DE3874544T2

DE3874544T2 - Druckdichte steckkupplung.

Info

Publication number: DE3874544T2
Application number: DE8888903814T
Authority: DE
Inventors: Erwin Weh; Wolfgang Weh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2008-04-28
Also published as: EP0382723B1; DE3874544D1; NZ224535A; EP0382723A1; WO1989000655A1; ATE80448T1; JPH083357B2; US5209528A; AU1688888A; JPH02504179A; CA1330450C

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine druckfeste Steckkupplung zur Schaffung einer druckdichten Verbindung mit einem Gerät, das mit Anschlußeinrichtungen versehen ist. Derartige Steckkupplungen werden insbesondere für schnelles und einhändiges Anlegen an und Entfernen von einem Anschluß des benutzten Gerätes verwendet. Beispielsweise können druckempfindliche Elemente durch provisorisches Anlegen eines unter Druck stehenden Mediums über diese Steckkupplung getestet werden.

Stand der Technik

In unserer Patentanmeldung EP-A-202 592 haben wir eine Steckkupplung des oben definierten Typs offengelegt, die eine druckfeste Steckkupplung für Anschlußeinrichtungen mit einem Außen- oder einem Innengewinde umfaßt. Ein Kolben ist verschiebbar in einem zylindrischen Gehäuse eingebaut. Eine Anzahl von Spannzangen besetzen einen vorderen Teil des Kolbens in einer konzentrischen Anordnung um eine Längsachse des Gehäuses, wobei die freien Enden der Spannzangen bei Bewegung des Kolbens in Richtung der Längsachse nach außen in bezug auf das Gehäuse auf Grund einer rampenförmigen Anordnung radial versetzbar sind und ein gegen das hintere Ende des Kolbens angelegter Druck die Spannzangen entweder in eine verbundene oder gelöste Position bewegt. Bei Fehlen des Druckes wird der Kolben mit Hilfe einer Druckfeder, die zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem hinteren Ende des Kolbens angeordnet ist, in das Innere des Gehäuses hineingezogen. Bei einem Typ der bekannten Steckkupplung für eine Außengewindeverbindung wird der Kolben auf einen Kern geführt und an seinem vorderen Endstück mit einem Dichtungselement versehen, welches über einen begrenzten Abstand in axialer Richtung verschiebbar ist und eine Endfläche der Außengewinde-Anschlußeinrichtung beim Anlegen der Steckkupplung dicht einrasten läßt. Eine über die Anschlußeinrichtung einzuspeisende Flüssigkeit wird durch einen seitlich befestigten Einlaß in das zylindrische Gehäuse eingeleitet und von dort durch den hohlen Kern dem Anschluß zugeführt. Die Mittel, die den Druck an den Kolben anlegen, werden entweder durch eine Kurbel, die über einen Zapfen auf die hintere Endfläche des Kolbens wirkt oder eine Druckflüssigkeitsquelle, die einen entsprechenden Druck auf die hintere Endfläche des Kolbens ausübt, gebildet.
Die erzwungene axiale Vor- und Rückbewegung des Kolbens kann auch durch Einwirken des Luftdrucks auf das hintere Ende des Kolbens oder auf die Kolbenfläche, die einen Teil einer vorderen Druckkammer bildet, erreicht werden. Eine solche alternative Anwendung des Druckes wird durch Verschiebung einer Hülse, die an der peripheren Oberfläche des Gehäuses in axialer Richtung angeordnet ist, bewirkt.
Das bekannte Gerät besitzt einen stabilen Aufbau und ist einfach zu handhaben, insbesondere, wenn eine Kurbel zur Betätigung benutzt wird. Es gibt jedoch verschiedene Anwendungsfälle, in denen die Abmessungen der Kupplung zu groß sind und der Flüssigkeitsdurchsatz begrenzt ist. Auch die Kosten der Herstellung sind nur für Arbeiten bei sehr hohen Drücken gerechtfertigt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steckkupplung mit verbesserter Sicherheit bereitzustellen, die einen einfachen und kompakten Aufbau besitzt.
Dieses Ziel wird durch eine Steckkupplung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4 definiert wird, erreicht. In den entsprechenden Unteransprüchen davon sind weitere vorteilhafte Ausführungen ausgestaltet.
Die Erfindung liefert auf vorteilhafte Weise eine Steckkupplung, die einen maximalen Flüssigkeitsdurchsatz bietet sowie eine verbesserte Sicherheit und einen einfachen und kompakten Aufbau besitzt.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 unterscheidet sich von dem in GB-A-2081831 offenbarten Stand der Technik durch die Merkmale, die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs enthalten sind, genauso wie der Gegenstand der Ansprüche 3 und 4. Die beanspruchte Erfindung bietet eine vorteilhafte Arbeitsweise der Spannzangen insofern, als einbezogene Anschlagmittel einen Ausgleich der Zangen bei einem ziemlich kurzen Hub der verschiebbaren Hülse erlauben, und andererseits ist die Kupplung vorteilhaft selbstsichernd durch Verwendung der Druckflüssigkeit als Mittel, das gegen den Dichtzylinder wirkt, dem die Form eines Kolbens gegeben wurde.
Der Gegenstand des Anspruchs 2 unterscheidet sich von dem durch US-A-3435848 gegebenen Stand der Technik durch die Merkmale, die in dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruches zitiert sind, und die Erfindung weist leistungsfähige Festhaltemittel für die Kupplung auf, wobei der Druck der Druckflüssigkeit selbst diese Festhaltemittel auslöst.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine axiale Schnittansicht durch eine Steckkupplung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem in axialer Richtung der Kupplung angeordneten Einlaß dar;
Fig. 2 stellt eine axiale Schnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Einlaß dar, dessen Achse rechtwinklig zur Längsachse der Kupplung angeordnet ist;
Fig. 3 stellt eine axiale Schnittansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steckkupplung, ähnlich der von Fig. 1, dar;
Fig. 4 veranschaulicht eine Steckkupplung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das gegenüber den Ausführungsbeispielen entsprechend der Fig. 1 und 3 abgeändert ist;
Fig. 5 stellt eine Schnittansicht durch ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, das mit Sicherheitsmitteln ausgerüstet ist;
Fig. 6 stellt eine Schnittansicht durch ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckkupplung dar, das mit verschiedenen Sicherheitsmitteln ausgerüstet ist;
Fig. 7 stellt eine Schnittansicht durch ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, das weitere Sicherheitsmitteln verwendet;
Fig. 8 stellt eine Teilansicht eines Schnittes durch ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar;
Fig. 9 stellt eine Teilansicht eines Schnittes mit einer abweichenden Gestalt dar; und
Fig. 10 und 11 stellen Ansichten von Modifikationen der anderen Ausführungsbeispiele dar.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung

Da wir die prinzipiellen Elemente einer Steckkupplung des Typs, auf welchen sich die Erfindung bezieht, in unseren U.S. No. 4,543,995 und unsere Patentanmeldung EP-A-202592 erläutert haben, bezieht sich die folgende Beschreibung hauptsächlich auf die veränderten Elemente der neuen Steckkupplung, welche zum Beispiel zum Anschließen einer Druckleitung an die Anschlußeinrichtung irgendeines Gerätetyps dienen kann.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steckkupplung 10 entsprechend der Erfindung, das ein Halteelement 14 mit zylindrischer Form, einen inneren Dichtzylinder 12 und eine Hülse 16 enthält, die auf der peripheren Oberfläche des Halteelements 14 verschiebbar angebracht ist. Zum Beispiel soll die Steckkupplung 10 dieses Ausführungsbeispiels für schnellen und einfachen Anschluß an eine Anschlußeinrichtung 20, die keine Gewinde besitzt, verwendet werden, wobei die Kupplung eine sichere Abdichtung selbst bei Anwendung sehr hohen Druckes gewährleisten soll. Zu diesem Zweck sind an dem vorderen Teil des Halteelements 14 Spannzangen 22 vorgesehen, welche vorzugsweise drehbar als Einzelteile in einem vorderen Wulst 24 des Halteelements 14 angeordnet sind, wie es im einzelnen in unserer oben erwähnten Patentanmeldung EP-A-202592 erläutert wird. Eine sich im Umfang ausdehnende Spiralfeder 26 umgibt die hinteren Enden der Spannzangen 22 derartig, daß die vorderen Enden der Spannzangen radial auswärts gedrückt werden (siehe Fig. 2), eine Art Tunnel bildend, der den Einsatz der Anschlußeinrichtung 20 vergrößert. In dem Ausführungsbeispiel enthält die Anschlußeinrichtung 20 eine periphere Vorderwulst 28, damit die Spannzangen 22 dahinter eingreifen, wenn die Steckkupplung mit der Anschlußeinrichtung 20 verbunden wird. Genauer gesagt, die Spannzangen 22 greifen hinter die Wulst 28, wenn sie bei einer Verschiebung der Hülse 16 in Fig. 1 nach links durch das ringförmige Rampen-Flächenteil 30 radial nach innen gedrückt werden. In der Endlage der Hülse 16 werden die Spannzangen 22 durch die zylindrische Innenoberfläche des Abschnitts 30 in einer Position festgeklemmt, die in Fig. 1 dargestellt ist. An dieser Position wird eine Ringdichtung 32, die in eine ringförmige Aussparung an der Stirnfläche des Dichtzylinders 12 eingesetzt ist, gegen die vordere Stirnfläche der Anschlußeinrichtung 20 gedrückt, insbesondere durch eine Druckfeder 34, die entlang des Umfangs rückwärts zwischen einem äußeren Anschlag des Dichtzylinders 12 und einer Stirnfläche 38 eines Einlaßteiles 40 gespannt ist, welches in dem momentanen Ausführungsbeispiel auf der Rückseite des Halteelements 14 dicht verschraubt wird. Der innere Durchgang 42 des Einlaßteiles 40 besitzt einen Durchmesser d, der vorzugsweise im wesentlichen dem inneren Durchmesser des Dichtzylinders 12 und der Anschlußeinrichtung 20 entspricht. Die in den Durchgang 42 eingespeiste Flüssigkeit fließt gleichmäßig zur Anschlußeinrichtung 20, ohne irgendwelche Wirbel zu bilden, welche andernfalls durch Einschnürungen verursacht werden könnten.
Zwischen der Ringdichtung 32 und dem Anschlag 36 in einer umlaufenden Nut 44 des Dichtzylinders 12 ist eine weitere Ringdichtung 46 eingesetzt. Es sei hier erwähnt, daß der Dichtzylinder 12 mit radialen Durchgängen 48 versehen ist, die es erlauben, daß die Flüssigkeit von einem inneren Raum 52 in einen mittleren Raum 50 zwischen dem Dichtzylinder 12 und dem Halteelement 14 fließen kann. Bedingt durch die Differenz in den Kolbenflächen wird auf den Anschlag 36 ein Druck ausgeübt, der um so höher ist, je höher der Druck im inneren Raum 52 ist. Das bedeutet, daß die Kupplung entsprechend der Erfindung selbstsichernd ist.
Auf Grund der Wirkung einer weiteren Druckfeder 54 wird die Hülse 16 gewöhnlich in einer Position festgehalten, in der die Spannzangen 22 einrasten, wobei die Bewegung der Hülse 16 in Vorwärtsrichtung durch einen Anschlag 56 begrenzt wird, der aus der äußeren peripheren Oberfläche des Halteelementes 14 hervorspringt. Bei Verschiebung der Hülse 16 gegen den Druck der Druckfeder 54 nach hinten, d. h. in Fig. 1 nach rechts, tritt ein radiales Öffnen der Spannzangen 22 auf. Dieses läßt die Spannzangen frei, und sie werden auf Grund des Druckes der Spiralfeder 26 radial nach außen getrieben. In rückwärtiger Richtung wird die axiale Bewegung der Hülse 16 durch einen weiteren Anschlag, der zum Beispiel an einer Wulst 58 des Einlaßteiles 40 vorhanden ist, begrenzt. An dieser Wulst 58 kann die Druckfeder 54 abgestützt werden, indem sie mit ihrem vorderen Ende an einem inneren Flansch 60 der Hülse 16 ankoppelt.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird die Hülse 16 aus zwei Teilen gebildet, nämlich einem vorderen Teil 62, der mit einem hinteren Teil 64 verschraubt ist.
Es soll erwähnt werden, daß das Ausmaß der axialen Bewegung des Dichtzylinders 12 durch geeignete Vorsprünge 66 und 68, die an der äußeren peripheren Oberfläche des Dichtzylinders beziehungsweise an der inneren Oberfläche des Halteelements 14 angebracht sind, begrenzt wird.
In der Praxis besitzt das Einlaßteil 40 eine an seiner peripheren Außenfläche befestigte Tülle oder dergleichen. Zur Anbringung der Steckkupplung 10 ist es nur erforderlich, die Hülse 16 in bezug auf das Halteelement 14 gegen die Kraft der Druckfeder 54 derart zurückzuziehen, daß die radial geöffneten Spannzangen 22 von hinten in die Wülste 28 eingreifen. In diesem Zustand kommt die Ringdichtung 32 in einen elastischen Eingriff mit der Endfläche der Anschlußeinrichtung 20. Wenn die Hülse 16 freigelassen wird, bewegt sie sich bedingt durch den Druck der Druckfeder 54 vorwärts, d. h. in Fig. 1 nach links, wodurch die Spannzangen 22 nach innen in eine Position, die in Fig. 1 gezeigt ist, gedrückt und dort festgeklemmt werden. Der Druck der eingespeisten Flüssigkeit veranlaßt den Dichtzylinder 12, die Ringdichtung 32 kräftig an die Endfläche der Anschlußeinrichtung 20 zu pressen. Zum Entfernen der Steckkupplung ist es wieder nur erforderlich, die Hülse 16 leicht zurückzuziehen, d. h. in der Fig. 1 nach rechts zu bewegen, so daß die Bewegung die Spannzangen 22 freigibt und sie sich derartig nach außen biegen, daß die Steckkupplung bei weiterem Zurückziehen der Hülse 16 aus der Anschlußeinrichtung 20 gleitet. Es soll erwähnt werden, daß das Zurückziehen der Hülse erst nach dem Entfernen des Flüssigkeitsdrucks möglich ist.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steckkupplung 100 entsprechend der Erfindung, bei der ein seitliches Einlaßteil für die Zuführung von Flüssigkeit verwendet wird. Elemente, die den in Verbindung mit der Fig. 1 erläuterten entsprechen, wurden mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet, und ihre Erläuterung wurde weggelassen.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 1 ist ins besondere ein Halteelement 114, das einen zylindrischen Durchgang 115 besitzt, in welchem sich ein erheblich in der Länge reduzierter Dichtzylinder 112 befindet, der durch den Druck einer Druckfeder 134 in axiale Richtung gedrückt wird. Die Ringdichtung 32, wiederum in einer Aussparung am vorderen Ende des Dichtzylinders 112 angeordnet, dient zum Eingriff mit der Endfläche der Anschlußeinrichtung 20, wenn die Steckkupplung befestigt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist seitlich, insbesondere senkrecht zur Längsachse der Kupplung, am Halteelement 114 ein Einlaßteil 40 befestigt. Bedingt durch die relativ großen Aussparungen 148, die im hinteren Teil des Dichtzylinders 112 vorhanden sind, kann die Flüssigkeit ungehindert in den Durchgang 115 eintreten.
Als eine Alternative in bezug auf die Anordnung der Fig. 1 ist in dem momentanen Ausführungsbeispiel eine Hülse 116 vorgesehen, die ohne Vorspannung durch eine axial wirkende Druckfeder auskommt. Die Hülse 116 ist in bezug auf den Durchgang 115 und die Anschlußeinrichtung 20 in axialer Richtung verschiebbar. Zum Sichern der Hülse 116 in der mit der Anschlußeinrichtung 20 angekoppelten Position kann ein Arretierungsmittel vorgesehen sein, das zum Beispiel eine Kugel 170 enthält, welche durch eine Feder 172 gegen eine Aussparung 174 an der Innenfläche der Hülse 116 gedrückt wird. Eine weitere Aussparung 174 kann zur Arretierung der Hülse 116 in der geöffneten Position der Steckkupplung vorhanden sein.
Es soll erwähnt werden, daß die Hülse 116 im Bereich des Einlaßteiles 140 mit einer geeigneten Aussparung 176 versehen ist, die eine axiale Verschiebung der Hülse 116 relativ zum Halteelement 114 erlaubt.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Spannzangen 22 gleichzeitig um den peripheren Umfang des vorderen Teils des zylindrischen Wulstes 24 des Halteelementes 114 verteilt.
Es soll erwähnt werden, daß auf Grund der größeren Kolbenfläche am Wulst 126 im Vergleich mit der Kolbenfläche, die im wesentlichen dem inneren Durchmesser der Anschlußeinrichtung 20 entspricht, der Dichtzylinder 112 durch den Druck der eingespeisten Flüssigkeit an die Endfläche der Anschlußeinrichtung 20 gepreßt wird, was wiederum auf eine Selbstsicherung der Steckkupplung hinausläuft.
Die übrige Gestaltung als auch die Wirkungsweisen der Steckkupplung entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels stimmen mit der des ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme überein, daß die Hülse 116 per Hand in die beiden Positionen gebracht und dort eingerastet wird, nämlich in die geöffnete Eingreifposition und in die Spannposition, in der die Spannzangen arretiert sind.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im Vergleich zur Fig. 1 in bezug auf die Spannzangen und ihre Betätigung verändert ist. Dieses dritte Ausführungsbeispiel stellt eine Steckkupplung 200 dar, bei der das Öffnen der Spannzangen 22 durch Zurückziehen der Hülse 216 bis an einen Anschlag 210 erfolgt, der an der inneren peripheren Oberfläche der Hülse 216 vorspringt und an eine Wulst 218 anschlägt, die sich am hinteren Ende der Spannzangen 22 befindet und radial nach außen vorspringt. Diese Bewegung bewirkt eine Kippung der Spannzangen um ihre Drehpunkte 220.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das in bezug auf Fig. 1 verändert ist und eine Steckkupplung 300 bereitstellt, welche eine Hülse 316 verwendet, die zur Freigabe der Spannzangen 22 gegen die Kraft der Druckfeder 54 in Vorwärtsrichtung bewegt wird, d. h. in Fig. 4 nach links. Wenn die Hülse 316 losgelassen wird, nachdem die Spannzangen 22 hinter der Wulst 28 der Anschlußeinrichtung 20 eingerastet sind, wird die Hülse 316 mit Hilfe der Druckfeder 54 in eine Position gezogen, in der die Spannzangen 22 festgeklemmt sind, wie in Fig. 4 dargestellt wird.
Für das oben erläuterte Ausführungsbeispiel wurde angenommen, daß die Anschlußeinrichtung 20 nicht mit einem Gewinde ausgerüstet ist. Die Steckkupplung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist jedoch auch für Anschlußeinrichtungen anwendbar, die mit einem Außengewinde versehen sind. In diesem Falle werden die Spannzangen mit einem Gewinde versehen, wie im Detail in dem oben erwähnten U.S. Patent 4,543,995 und im EP-A-202592 erläutert wird. Der Dichtzylinder besitzt ein so großes Spiel, daß ein definiertes Eingreifen der Spannzangen 22 in dem Außengewinde ohne Zerstörung des Gewindes sichergestellt ist.
Vorzugsweise wird in dem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 3 eine am Umfang angeordnete Feder 222 vorgesehen, welche die vorderen Enden der Spannzangen 22 bei Verschiebung der Hülse 216 in Vorwärtsrichtung insbesondere bei Gewinde-Anschlußeinrichtungen radial nach innen preßt.
Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das insbesondere bei sehr hohen Drücken anwendbar ist. In einer solchen Situation muß der Sicherheit der Einrichtung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Wieder werden unten nur die neuen Merkmale und Elemente dieses Ausführungsbeispiels erläutert.
Eine Steckkupplung 120 besteht im Prinzip aus einem Halteelement 121, das an dem einen hinteren Einlaßteil 122 befestigt und an seinem vorderen Ende mit Spannzangen 128 versehen ist. Innerhalb des Halteelementes 121 und einem Teil des Einlaßteiles 122 ist ein Kolben 123 in axialer Richtung der Kupplung verschiebbar. Eine Hülse 124, die durch eine Feder 125 vorwärts gedrückt wird, gleitet auf dem Halteelement 121 und dem Äußeren des Einlaßteiles 122. Eine Feder 126 drückt den Kolben 123 in Vorwärtsrichtung. Am hinteren Ende des Kolbens 123 ist eine ringförmige Dichtung 127 in einer ringförmigen Nut angeordnet, um den zentralen Durchgang 130 von den äußeren Teilen, insbesondere vom Raum, in dem die Federn 125 und 126 angeordnet sind, abzudichten.
Eine hintere Endfläche 131 des Kolbens 123 besitzt einen größeren Durchmesser als der zentrale Durchgang 130.
Der Einlaßteil 122 ist mit einer generell mit 132 gekennzeichneten radialen Aussparung versehen, die sich vom zentralen Durchlaß 130 bis zur Peripherie des Einlaßteils 122 erstreckt. In der Aussparung 132 ist eine Rast-Vorrichtung 136 angeordnet, um die Hülse 124 vor dem Zurückziehen in der in Fig. 5 gezeigten, eingekoppelten Position zu blockieren.
Speziell enthält die Rast-Vorrichtung 136 einen Zapfen 135, der mit einer Ringdichtung 137 versehen ist und durch eine Druckfeder 138 radial nach innen gegen ein Verschlußstück 139 gedrückt wird, das in der Aussparung 136 derart verschraubt ist, daß seine äußere Endfläche im wesentlichen bündig mit der peripheren Oberfläche des Einlaßelementes 122 abschließt.
Ohne einen vom Einlaßteil 122 durch den zentralen Durchgang 140 zur Anschlußeinrichtung 119 angelegten Flüssigkeitsdruck, befindet sich der Zapfen 135 vollständig innerhalb der Aussparung 136. Beim Anlegen des Druckes wird der Zapfen 135 radial nach außen gedrückt, wobei ein etwaiges ungewolltes Zurückziehen oder ein Zurückrutschen der Hülse 124 blockiert wird. Bei Druckentlastung im zentralen Durchgang 130 drückt die Feder 138 den Zapfen 135 radial nach innen, so daß die Hülse 124, wie zuvor erklärt wurde, bewegt werden kann.
Es soll erwähnt werden, daß sich infolge der Ringdichtung 127 alle äußeren Elemente, wie etwa die Federn 125 und 126, außerhalb des Flüssigkeitsstromes befinden, was von Bedeutung sein kann, wenn diese Flüssigkeit eine aggressive Substanz ist.
Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer Steckkupplung 150, die eine andere Art der Selbstsicherung in einer sehr einfachen Weise anzeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Feder 125 in einer ringförmigen Aussparung 151 angeordnet, die sich zwischen einer äußeren Peripheriefläche 152 und einer inneren Peripheriefläche 153 der Hülse 124 befindet.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist der zentrale Durchgang 130 mit dem Raum 151 durch mindestens eine, vorzugsweise mehrere Bohrungen 154 verbunden, die über den Umfang des Einlaßteiles 157 verteilt sind.
Bei Fehlen des Flüssigkeitsdruckes in dem zentralen Durchgang 130 kann die Hülse 124 nach hinten bewegt werden (in Fig. 6 nach rechts), um die Spannzangen 128 radial zu öffnen. Beim Anlegen des Druckes durch Einspeisen von Flüssigkeit in den zentralen Durchgang 130, wird jedoch der Flüssigkeitsdruck in den Raum 151 übertragen, und er drückt solange fest in Vorwärtsrichtung auf die Hülse 124, wie der Flüssigkeitsdruck in dem zentralen Durchgang 130 vorhanden ist.
Es soll angemerkt werden, daß in diesem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 6 ein Dichtzylinder 158 verwendet wird, der nur aus einem Stück besteht. Außerdem ist innerhalb des zentralen Durchganges 130 eine Druckfeder 159 angeordnet, die gegen eine Endfläche des Kolbens 158 drückt.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Ventil 101 als Mittel zur Selbstsicherung für eine Steckkupplung 160 verwendet wird.
Ein Dichtungskolben 182 besitzt an seiner hinteren Endfläche einen eingeschraubten Bolzen 184, dessen hinteres Endteil wie ein radial erweiterter Flansch ausgebildet ist. Der Bolzen 184 ist mit einem radialen Durchgangsloch 204 versehen, das sich von seiner äußeren Peripherie zu einem zentralen Durchgang 202 erstreckt. Das Durchgangsloch 204 (oder mehrere auf dem Umfang verteilte Durchgangslöcher) ist in einem bestimmten Abstand vom hinteren Endteil 206 des Bolzens 184 angeordnet.
In einer ringförmigen Nut an der inneren peripheren Oberfläche des Halteelementes 183 ist ein Metallring 208 befestigt.
Ein Teil der hinteren Endfläche des Metallringes 208 steht der vorderen Endfläche des Flansches 206 zum Eingriff mit ihr gegenüber. Zur besseren Abdichtung kann der Metallring 208 mit einem Gummiüberzug versehen werden.
Fig. 7 zeigt die mit einer Anschlußeinrichtung 20 verbundene Steckkupplung in eingerasteter Position. In dieser Position ist der Dichtungskolben 182 derart zurückgezogen, daß zwischen dem Metallring 208 und dem Flansch 206 des Bolzens 184 ein Spalt vorhanden ist; so kann Flüssigkeit über das Einlaßteil 161, das mit dem Raum 162 versehen ist, zum zentralen Durchgang fließen.
Wenn die Steckkupplung mit der Anschlußeinrichtung 20 verbunden wird, liegt zunächst kein Flüssigkeitsdruck an der Kupplung an. Somit bewegt sich der Dichtungskolben 182 nach hinten gegen den leichten Druck der Druckfeder 236. Sobald sich die Hülse 185 in der eingerasteten Position gemäß Fig. 7 befindet, kann der Flüssigkeitsdruck an die Steckkupplung angelegt werden.
Wenn die Hülse 184 absichtlich oder unabsichtlich nach hinten gezogen wird, geben die Spannzangen 128 die Wulst 272 der Anschlußeinrichtung 20 frei. Das Ventil 101 schließt unverzüglich, da der Bolzen 184 auf Grund der Kraft der Feder 236 und zusätzlich auf Grund des Druckes der Flüssigkeit nach vorn bewegt wird. Dadurch kommen die einander gegenüberstehenden Oberflächen der Metallringe 208 und 206 in eine dichte Kopplung.
Als eine Variante in bezug auf die anderen Ausführungsbeispiele kann das Verschieben der Hülse 185 nach hinten auch erreicht werden, indem an einen Einlaß 190, der sich durch die Wand der Hülse 185 radial zum Druckraum 234 erstreckt, eine Druckquelle angeschlossen wird. Dadurch wird die Hülse 185 gegen den Druck der Feder 232 nach hinten bewegt.
Es sei angemerkt, daß die Steckkupplungen entsprechend den Ausführungsbeispielen der Erfindung entweder für das Anlegen eines Flüssigkeitsdruckes oder für das Anlegen eines Vakuums an jedes beliebige Gerät verwendet werden können. Zum Anlegen eines Druckes wird der Durchmesser der Ringdichtung 227 aus Fig. 5 größer als jener der Dichtung 124 gewählt. Dadurch entsteht bei Anlegen von Druck an die Steckkupplung auf Grund der unterschiedlichen Kolbenflächen ein unterstützender Druck zum Ankoppeln des Kolbens 123, der damit noch stärker an die Anschlußeinrichtung 26 beziehungsweise 119 gepreßt wird. Für sehr niedrige Drücke kann der Durchmesser der beiden Dichtungen im wesentlichen gleich gemacht werden, vorausgesetzt, daß eine starke Druckfeder verwendet wird.
Wenn ein Vakuum über die Steckkupplung angelegt wird, müssen die Durchmesser der Dichtung umgekehrt sein.
Wenn das Einlaßteil geschlossen wird, stellt die Einrichtung einen Stecker dar.
Durch Modifikation der Anschläge und Leitflächen an den Spannzangen und der Hülse kann die Richtung der Bewegung der Hülse umgekehrt werden, was bedeutet, daß die Hülse zum Öffnen der Spannzangen nach vorne gezogen wird während zum Lösen der Hülse die letztere durch die Kraft der Feder gezogen wird, die über den Spannzangen liegt. Obgleich in den verschiedenen Ausführungsbeispielen Anschlußeinrichtungen ohne Gewinde gezeigt wurden, können die inneren peripheren Oberflächen an dem inneren Endteil der Spannzangen mit Gewinde versehen sein, um in das Außengewinde einer Anschlußeinrichtung einzugreifen. Da die Spannzangen in das Halteelement nur eingehängt sind, können sie leicht gegen andere ausgewechselt werden. Das Prinzip der Erfindung ist auch anwendbar auf Anschlußeinrichtungen mit Innengewinde, wie in unserem U.S. Patent 4,543,995 erläutert wird. Es muß angemerkt werden, daß die Spannzangen die Anschlußeinrichtung mit großen Kontaktoberflächen ankoppeln. Somit werden selbst große Toleranzen in den Abmessungen der Anschlußeinrichtung akzeptierbar. Die Anpassung der Steckkupplung an verschiedene Anschlußeinrichtungstypen ist ohne Schwierigkeit möglich.
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das durch einen besonders einfachen Aufbau mit einer hohen Effektivität gekennzeichnet ist.
Speziell wird an einem Halteelement 314 ein Dichtungskolben 322 angeordnet, der in axialer Richtung beweglich ist, um an eine Anschlußeinrichtung 326 anzukoppeln. Die Spannzangen 378 besitzen lange nach vorn gerichtete Enden, die an einer Wulst 315 eingehängt und von einer Hülse 330 umgeben sind. In der verbundenen Position entsprechend Fig. 8 befindet sich in einem ringförmigen Raum zwischen der inneren peripheren Oberfläche der Hülse 330 und den äußeren peripheren Oberflächen der Spannzangen 378 eine Druckfeder 332, die sich mit ihrem vorderen Ende gegen einen ringförmigen Anschlag 383 der Hülse 330 und mit ihrem hinteren Ende gegen radiale Erhebungen 384 an den hinteren Enden der Spannzangen 378 stützt. Vorzugsweise umgibt ein flacher Ring 379 die Spannzangen 378 und verteilt die Kraft der Feder 332 gleichmäßig auf die Spannzangen 378.
An der Rückseite endet das Halteelement 314 in einem Einlaßteil 316, das koaxial zur Längsachse der Kupplung angeordnet ist. Der hintere Teil der Hülse 330 besitzt einen radialen Einlaß 381 zum Anlegen von Druck in den Raum zwischen der hinteren Dichtung 385, der vorderen Dichtung 387 sowie den einander gegenüberstehenden peripheren Oberflächen des Halteelementes 314 (und seines hinteren Teiles 316) und der Hülse 330. An den Einlaß 381 angelegter Druck bewirkt, daß sich die Hülse 330 nach hinten beziehungsweise in der Fig. 8 nach rechts zurückzieht und die vorderen Enden der Spannzangen 378 freigibt, so daß sie sich durch die Druckfeder 332, welche gegen die Erhebungen 384 der Spannzangen 378 oder gegen den flachen Ring 379 drückt, radial nach außen bewegen können. Druckentlastung am Einlaß 381 gestattet der Hülse 330 sich unter dem Druck der Druckfeder 332 nach vorne, in Fig. 8 nach links, zu bewegen, wobei eine vordere innere Kante der Hülse 330 in eine Rampenoberfläche 389 der Spannzangen 378 eingreift. Auf diese Weise koppeln die Spannzangen 378, wie in den anderen Ausführungsbeispielen erläutert, die Anschlußeinrichtung 326 an.
In diesem Ausführungsbeispiel bewirkt die Druckfeder 332 sowohl das Verschieben der Hülse 330 als auch das Kippen der Spannzangen 378 wirksam.
Fig. 9 zeigt eine Steckkupplung 400, die für ihre Betätigung nur eine reduzierte Kraftmenge benötigt.
Sie enthält einen Grundkörper 280, der an seinem vorderen Ende ein Halteelement 14 besitzt und mit einer radialen Bohrung 281 versehen ist, die zu einem Druckraum zwischen den Dichtungen 40 und 271 führt.
Bei Anlegen des Druckes an die Bohrung 281 wird der Kolben 12, an dessen Front an das Dichtungsteil 12' angeordnet ist, gegen die Kraft der Druckfeder 36 zurückgezogen. Ein Zurückschieben der Hülse 30', in Fig. 9 nach rechts, verursacht eine radial nach außen gerichtete Bewegung der vorderen Enden der Spannzangen 28. Auf diese Weise kann die Kupplung schnell und sicher mit einem einzigen Griff an der Anschlußeinrichtung 26 befestigt werden. Wird die Hülse 30' losgelassen, so bewegt sie sich über das vordere Ende der Spannzangen 28. Dieses hält die Kupplung sicher fest. Wenn nun der Druck von der Bohrung 281 entfernt wird, drückt die Druckfeder 36 das Dichtungselement 12' in die Anschlußeinrichtung 26 und gewährleistet damit eine dichte und feste Verbindung.
Es muß erwähnt werden, daß das Anlegen von Druck an den Kolben 12 nicht nur für eine Bewegung des Kolbens in eine Richtung verwendet werden kann; zusätzlich oder an Stelle der Druckfeder 36 kann Druck an den Kolben 12 angelegt werden, um letzteren in Fig. 9 nach links zu bewegen. Zu diesem Zweck kann eine Druckumschaltung, wie im einzelnen in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 4,543,995 erläutert wird, verwendet werden.
In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist der Dichtzylinder zum Eingreifen der Anschlußeinrichtung als ein Teil dargestellt worden, das getrennt vom Halteelement ist. Wie Fig. 10 und 11 jedoch zeigen, kann in Fällen, in denen keine exakte axiale Positionierung erforderlich ist, das Dichtungselement mit dem Halteelement integriert sein oder eine Einheit mit ihm darstellen.
Somit zeigen Fig. 10 und 11 ein Halteelement 114, 214 mit einem zentralen Durchgang 52 und mit einer kreisrunden Wulst 144 zum Einbau der Spannzangen (nicht gezeigt), wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen.
Während Fig. 10 eine Anschlußeinrichtungs-Buchse 26 zum Einführen des Steckerteiles eines Halteelementes 214 zeigt, das mit einer Wulstdichtung 224 versehen ist, zeigt Fig. 11 einen Anschlußeinrichtungs-Stecker 326, bei dem die Abdichtung durch eine Dichtung 224 erreicht wird, die gegen die äußere periphere Oberfläche des vorderen Teils der Anschlußeinrichtung 326 drückt.
In den Ausführungsbeispielen entsprechend den Fig. 10 und 11 werden die axialen Abmessungen der vorderen Dichtungsteile der Halteelemente 114, 214 und die Lage der äußeren kreisrunden Wülste 129, 328 auf der Außenseite der Anschlußeinrichtungen 20 beziehungsweise 326 so gewählt, daß ein gewisses Spiel für das Einführen oder Befestigen der Halteelemente 114 beziehungsweise 214 an den Anschlußeinrichtungen 20 und 326 vorhanden ist, damit das Eingreifen der Spannzangen hinter die Wülste 129 beziehungsweise 328 nicht behindert wird.
Es versteht sich, daß der Aufbau der Halteelemente 114 und 214 in den Ausführungsbeispielen entsprechend Fig. 10 und 11 eine besonders einfache, stabile und kostengünstige Steckkupplung ergibt, um so mehr, als die Dichtung 46 (Fig. 1) weggelassen werden kann.
Es soll erwähnt werden, daß verschiedene Merkmale, wie die spezielle Position der Federn und Dichtungen sowie der entsprechenden Anschläge für verschiedene Ausführungsbeispiele modifiziert wurden, obwohl in allen Ausführungsbeispielen ähnliche Prinzipien benutzt wurden.
Es soll auch erwähnt werden, daß die Zangen, wie 22 (Fig. 1), axial auch fixiert werden können, indem hakenähnlich geformte Zangenenden in eine kreisrunde Nut um das Halteelement 14 eingreifen, anstatt eine Wulst 24 am Ende des Halteelementes 14 und innere Aussparungen an den Zangen 22 vorzusehen.

Claims

1. Steckkupplung (120, 150, 160, 200) zur Schaffung einer druckdichten Verbindung mit einer Einrichtung, welche eine im wesentlichen zylindrische Anschlußeinrichtung (20, 119) mit einem zylindrischen Einlaß eines vorbestimmten ersten Durchmessers und eine Einrichtung (28, 272) zum Angriff der Steckkupplung aufweist, bestehend aus:

einem rohrähnlichen Halteelement (121, 183) mit einem hinteren Abschnitt mit einem Einlaßteil (122, 157, 161) und einem vorderen Abschnitt;

länglichen Spannzangen (22, 128) mit ersten Enden, die an dem vorderen Abschnitt des Halteelements angelenkt sind und sich in einer in etwa axialen Richtung erstrecken, wobei die Spannzangen konzentrisch um eine Längsachse des Halteelements angeordnet sind und freie zweite Enden besitzen, welche radial versetzbar sind;

einer Hülse (124, 185, 216), welche im wesentlichen das Halteelement umgibt und in einer Richtung der Längsachse relativ zu dem Halteelement verschiebbar ist;

einer Einrichtung für das radiale Verlagern der vorderen Enden der Spannzangen beim Verschieben der Hülse in eine Freigabestellung; und aus

einer Einrichtung zum Drücken der Hülse in eine Angriffsstellung; wobei ein vorderer Endabschnitt der Hülse mit einem Abschnitt (30) zum Angriff an Umfangsflächen der Spannzangen zwecks deren Verriegelung durch den Oberflächenabschnitt in der Angriffsstellung und Freigabe der Spannzangen für den radialen Versatz beim Verschieben der Hülse in die Freigabestellung aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum radialen Verlagern der Spannzangen (22, 128) in die Freigabestellung Anschlageinrichtungen (210, 218) aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei ein Anschlag (210) von einer inneren Umfangsfläche der Hülse (124, 185, 216) in einer axialen Entfernung von dem Oberflächenabschnitt (30) vorragt und ein Wulst (218) von den ersten Enden der Spannzangen (22) vorsteht.

2. Steckkupplung (10, 100, 200, 300) zur Schaffung einer druckdichten Verbindung mit einer Einrichtung, welche eine im wesentlichen zylindrische Anschlußeinrichtung (20) mit einem zylindrischen Einlaß eines vorbestimmten ersten Durchmessers und eine Einrichtung (28) zum Angriff der Steckkupplung aufweist, bestehend aus:

einem rohrähnlichen Halteelement (14, 114) mit einem hinteren Abschnitt mit einem Einlaßteil (40, 140) und einem vorderen Abschnitt (24);

länglichen Spannzangen (22) mit ersten Enden, die an dem vorderen Abschnitt des Halteelements angelenkt sind und sich in einer in etwa axialen Richtung erstrecken, wobei die Spannzangen konzentrisch um eine Längsachse des Halteelements angeordnet sind und freie zweite Enden besitzen, welche radial versetzbar sind;

einer Hülse (16, 116, 216, 316), welche im wesentlichen das Halteelement umgibt und in einer Richtung der Längsachse relativ zu dem Halteelement verschiebbar ist;

einer Einrichtung (26) für das radiale Verlagern der vorderen Enden der Spannzangen beim Verschieben der Hülse in eine Freigabestellung;

einer Einrichtung (54) zum Drücken der Hülse in eine Angriffsstellung; und aus

einem Dichtzylinder (12, 112), der separat von dem Halteelement vorgesehen und in axialer Richtung relativ zu dem Halteelement verschiebbar sowie in Vorwärtsrichtung mittels einer Feder (34, 134) vorgespannt ist, welche zwischen dem Halteelement und dem Dichtzylinder gelagert ist, wobei der Dichtzylinder gegenüber dem Halteelement mittels einer Ringdichtung (46, 127) abgedichtet ist; dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtzylinder (12, 112) mit radialen Öffnungen (48, 148) versehen ist, durch die ein der Anschlußeinrichtung (20) durch die Steckkupplung (10, 100, 200, 300) zugeführtes Druckfluid in einen Raum (50) zwischen dem Halteelement (14, 114) und dem Dichtzylinder (12) einlaßbar ist, wobei der Dichtzylinder einen sich in radialer Richtung erstreckenden Ringflansch (66) aufweist, der als Kolbenfläche mit dem Druckfluid beaufschlagbar ist.

3. Steckkupplung (20) zur Schaffung einer druckdichten Verbindung mit einer Einrichtung, welche mit einem Anschluß (119) versehen ist, dessen vorderer Abschnitt zum Eingriff mit der Steckkupplung (120) ausgestaltet ist, bestehend aus:

einem in etwa zylindrischen Halteelement (121) mit einem hinteren Abschnitt (122), der zur Aufnahme von Druckfluid gestaltet ist, und einem vorderen Abschnitt, wobei das Halteelement mit einem zentralen Kanal (130) versehen ist, der sich in Richtung einer Längsachse erstreckt;

länglichen Spannzangen (128), deren erste Enden an einem Vorderabschnitt des Halteelements (121) angelenkt sind, und die sich in einer in etwa axialen Richtung der Längsachse erstrecken, wobei die Spannzangen (128) konzentrisch um eine Längsachse des Halteelements (121) angeordnet sind und zweite freie radial verlagerbare Enden besitzen;

einer Hülse (124), die im wesentlichen das Halteelement (121) umgibt und in einer Richtung der Längsachse relativ zu dem Halteelement (121) verschiebbar ist und einen vorderen Endabschnitt für den Angriff an die Spannzangen (128) zu deren Arretierung im Eingriffszustand und zur Freigabe der Spannzangen (128) zur radialen nach außen gerichteten Öffnung in einer Freigabestellung der Hülse (124) aufweist;

einer Einrichtung zur radialen Öffnung der zweiten vorderen Enden der Spannzangen (128) beim Verschieben der Hülse (124) in die Freigabestellung; und aus

einer Einrichtung (136) zur Arretierung der Hülse (124) in der Angriffsstellung; dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiereinrichtung (136) mit dem zentralen Kanal (130) verbunden und durch das Druckfluid betätigbar ist.

4. Steckkupplung zur Schaffung eines druckdichten Anschlusses an einer Einrichtung, welche mit einer Anschlußeinrichtung versehen ist, deren vorderer Abschnitt zum Eingriff mit der Steckkupplung ausgestaltet ist, bestehend aus:

einem rohrähnlichen Halteelement (114, 214) mit einem rückseitigen Abschnitt in einer Gestaltung zur Aufnahme von Druckfluid sowie einem vorderen Abschnitt;

länglichen Spannzangen mit ersten Enden, welche an dem vorderen Abschnitt des Halteelements angelenkt sind und sich in einer in etwa axialen Richtung erstrecken, wobei die Spannzangen konzentrisch um eine Längsachse des Halteelements angeordnet sind und freie zweite Enden haben, welche radial verlagerbar sind;

einer Hülse, die im wesentlichen das Halteelement (114, 214) umgibt und in Richtung der Längsachse relativ zu dem Halteelement verschiebbar ist und einen vorderen Endabschnitt besitzt, der einen Oberflächenabschnitt zum Angriff von Umfangsflächen der Spannzangen zu deren Verriegelung in einem Eingriffszustand und deren Freigabe zur radialen Auseinanderrückung beim Verschieben der Hülse in eine Freigabestellung aufweist;

einer Einrichtung zum radialen Öffnen der zweiten vorderen Enden der Spannzangen nach deren Freigabe; und aus

einer Einrichtung, durch die die Hülse in der Eingriffsstellung haltbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsetzabschnitt einstückig mit dem Halteelement gebildet ist und eine Dichtung (224) zum abdichtenden Kontakt mit der Anschlußeinrichtung aufweist.

5. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Einrichtung für das Drücken der Hülse (16, 116, 124, 185, 216, 316) in die Angriffsstellung eine Feder (54, 125, 232) aufweist, die um das Halteelement (14, 114, 121, 183) herum angeordnet und zwischen dem Halteelement und der Hülse in axialer Richtung wirkend gelagert ist.

6. Steckkupplung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit einer Arretierungseinrichtung (170, 172, 174) zur Befestigung der Hülse (116) in der Angriffsstellung relativ zu dem Halteelement (114).

7. Steckkupplung nach Anspruch 2, bei der der Dichtzylinder (12, 112) mit einer Ringdichteinrichtung (32) an einem vorderen Rand desselben zum Angriff an eine vordere Endfläche der Anschlußeinrichtung (20) versehen ist.

8. Steckkupplung nach Anspruch 3, bei der die Arretierungseinrichtung einen in einer sich radial von dem Zentralkanal (130) zum Umfang des Halteelements (121) erstreckenden Ausnehmung montierten Zapfen (135) und eine Federeinrichtung (138) aufweist, welche den Zapfen (135) nach innen drückt, wobei der Zapfen (135) bei Beaufschlagung mit Druckfluid nach außen über den Umfang vorstehend zwecks Blockierung jeglicher Bewegung der Hülse (124) drückbar ist.

9. Steckkupplung nach Anspruch 3, bei der die Arretierungseinrichtung eine Bohrung (154) aufweist, die sich in radialer Richtung von dem zentralen Kanal (130) zu einem Druckraum (151) erstreckt, der zwischen den Umfangsflächen (152, 153) der Hülse (124) und dem Halteelement (157) gebildet ist und gegenüberliegende erste und zweite Endflächen aufweist, wobei die erste Endfläche von einem nach innen gerichteten Flansch der Hülse (124) und die zweite Endfläche von einem nach außen gerichteten Wulst des Halteelements (157) gebildet ist, wobei der Druckraum (151) gegenüber der Hülse (124) und dem Halteelement (157) abgedichtet ist.