesetzt ist. Die radialen Dichtflächen 55 und 56 bilden Führungspunkte, die dazu beitragen, die Sonde des Einsteckelementes beim Einsetzen durch die Dichtung und in die Aufnahmekammer 34 auszurichten und zu führen.
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Indem in der 1 dargestellten Aufnahmekupplungselement gemäß dem Stand der Technik hat die Sondendichtung 50 an ihrem Außenumfang Nuten. In jeder der Nuten können O-Ringe 57, 58 oder ähnliche Dichtungen positioniert sein. Alternativ kann die Dichtung 50 eine Anzahl von einstückig ausgebildeten Dichtvorsprüngen aufweisen, die an ihrem Außenumfang vorstehen.
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In dem in der 1 gezeigten Aufnahmekupplungselement wird der Implosion der Dichtung in die Aufnahmekammer infolge von niederem Druck oder Unterdruck widerstanden, weil die Dichtung eine ineinander greifende Passung mit entgegengesetzt geneigten Schulterflächen 62 des Dichtungshalters 29 und entgegengesetzt geneigten Schulterflächen 61 des Sperrelementes 30 bildet. Der Dichtungshalter kann eine zylindrische Hülse sein, die in dem zweiten Durchmesser 47 der Aufnahmekammer gleitet. Alternativ kann der Dichtungshalter in das Aufnahmeelement eingeschraubt sein oder mit dem Aufnahmeelement durch andere Mittel im Eingriff stehen. In der dargestellten Kupplung liegt das erste Ende 46 des Dichtungshalters an der Schulter 63 an, wenn der Dichtungshalter voll mit dem Aufnahmeelement im Eingriff steht. Der Dichtungshalter hält eine hohle Radialmetalldichtung 31 an der Innenschulter 35.
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In dem dargestellten Aufnahmekupplungselement hat der Dichtungshalter eine erste Innenumfangsfläche 59 in der Nähe seines ersten Endes und eine zweite Innenumfangsfläche 69 in der Nähe seines zweiten Endes. Der Innendurchmesser der ersten Innenumfangsfläche ist kleiner als der Innendurchmesser der zweiten Innenumfangsfläche. Zwischen den ersten und zweiten Innenumfangsflächen liegt eine entgegengesetzt geneigte Schulterfläche 62. Die entgegengesetzt geneigte Schulter hat mit der Dichtung 50 eine Verriegelungspassung, um die Dichtung an der Bewegung nach innen in radialer Richtung zurückzuhalten. In einer Nut am ersten Ende 46 des Dichtungshalters ist ein O-Ring 49 positioniert, um eine Stirnflächendichtung zwischen dem Dichtungshalter und der Schulter 63 zu erzeugen.
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In der dargestellten Kupplung gemäß dem Stand der Technik steht ein Sperrelement 30 mit dem Aufnahmekupplungselement über Gewinde 53 im Eingriff. Andere Eingriffsmittel gemäß dem Stand der Technik können verwendet werden. Wenn das Sperrelement in dem Aufnahmekupplungselement vollständig befestigt ist, liegt das erste Ende 64 an dem Dichtungshalter 29 an und hält den Dichtungshalter an Ort und Stelle. Das Sperrelement 30 hat eine zentrale Öffnung mit einem Innendurchmesser 54, der das Einsetzen der Sonde des Einsteckelementes zulässt. Die entgegengesetzt geneigte Schulterfläche 61 hält die Dichtung 50 an Ort und Stelle und hält die Dichtung gegenüber der Bewegung nach innen in radialer Richtung zurück.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine alternative Tellerventilkonstruktion und ist am besten mit Bezug auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel zu verstehen.
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2 zeigt ein hydraulisches Aufnahmekupplungselement
100, das mit einem Tellerventil gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Sondendichtungen
150 und
131 und die Aufnahmekammer
134 des Aufnahmekupplungselementes
100 sind ähnlich wie bei der in der
1 dargestellten Kupplung gemäß dem Stand der Technik. Die Kupplung hat jedoch einen Dichtungseinsatz, bestehend aus einem Dichtungshalter
129 und einer Sperrhülse
130. Ein derartiger Dichtungseinsatz ist der
DE PS 103 35 627 von Robert E. Smith, III offenbart. Der Dichtungseinsatz hält die Sondendichtung
150 mit einer Schwalbenschwanzpassung und wahlfreien O-Ringen
157 und
158, stellt die fluiddichte Dichtung zwischen der Sondendichtung
150 und dem Dichtungshalter
129 sicher. Der Dichtungseinsatz ist in dem Körper des Aufnahmeelementes
100 durch den Gewindeteil
153 gehalten, der in entsprechende Gewindegänge an dem innen liegenden distalen Teil der Aufnahmekammer
134 eingreift. Schraubenschlüssellöcher
136 in dem Sperrelement
130 nehmen ein Werkzeug auf, um die Installation und das Herausnehmen des Dichtungseinsatzes zu erleichtern. Wie in der Kupplung gemäß
1 hält der Dichtungshalter
129 ebenfalls die Metalldichtung
131 an einer Innenschulter der Aufnahmekammer
134 und einen O-Ring
149 zurück (in einer Nut in einer zweiten Schulter innerhalb der Aufnahmekammer
134 aufgenommen), stellt eine Dichtung zwischen Halter
129 und dem Körper der Aufnahmekupplung bereit.
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Das Aufnahmekupplungselement 100 hat einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 120 mit einer zentralen Bohrung 132 mit Abschnitten mit unterschiedlichem Innendurchmesser. Der Teil des Körpers 120 distal zum Ende mit der Aufnahmekammer 134 bildet den Handgriff 148, der zum Befestigen der Kupplung an einer Verteilerplatte oder einer anderen derartigen Haltevorrichtung verwendet werden kann. Ein Sprengring 139 kann in eine Außennut am Handgriff 148 eingerastet sein, um eine Druckscheibe 141 zu sichern. In der 3 gezeigt, kann die Kupplung in einer Verteilerplatte P montiert sein, wobei die Schulter 160 an einer ersten Fläche derselben anliegt und die Druckscheibe 141 an einer gegenüberliegenden Fläche anliegt. Ein Ende der Bohrung 132 hat einen Anschluss 138 zum Anschließen der Kupplung an eine Hydraulikleitung. Der Anschluss 138 kann innen oder außen mit einem Gewinde versehen sein, oder der Anschluss kann durch Schweißen, Spreizen, eine Druckpassung oder andere allgemein bekannte Mittel erfolgen.
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Ein Teil der Bohrung 132 kann einen abgeschrägten Teil aufweisen, der als ein Sitz 127 für das Tellerventil 128 dient. In der dargestellten Ausführungsform besteht das Tellerventil 128 aus einem Ventilbetätigungselement 144, einem Federkontaktgeber 180, einer Tellerdichtung 170, radialen Strömungsöffnungen 174, der Ventilfeder 140 und dem Federsitz 142.
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Die Tellerdichtung 170, die aus einem Elastomer oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann, ist zwischen dem konischen Teil 176 des Betätigungselementes 144 und dem Tellerkörper 180 gehalten. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Ende des Betätigungselementes 144 innerhalb des Körpers 180 durch Ausdehnen eines Hohlraumes 165 gehalten. Wenn das Tellerventil 128 in der geschlossenen Position ist, wird die Dichtung 170 gegen die abgeschrägte Fläche durch die Wirkung der Kompressionsfeder 140 gepresst. Dadurch wird das Ausschließen von Hydraulikfluid aus der Kupplung und das Einströmen von Meerwasser in die Kupplung verhindert, wenn die Kupplung gelöst ist.
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Die wendelförmige Druckfeder 140 ist aus einem Flachdraht gebildet und hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser 137 der Bohrung 132 ist, damit die Feder 140 zusammengedrückt werden kann, ohne dass sie sich an den Wänden der Bohrung 132 verhakt. Die Enden der Feder 140 können geschlossen und geschliffen oder offen und geschliffen sein.
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Die Feder 140 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Beispiele für geeignete Materialien umfassen: Federstahl, rostfreien Stahl, Karbonstahl, Beryllium-Kupfer, INCONEL®-Legierungen, galvanisierten Draht, Weichstahl, Phosphorbronze und Messing, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
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An einem Ende wirkt die Feder 140 gegen den Federsitz 142, der in der Bohrung 132 durch Haltesprengringe 145 gehalten ist, die in eine Nut in der Wand der Bohrung 132 eingreifen. Der Innendurchmesser des Federsitzes 142 ist vorzugsweise der Gleiche wie der Innendurchmesser der Federbohrung 178, wenn die Feder 140 vollständig zusammengedrückt ist. Ähnlich ist der Innendurchmesser 172 des Federkontaktgebers 180 vorzugsweise der Gleiche wie der Innendruchmesser der Federbohrung 178.
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Die 3 zeigt das Aufnahmekupplungselement 100 mit seinem Tellerventil in der offenen Position. Die Wirkung des Tellerventils 128 ist wie folgt: Wenn die Kupplung mit einem entsprechenden Einsteckkupplungselement 200 verbunden ist, berührt das Ventilbetätigungselement 144 ein entsprechendes Betätigungselement in dem Einsteckelement, drückt die Feder 140 zusammen und öffnet das Tellerventil 128 durch Bewegen der Dichtung 170 von dem Sitz 127 weg. Hydraulikfluid kann dann von der Aufnahmekammer 134 an dem Sitz 127 vorbei und in den ringförmigen Strömungskanal 182 fließen. Von hier aus erfolgt die Strömung durch die radialen Strömungsöffnungen 174 und in den hohlen zentralen Raum des Tellerventils 128. Wenn die Feder 140 vollständig zusammengepresst ist, berühren ihre wendelförmigen Wicklungen einander, bilden dadurch eine im Wesentlichen glatte Bohrungsröhre. Dies erleichtert das Strömen von Hydraulikfluid durch das Kupplungselement. In Kupplungen gemäß dem Stand der Technik wie beispielsweise in der 1 dargestellt, bilden die Runddraht-Ventilfeder 41 eine raue Innenoberfläche, die das Strömen von Hydraulikfluid behindern kann.
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Es ist auch von Vorteil, dass, wenn vollständig zusammengedrückt die Flachdrahtfeder 140 einen Lastweg bildet, der sich von dem Betätigungselement 144 durch den Tellerventilkörper zum Federsitz 142, der durch den Haltesprengring 145 fixiert ist, erstreckt. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass der Federsitz 142 kleiner als derjenige beim Stand der Technik ist, da eine Flachdrahtfeder 140 weniger gefährdet ist als eine Runddrahtfeder, in vollständig zusammengedrücktem Zustand auszubeulen. Wie in der 1 gezeigt, ist der Federsitz 42 gemäß dem Stand der Technik mit einer Verlängerung versehen, um einen positiven Kontakt mit dem Tellerventilkörper sicherzustellen, wenn die Feder 41 zusammengedrückt ist. Dies ist bei einer Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung unnötig und ermöglicht eine Kupplung, die bei einer festliegenden Größe einen größeren inneren Strömungskanal für das Hydraulikfluid hat.
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Die 4 zeigt ein hydraulisches Einstreckkupplungselement 200, das mit einem Tellerventil gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. Das Einsteckkupplungselement 200 hat einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 221 mit einer zentralen Bohrung 232 mit Abschnitten mit unterschiedlichem Innendurchmesser. An einem Ende der Körpers 221 ist eine vorstehende Sonde 234 zum Einsetzen in die Aufnahmekammer des entsprechenden Aufnahmeelementes 100 vorgesehen. Der Teil des Körpers 220 distal zur Sonde 234 bildet einen Handgriff 248, der zur Befestigung der Kupplung in einer Verteilerplatte oder einer anderen Haltevorrichtung verwendet werden kann. Ein Ende der Bohrung 232 hat einen Anschluss 238 zum Anschließen der Kupplung an eine Hydraulikleitung. Der Anschluss 238 kann mit einem Innen- oder Außengewinde versehen sein oder der Anschluss kann durch Schweißen, Senken, eine Presspassung oder andere allgemein bekannte Mittel erfolgen.
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Ein Teil der Bohrung 232 kann einen abgeschrägten Teil aufweisen, der als ein Sitz 227 für das Tellerventil 228 dient. In der dargestellten Ausführungsform besteht das Tellerventil 228 aus dem Ventilbetätigungselement 244, dem Federkontaktgeber 280, der Tellerdichtung 270, den radialen Strömungsöffnungen 275, der Ventilfeder 240 und dem Ventilsitz 242.
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Die Ventildichtung 270, die ein Elastomer oder ein anderes geeignetes Material sein kann, ist zwischen dem kegelstumpfförmigen Teil 276 des Betätigungselements 244 und dem Tellerkörper gehalten. Wenn das Tellerventil 228 in der geschlossenen Position ist, wird die Dichtung 270 durch die Wirkung der Druckfeder 240 gegen die schräge Fläche gepresst. Das Ausströmen von Hydraulikfluid aus der Kupplung und das Einströmen von Meerwasser in die Kupplung wird dadurch verhindert, wenn die Kupplung gelöst ist.
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Die wendelförmige Druckfeder 240 ist aus einem Flachdraht gebildet und hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser 237 der Bohrung 232 ist, um zu ermöglichen, dass die Feder 240 zusammengedrückt wird, ohne dass sie sich an den Wänden der Bohrung 232 verhakt. Die Enden der Feder 240 können geschlossen und geschliffen oder offen und geschliffen sein.
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Die Feder 240 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Beispiele für geeignete Materialien umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt: Federstahl, rostfreier Stahl, Silizium-Chrom, Karbonstahl, Beryllium-Kupfer, INCONEL®-Legierungen, galvanisierter Draht, Weichstahl, Phosphorbronze und Messing.
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An einem Ende wirkt die Feder 240 gegen den Federsitz 242, der in der Bohrung 232 durch den Haltesprengring 245 gehalten ist, der in eine Nut in der Wand der Bohrung 232 eingreifen kann. Der Innendurchmesser des Federsitzes 242 ist vorzugsweise der Gleiche wie der Innendurchmesser der Federbohrung 278, wenn die Feder 240 vollständig zusammengepresst ist. Ähnlich ist der Innendurchmesser 272 des Federkontaktgebers 280 vorzugsweise der Gleiche wie der Innendurchmesser der Federbohrung 278.
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5 zeigt ein Einsteckkupplungselement 200 mit seinem Tellerventil in der offnen Position. Die Wirkung des Tellerventils 228 ist wie folgt: Wenn die Kupplung mit einem entsprechenden Aufnahmekupplungselement 100 verbunden ist, berührt das Ventilbetätigungselement 244 ein entsprechendes Betätigungselement in dem Einsteckelement, drückt die Feder 240 zusammen und öffnet das Tellerventil 228 durch Bewegen der Dichtung 270 vom Sitz 227 weg. Hydraulikfluid kann dann von der Aufnahmekammer in dem Aufnahmeelement 100 in die Öffnung 286 an der Stirnfläche der Sonde 234 und in den ringförmigen Sondenströmungskanal 284 am Sitz 227 vorbei und in den ringförmigen Strömungskanal 282 fließen. Von hier aus geht die Strömung durch im Winkel verlaufende Strömungsöffnungen 275 und in den hohlen zentralen Hohlraum des Tellerkörpers. Wenn die Feder 240 vollständig zusammengepresst ist, berühren ihre wendelförmigen Wicklungen einander, bilden dadurch eine im Wesentlichen glatte Bohrungsröhre. Dies erleichtert das Strömen von Hydraulikfluid durch das Kupplungselement. In Kupplungen gemäß dem Stand der Technik wie in der 1 dargestellt, bildet die Runddrahtventilfeder 41 eine raue Innenfläche, die das Strömen von Hydraulikfluid behindern kann.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die vollständig zusammengepresste Flachdrahtfeder 240 einen Lastweg bildet, der sich vom Betätigungselement 244 durch den Tellerkörper zum Federsitz 242 erstreckt, der durch den Haltesprengring 245 fixiert ist. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass der Federsitz 242 kleiner als der bei dem Stand der Technik sein kann, da die Flachdrahtfeder 240 weniger gefährdet als eine Runddrahtfeder ist, in vollständig zusammengedrücktem Zustand auszubeulen. Wie in der 1 gezeigt, ist der Federsitz 42 beim Stand der Technik mit einer Verlängerung versehen, um einen positiven Kontakt mit dem Tellerventilkörper sicher zustellen, wenn die Feder 41 zusammengedrückt ist. Dies ist in einer Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung unnötig und ermöglicht eine Kupplung, die bei einer festen Größe einen größeren inneren Strömungskanal für das Hydraulikfluid hat.
