DE2352558A1

DE2352558A1 - Fluessigkeitskupplung mit bruchsicherung

Info

Publication number: DE2352558A1
Application number: DE19732352558
Authority: DE
Inventors: Everett Hastings Badger
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1975-04-30

Description

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HgLMUTSCHRGETtR KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-1NG. 8 MÖNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. lO

Textron Inc. nil-te-10

G./ bgr 19. Oktober 1973

Flüssigkeitskupplung mit Bruchsicherung

Die vorliegende Erfindung betrifft Sicherheitsventile und insbesondere Flüssigkeitskupplungsbausätze, die derart gestaltet sind, daß sie automatisch schließen, wenn Behälter, Leitungen, Schläuche oder dergleichen, die daran angeschlossen sind, unüblichen, nicht-kompressiven Kräften ausgesetzt sind, die dazu führen, daß die Schläuche, Leitungen, Kessel oder andere Flüssigkeitsbehälter oder -leitungssysteme getrennt werden.

Gemäß d.üS-PS 3 043 542, 3 273 578 und' 3 630 214 und gemäß den in der US-PS 3 630 214 angegebenen Referenzen sind Sicherheitsventile bereits bekannt.

Die vorliegende Erfindung hat jedoch zur Aufgabe, eine einfachere, sicherere, und mit weiteren, im folgenden dargelegten Vorteilen ausgestattete Flüssigkeitskupplung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ... (Kennzeichen von

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Anspruch 1).

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der starre Bolzen in einem vorbestimmten Maße vorgespannt, um die zyklische Belastung an dem in Querschnitt verminderten Bereich des Bolzens zu verringern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthaltenden Flüssigkeitskupplungsbausatz im Querschnitt;

Fig. 2 und 3 einzelne Teilstücke, die einen Teil der Anordnung nach Fig. 1 darstellen;

Fig. 4 eine Schnittzeichnung entlang der Linien 4-4 von Fig. 2; und

Fig. 5 einen abgeänderten Bausatz für die Ventilkegel und den dazwischen eingesetzten Bolzen.

In den Figuren ist der gesamte Flussigkeitskupplungs-Bausatz mit dem Bezugszeichen 10 versehen und enthält ein erstes Teilstück 12 und ein zweites Teilstück 14. Die Teilstücke und 14 sind miteinander über einen starren Bolzen 16 zusammengekuppelt, wobei dieser Bolzen 16 Ventilkegelteile und 20 aufweist, die jeweils an dessen Enden angebracht sind. Das erste Teilstück 12 ist mit einem im Querschnitt verringerten Bereichsteil 22 versehen, das diesen Teil 12 im wesentlichen ringförmig umgibt. Ein auf dem Bolzen 16 befindlicher, im Querschnitt verringerter Bereichsteil 24 ist im

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allgemeinen ausgerichtet, obwohl eine derartige Ausrichtung nicht notwendig ist, wenn der Bausatz mit dem im Querschnitt verringerten Bereichsteil 22 auf dem ersten Teilstück 12 ordnungsgemäß zusammengesetzt ist und normal funktioniert. Die im Querschnitt verringerten Bereichsteile 22 und 24 können in jeder gewünschten Art gebildet werden, beispielsweise als fortlaufende oder unterbrochene Nuten, als herausgedrehte Teile, als herausgefräste Teile, oder dergleichen. Ein Federpaar 26 und 28 drückt die Ventilkegelteile 18 und 20 kontinuierlich gegen die Ventilfedersitze 30 bzw. 32.

Ein Rohrverbindungsstück 34 ist einschraubbar mit dem einen Ende 36 des ersten Teilstücks 12 verbunden, während ein anderes Rohrverbundstück 38 im Paßsitz in das Ende 40 des zweiten Teilstücks 14 angesetzt wird_t Die zwei Rohrverbundsstücke 34 und 38 sind derart ausgebildet, daß sie einen Schlauch aufnehmen können, bzw. daß sie in eine Metallführung eingekoppelt werden können. Wie für den Fachmann leicht ersichtlich ist, kann jede Art oder Form von Rohrverbundsstücken, seien sie nun gerade oder abgebogen, benutzt werden, um die Baugruppe an besondere Anwendungen anzupassen. Weiterhin ist für einen Fachmann leicht zu verstehen und durchzuführen, Gewinde 42 oder ähnliche Mittel zur Verbindung zu. benutzen, um den Bausatz an Bauteile, beispielsweise an Wände, Spindwände, Kessel oder Tanks, oder dergleichen, anzubringen. Derartige Rohrverbundstücke und Verbindungsteile sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, obwohl sie der Vollständigkeit und der Anschaulichkeit halber dargestellt sind.

Das erste Teilstück 12 weist ein im Inneren angebrachtes Teil 44 einer ersten und einer zweiten im radialer Richtung

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liegenden Oberfläche 46 und 48 auf (Figuren 2 und 3). Das Teilstück 14 enthält ein ähnliches, im Inneren angebrachtes Teil 50 mit einer ersten bzw. einer zweiten in radialer Richtung liegenden Oberfläche 52 bzw. 54. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Oberflächen 46 und 48 mit einem Ring 56 versehen, der eine Anzahl in radiale Richtung weisende Arme 58,60,62 und 64 aufweist, die mit der Innenwand 66 des Teilstücks 12 in Verbindung stehen '(Figur 4). Zwischen den Armen 58 bis 64 sind jeweils Hohlräume 68, 70, 72 und 74 vorgesehen, um eine Strombahn für Flüssigkeiten durch das Teilstück 12 zu ermöglichen.

Das Teilstück 14 zeigt eine ähnliche Bauweise mit dem gerade beschriebenen Teilstück 12 auf, und ist mit dem Bezugszeichen 56' in Fig. 3 versehen.

In der Zusammensetzung wird der rohrförmige Ansatz 76 des ersten Teilstücks 14 in den rohrförmigen Ansatz 78 des Teilstücks 12 derart eingesetzt, daß die Oberflächen 46 und 52 aneinanderliegen. Der mit dem Ventilkegelteil 18 versehene Verschluß 16 wird in den inneren Zylinderhohlraum 80 des Teilstücks 12 eingesetzt, so daß der Ansatz 82 mit der Oberfläche 48 in Berührung steht. Der Ventilkegelteil 20 wird dann in den inneren Zylinderhohlraum 84 des Teilstücks 14 eingesetzt und auf das auf dem Bolzen 16 angebrachte Gewinde 86 aufgeschraubt, bis der Ansatz 88 mit der Oberfläche 54 in Berührung kommt. Danach wird das Ventilkegelteil 20 festgezogen, um dem Bolzen 16 eine Vorspannung zu geben, und wird anschließend in dieser Stellung durch irgendein entsprechend ausgewähltes Teil, beispielsweise Epoxy festgestellt, um zu vermeiden, daß es sich versehentlich löst oder auseinanderfällt.

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Durch eine derartige Vorspannung wird vermieden, daß bei einem derartigen Bausatz als Folge von zyklischen Beanspruchungen ein Versagen durch Ermüdungserscheinungen auftritt, wenn derartige Beanspruchungen aufgrund von Bewegungen des Fahrzeuges auftreten, mit dem der Flüssigkeitskupplungs-Bausatz in Verbindung steht. Derartige zyklische Beanspruchungen infolge von Vibration oder ähnlichem, erzeugen oft Versagen durch Ermüdungserscheinungen. Für einen Fachmann ist es leicht verständlich, daß durch Vorspannen des Bolzens 16 die Teilstücke 12 und 14 einer genügend großen Spannkraft unterliegen müssen, um die zuvor angelegte Vorspannung zu überwinden, um zur Herbeiführung einer Unterbrechung weitere Spannkräfte an den Bolzen 16 anzulegen. Man kann jedoch auch mit größter Genauigkeit den exakten Wert der Spannkraft bestimmen, die notwendig ist, um einen Durchbruch des Bolzens 16 am im Querschnitt verringerten Bereichsteil zu verursachen.

Es sei bemerkt, daß der Bolzen und die Ventilkegelteile derart konstruiert werden können, daß einer der Ventilkegelteile, beispielsweise der Teil 18, als Ganzes zusammen mit dem Bolzen 16 hergestellt wird, während das andere Ventilkegelteil ein getrenntes Teil in der Art einer Überwurfmutter ist, das auf das Ende des Bolzens 16 - wie in Fig. dargestellt ist - aufgeschraubt wird. Es ist weiterhin möglich, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, daß der Bolzen 90 mit Gewinden 92 und 94 versehen wird, und daß die Ventilkegelteile 96 und 98 auf jeweils ein Ende des Bolzen 90 aufgeschraubt werden. Alle weiteren Gesichtspunkte, die den Bausatz betreffen, sind in Fig. 1 dargestellt.

Anhand von dem in Fig. 1 dargestellten Bausatz kann der Durchschnittsfachmann nunmehr leicht einsehen, daß die Hohl-

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räume 68, 70, 72 und 74 unter normalen Arbeitsbedingungen sich durch den ganzen Bausatz erstrecken, um eine Flüssigkeitsstrombahn zu ermöglichen. Ein O-Ring 100 wird zwischen den Oberflächen 102 und 104 der Teilstücke 12 bzw. 14 zusammengepreßt, und dadurch eine Dichtung erhalten, die das Auslaufen von durch den Bausatz fließender Flüssigkeit ausschließt. Tritt eine genügend große, nicht kompressive Biege-," Zug-, oder Scherkraft auf, so bricht der Bolzen 16 an dem im Querschnitt verringerten Bereichsteil 24, wodurch die Teilstücke 12 und 14 voneinander getrennt werden und ermöglichen, daß die Ventilkegelteile 18 und 20 sich auf die Ventilteller 30 bzw. 32 auflegen, wobei die durch die Teilstücke 12 und 14 verlaufende Flüssigkeitsstrombahn sofort verschlossen wird. Im Falle, daß die Belastung in Form eine Biegekraft auftritt, wird das Teilstück 12 zunächst an dem im Querschnitt verringerten Bereich 22 bis zu einem Ausmaß angebrochen oder gebrochen, das ausreicht, um einen Bruch des Bolzens 16 zu verursachen, wodurch daraufhin das oben beschriebene Ergebnis eintritt.

Aus dem vorangegangenen ist erkenntlich, daß der Biege- oder Scherbruch durch die Stärke des im Querschnitt verringerten Bereichsteils 12 eingestellt werden kann, während ein Zugbruch durch den im Querschnitt verringerten Bereich des Bolzens 16 eingestellt werden kann. Durch geeignete Auswahl kann man auswählen, welches Teil der Kupplung zunächst brechen soll, so daß eine geeignete entsprechende Anordnung für jede vorliegende Anwendung erhalten werden kann.

Ein äußerliches Auslaufen bevor der Bolzen 16 gebrochen ist, wird mittels eines gut sitzenden O-Ringes 100 ausgeschlossen. Ein derartiger guter Sitz kann erreicht werden, wenn der O-Ring in einem Ausmaß zusammengepreßt wird, das größer ist als die

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Streckung des Bolzens 16 vor dem Bruch. AUf diese Weise wird eine Dichtung durch den zwischen den Teilstücken 12 und 14 sitzenden O-Ring 100 erhalten, bis die Ventilkegelteile gut sitzen.

Für den Fachmann ist es auch verständlich, daß die Ventilkegelteile sich nach Bruch' des Verschlusses 60 in einer Richtung bewegen derart, daß sie dem Flüssigkeitsstrom entgegenwirken, der in den mit den Rohrverbundstücken 34 und 38 verbundenen Leitungen, ist. Als Folge davon kann der Flüssigkeitkupplungs-Bausatz gemäß der vorliegenden Erfindung automatisch die in den Leitungen auftretenden sehr großen Druckwellen der Flüssigkeit mildern. Wenn also Druckwellen in- . folge eines Unfalles auftreten, bei der genügend große Kräfte gegen die Ventilkegelteile 18 und 20 gebildet werden, die größer sind als die Federkräfte 26 und 28, so werden sich die Ventilkegelteile 18 und 20 kurzzeitig öffnen, um derartige Druckwellen zu mildern, sie werden sich aber sofort wieder schließen, sobald ein Nachlassen des Flüssigkeitsdruckes eintreten wird. Die Ventile oder Leitungen werden auf diese Weise nicht zerstört, was auftreten kann> wenn die Ventilkegelteile sich in Richtung des Flüssigkeitsflusses schließen. Wenn die Federn 26 und 28 geeignet angebracht sind, werden die Ventilkegelteile 18 und 20 an den Ventiltellern 30 bzw. 32 angedrückt'bleiben, um einem normalen Druck zuwiderstehen. .

Ein Fachmann wird auch gleich feststellen können, daß die Bauweise des Bausatzes gemäß der vorliegenden Erfindung eine die Arbeitsweise selbst überwachende Anordnung darstellt. Das heißt, wenn das gemäß der vorliegenden Erfindung gebaute Ventil versehentlich fehlerhaft arbeitet oder nicht richtig zusammengesetzt wurde, so daß der Bolzen 16 unbeabsichtigt

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bricht, so werden die Teilstücke sofort und automatisch voneinander getrennt und das Fehlverhalten ist leicht festzustellen. In vielen bereits vorgeschlagenen Anordnungen trennen sich die Teilstücke bei Vorliegen eines unbeabsichtigten Bruches nicht und die Ventile können sich schließen, während das Fahrzeug andererseits normal weiterarbeiten würde, wodurch nicht normal gearbeitet werden könnte, weil die zu transportierende Flüssigkeit, beispielsweise Benzin, öl oder dergleichen verlorengehen würde_;und man dieses Fehlverhalten durch normale visuelle Überprüfung nicht feststellen kann.

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Claims

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PAT-ENT.ANSPRÜCHE

Flüssigkeitskupplungs-Bäusatz* dadurch gekennzeichnet, daß dieser getrennte Teilstücke (12, 14), durch die eine Flüssigkeitsstrombahn hindurchgeht, und einen die Teilstücke (12, 14) zusammenhaltenden starren Bolzen (Ϊ6) aufweist, wobei eines der Teilstücke (12) und der Bolzen (16) einen im Querschnitt verminderten Bereich (22 bzw. 24) aufweisen, die während des ungestörten Ar- . beitens in einer geraden Linie liegen, die aber bei Auftreten einer nicht kompressiblen Belastung mit vorbestimmter Höhe brechen, daß weiterhin Mittel zum Vorspannen des starren Bolzens (16) um einen Betrag, der kleiner ist als der Betrag, der den Bolzen (16) zum Durchbrechen bringt, sowie Ventile vorgesehen sind, die in der Flüssigkeitsbahn liegen und in Abhängigkeit von einem Bruch des vorgespannten Bolzens (16) oder des mit einem im Querschnitt verringerten Bereich (22) versehenen Teilstückes (12) arbeiten, um die Flüssigkeitsbahn zu verschließen.
2. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der starre Bolzen (16) sich durch die aneinandergrenzenden Enden der Teilstücke (12, 14) erstreckt, daß Ventilkegelteile (18, 20) an beiden Enden des Bolzens (16) vorhanden sind, die mit den Teilstücken (12, 14) verbunden sind, derart, daß diese Teilstücke (12, 14) während des normalen Betriebes zusammensitzen, wobei eines der Teilstücke (12) und der Bolzen (l6) einen im Querschnitt verminderten Bereich (22) bzw. (24) aufweisen, die während des normalen Betriebes .in einer geraden Linie liegen, die aber bei Auftreten einer seitlichen Belastung

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mit vorbestimmter Kraft brechen, und daß Ventilsitze (30, 32) an den Teilstücken (12, 14) sowie Federn (26, 28) vorgesehen sind, "die die Ventilkegelteile (18, 20) ständig gegen die- Ventilsitze (30, 32) drücken, wodurch diese Ventilkegelteile (18, 20) nach Bruch des Bolzens (l6) mit den Ventilsätzen (30, 32) dichtend verbunden sind, so daß die Flüssigkeit sbahn blockiert ist. .
3. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz nach wenigstens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und das zweite, unabhängige rohrförmige Teilstück (12, 14) jeweils einen Hohlraum für den Durchfluß bilden und im Innern angebrachte Teile (44, 50)' aufweisen, die erste und zweite in radialer Richtung liegende Oberflächen (46, 52 bzw. 48, 54) festlegen, und Ventilkegelteile (18, 20), die mit dem starren, einen im Querschnitt verminderten Bereich (24) aufweisenden und durch die im Inneren angebrachten Teile (44, 50) hindurchgehenden Bolzen (16) verbunden.sind, wobei der starre Bolzen die Teilstücke (12, 14) mit den ersten in radialer Richtung liegenden Flächen (46, 52) lösbar aufliegend in Verbindung bringt, und wobei eines der Teilstücke (12) einen im Querschnitt verminderten Bereich (22) hat, der mit dem im Querschnitt verminderten Bereich (24) des Bolzens (l6) in einer Ebene liegt, und daß erste und zweite Federn (26, 28), die die Ventilkegelteile (18, 20) von den im Innern angebrachten Teilen (44, 50) kontinuierlich wegdrücken, sowie auf den Teilstücken (12, 14) angebrachte Ventilsitze (30, 32) vorgesehen sind, die mit den Ventilkegelteilen (18, 20) zusammenwirken, um den Hohlraum für den Durchfluß zu blockieren, wenn die Kupplung einer genügend großen seitlichen Belastung unterliegt, um den Bolzen (l6) an seinem im Querschnitt verminderten Bereich (24) zu brechen.

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4. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz nach Anspruch ~$, dadurch

' gekennzeichnet, daß die Ventilkegelteile (l8, 20) einen ersten und einen zweiten Kegel haben/ und.die. Ventilsitze (30, 32) einen ersten und einen zweiten Ventilsitz haben, wobei einer der Kegel mit dem Bolzen (16) aufschraubbar verbunden ist.
5. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilstück (14) im Innern des ersten Teilstücks (12) aufgenommen ist und das erste Teilstück (12) einen im Querschnitt verminderten Bereich (22) besitzt.
β. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Kegel (18) mit dem Bolzen (16) in einem Stück ausgebildet ist, wobei die Kegel (l8, 20) an entgegengesetzten Enden des Bolzens (l6) liegen. - ■ ·.;
7. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz naöh Anspruch.3, dadurch

g ekennzei chnet , daö die Ventilkegel (18, 20) an den zweiten Oberflächen (48, 54) aufsitzen.
8. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß Teile zum Vorspannen des starren Bolzens (16) vorgesehen sind.
9. Flüssigkeitskupplungs-Bausatz naöh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile zum Vorspannen des starren Bolzens (16) einen der Ventilkegelteile (20) mit einschließen, der auf den starren Bolzen (16) aufschraubbar ist, wobei das Ventilkegelteil (20) mit der

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zweiten in radialer Richtung angebrachten Fläche (54) in Berührung kommt, wobei eine durch Festschrauben des aufschraubbaren Ventilkegelteils (20) auftretende Spannkraft auf den starren Bolzen (ΐβ) ausgeübt wird, so daß dieser starre Bolzen (16) vorgespannt ist.

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