DE68902328T2

DE68902328T2 - Fluessigkeits-kupplungszusammenbauten.

Info

Publication number: DE68902328T2
Application number: DE8989301325T
Authority: DE
Inventors: James E Caroll; Steven R Zillig
Original assignee: Jiffy Tite Co Inc
Current assignee: Jiffy Tite Co Inc
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2009-02-14
Also published as: US4875709A; EP0330350A1; EP0330350B1; DE68902328D1; JPH028589A; CA1316961C; JP2719951B2

Description

Schnellverbindungs-Arbeitsmittelkupplungsanordnungen sind im Stand der Technik gut bekannt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung gegenüber der DE-A- 3 631 812, die eine zur Aufnahme des Abschlußendabschnittes einer Arbeitsmittelleitung geeignete Arbeitsmittelkupplungsanordnung offenbart. Die in dieser Schrift erläuterte Kupplungsanordnung enthält eine Dichtung, einen Kupplungskörper und eine federnde Rückhalteeinrichtung. Der Kupplungskörper enthält allgemein konzentrisch eine erste und eine zweite Bohrung mit größerem bzw. kleinerem Durchmesser, wobei die erste Bohrung auch eine allgemein zylinderförmige Nut aufweist, die die federnde Rückhalteeinrichtung aufnimmt. Die Rückhalteeinrichtung weist mehrere Lappen auf, die nach innen und in Richtung auf die zweite Bohrung verlaufen und in freien Enden auslaufen. Die Dichtung ist im Kupplungskörper zwischen der Rückhalteeinrichtung und der zweiten Bohrung angeordnet und enthält einen federnden O-Ring. Die Arbeitsmittelleitung kann mit der Arbeitsmittelkupplungsanordnung zusammenwirken. Der Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung weist einen Flansch auf. Dieser wird von den freien Enden der federnden Lappen der federnden Rückhalteeinrichtung erfaßt und hält die Arbeitsmittelleitung bei vollständig montierten Teilen in der Arbeitsmittelkupplungsanordnung, wobei die Dichtung zum Ausbilden eines arbeitsmitteldichten Abschlusses an der Außenfläche des Abschlußendabschnittes der Arbeitsmittelleitung anliegt.
Es hat sich gezeigt, daß sich die vorstehende Konstruktion bei vollständiger Montage in beispielhafter Weise verhält und sich lediglich durch Hineinstoßen des Endabschnittes der Arbeitsmittelleitung in den Kupplungskörper bis zum Auftreffen der freien Enden der Lappen auf den Flansch leicht zusammensetzen läßt. Es hat sich jedoch ergeben, daß es möglich ist, den Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung in solcher Weise in den Kupplungskörper einzusetzen, daß der Flansch des Endabschnittes der Arbeitsmittelleitung nicht von den freien Enden der Lappen erfaßt wird. Bei noch unvollständiger Montage kann doch noch eine gute arbeitsmittelfeste Abdichtung erzielt werden. Bei noch nicht vollständiger Montage ist jedoch ein zufälliges Lösen der Arbeitsmittelleitung von der Arbeitsmittelkupplungsanordnung möglich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung eines Mittels zum Feststellen, ob der Abschlußendabschnitt einer Arbeitsmittelleitung in einer Arbeitsmittelkupplungsanordnung nicht vollständig zusammengebaut ist.
Die vorliegende Erfindung wird in den beiliegenden Patentansprüchen definiert und sieht für den Endabschnitt einer Arbeitsmittelleitung einen gesteuerten Ablaufweg vor, der zu einer Anzeige führt, wenn der Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung im Kupplungskörper nicht vollständig zusammengebaut ist und damit zuläßt, daß Arbeitsmittel zwischen der Abdichtung und dem Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung durchleckt, der aber eine Leckage verhindert, wenn der Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung in der Arbeitsmittelkupplungsanordnung vollständig zusammengebaut ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung auch eine Kupplungsanordnung mit einem Kupplungskörper, einer Abdichtung und einer federnden Rückhalteeinrichtung vor, wobei ein Buchsenring zwischen der Abdichtung und der federnden Rückhalteeinrichtung angeordnet ist, der Buchsenring die Abdichtung sowohl schützt als auch an einem Verschieben in Richtung auf die federnde Rückhalteeinrichtung hindert, falls eine Arbeitsmittelleitung mit einem gesteuerten Ablaufweg in der Kupplungsanordnung teilweise zusammengebaut ist und damit einen gesteuerten Ablaufweg aufrecht erhält.
Der Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung kann auf seiner Außenseite zwischen dem Abschlußende der Arbeitsmittelleitung und einem nach außen verlaufenden Flansch eine Nut oder dergleichen aufweisen, die für die Arbeitsmittel zwischen dem Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung und der Abdichtung, falls der Endabschnitt in der Arbeitsmittelkupplungsanordnung nur teilweise zusammengebaut ist, einen Ablaufweg bildet, dessen Länge so bemessen ist, daß das Arbeitsmittel, wenn der Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung in der Arbeitsmittelkupplungsanordnung vollständig zusammengebaut ist, nicht an der Dichtung vorbeileckt.
Eine erfindungsgemäße Arbeitsmittelkupplungsanordnung wird nun an einem Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen in größerem Detail beschrieben. Dabei ist:
Fig. 1 ein Schnitt durch eine Arbeitsmittelkupplungsanordnung, wobei der Endabschnitt einer Arbeitsmittelleitung in einer Arbeitsmittelkupplungsanordnung nur teilweise zusammengebaut ist,
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, aber mit der Darstellung des in die Arbeitsmittelkupplungsanordnung vollständig eingeschobenen Endabschnittes der Arbeitsmittelleitung,
Fig. 3 ein Schnitt durch die Arbeitsmittelleitung allgemein entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Rückhalteeinrichtung.
Gemäß den Zeichnungen ist die Arbeitsmittelkupplungsanordnung allgemein bei 10 dargestellt und enthält vier Hauptbauteile. Dies sind der Kupplungskörper 12, eine allgemein bei 14 dargestellte federnde Rückhalteeinrichtung, ein Buchsenring 15 und eine Abdichtung, die in der Form eines O-Ringes 16 vorliegen kann. Der Kupplungskörper 12 ist gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 eine integrale Struktur, die aus Sechskantmaterial herausgearbeitet sein kann und an einem Ende ein Gewinde 18 aufweist, das in eine Gewindeöffnung 20 eines Gehäuses 22 oder dergleichen eingeschraubt sein kann. Während der Kupplungskörper 12 als eine getrennte Armatur gezeigt wird, die in eine Gewindebohrung in dem Gehäuse 22 eingeschraubt werden kann, könnten verschiedene Teile des Kupplungskörpers unmittelbar in einem Gehäuse oder dergleichen ausgebildet sein. Zusätzlich könnte der Kupplungskörper auch andere geeignete Bauteile, wie zum Beispiel ein Kugelrückschlagventil, Einschnürungen usw. aufweisen. Auf jeden Fall eignet sich der Kupplungskörper 12 zur Aufnahme des Endabschnittes 24e einer Arbeitsmittelleitung 24 in arbeitsmitteldichter Beziehung bei vollständigem Zusammenbau dieses Endabschnittes in der Arbeitsmittelkupplungsanordnung. Der Endabschnitt 24e der Arbeitsmittelleitung besteht vorzugsweise aus einem verhältnismäßig steifen Werkstoff, wie zum Beispiel Kupfer- oder Aluminiumrohr, und weist einen Ringflansch 26 auf, der entweder eine getrennte Struktur ist, die teleskopförmig über den Endabschnitt des Rohres 24 geschoben und fest mit diesem verbunden ist, oder nur ein aufgesetzter Abschnitt des Rohres ist. Der Flansch 26 weist eine erste und eine zweite Oberfläche 28 bzw. 30 auf, die axial auseinanderliegen, wobei die erste Oberfläche der Außenseite 32 des Kupplungskörpers bei Zusammenbau näher liegt, während die zweite Oberfläche 30 dichter am Abschlußende 34 der Arbeitsmittelleitung liegt.
Der Kupplungskörper 12 weist eine erste und eine zweite mit dieser koaxiale Bohrung 36 bzw. 38 auf, die über die Länge des Kupplungskörpers verlaufen. Zwischen den beiden Bohrungen 36 und 38 befindet sich eine radial nach innen verlaufende Fläche 40. Damit verläuft die erste Bohrung von der Außenfläche 32 zu der Oberfläche 40, und die zweite Bohrung 38 verläuft von der Oberfläche 40 zu der Innenfläche 42. Die erste Bohrung 36 weist eine allgemein zylinderförmige Nut oder Hinterschneidung 44 auf, die von den Flächen 42 und 40 weg gerichtet und zwischen diesen angeordnet ist. Zusätzlich weist die erste Bohrung 36 neben der Außenfläche 32 eine Schrägfläche 46 auf. Die Konstruktion des Kupplungskörpers 12 ist derart, daß er sich ohne weiteres auf einem Schraubautomaten herstellen läßt. Er kann auch ein Spritzgußteil aus geeignetem Werkstoff sein.
In ihrem freien Zustand wird die Rückhalteeinrichtung 14 am besten in Fig. 4 gezeigt. Sie besteht aus einem geeignet federnden integralen Stück Werkstoff, wie zum Beispiel 1050/ 1074-Stahl, der gehärtet und nach dem Verformen platiert wird. Sie könnte auch aus rostfreiem Stahl wie 17-7 bestehen. Auf jeden Fall hat sie nach dem Verformen einen gerade ein wenig größeren Halbmesser als die zylinderförmige Nut 44. Da die Rückhalteeinrichtung jedoch eine C-Form aufweist, läßt sie sich radial zusammendrücken und axial in den Kupplungskörper 12 einschieben, bis sie in der zylinderförmigen Nut 44 in ihrer Stellung einschnappt. Die Rückhalteeinrichtung weist drei integrale Lappen 52 auf, die 1200 auseinanderliegen und bei Zusammenbau in dem Kupplungskörper radial nach innen und von der Außenfläche des Kupplungskörpers weg verlaufen. Oberhalb der Lappen 52 befindet sich ein C-förmiger Abschnitt 54, und rockförmige Abschnitte 56 sind zwischen den Lappen angeordnet, deren obere Enden gemäß der Darstellung in Fig. 4 integral mit dem C-förmigen Abschnitt 54 verbunden sind. Die Rückhalteeinrichtung 14 kann auf einer 4-Schlitten-Maschine hergestellt sein. Wenn der Abschlußendabschnitt der Arbeitsmittelleitung 24 gemäß der Darstellung in Fig. 2 vollständig in den Kupplungskörper 12 eingesetzt ist, liegen die freien Enden 58 der Lappen dicht an oder in Berührung mit der ersten Fläche 28 des Flansches 26. Damit wird der Abschlußendabschnitt der Arbeitsmittelleitung in der Arbeitsmittelkupplungsanordnung gehalten.
Die O-Ringabdichtung 16 besteht aus einem integralen Stück eines federnden oder kautschukartigen, zum Herstellen von O- Ringen geeigneten Werkstoffes. Geeignete Werkstoffe sind Viton, das Markenzeichen von Dupont für Fluorkohlenwasserstoff, Neopren, Siliziumkautschuk usw. Die Abdichtung könnte gemäß der Offenbarung der DE-A-3 613 812 hergestellt sein. Die Abdichtung 16 kann damit drei Bauteile enthalten. Dies sind ein O-Ring, ein an einer Seite des O-Ringes angeordneter Kragen und eine aufreißbare Membrane, die über dem Kragen verlaufen würde und den Durchtritt von Arbeitsmittel durch den O-Ring vor dessen Zerstörung blockieren könnte. Bei Verwendung einer Abdichtung mit einer aufreißbaren Membrane ist es erwünscht, daß die zweite Bohrung 38 an der Oberfläche 40 mit einem Entlastungsabschnitt oder einem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser versehen wird. Zusätzlich sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere Abdichtungsformen verwandt werden können.
Der Buchsenring 15 ist ein aus Messing, Stahl oder anderen geeigneten Werkstoffen hergestelltes ringartiges Glied. Vor dem Zusammenbau hat der Buchsenring 15 einen gerade etwas größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der ersten koaxialen Bohrung 36. Während des Zusammenbaus wird der Buchsenring 15 im Paß- oder Preßsitz an seiner Sollstelle eingebaut, schützt die Abdichtung und hindert sie an einer unzulässigen axialen Verschiebung. Der Buchsenring 15 hat einen Innendurchmesser von gerade etwas mehr als dem Außendurchmesser des Endabschnittes 24e der Arbeitsmittelleitung 24. Der Buchsenring kann eine Schrägfläche 15t aufweisen, die auf derjenigen Seite des Buchsenringes liegt, die während der Montage anfangs mit dem Endabschnitt 24e in Anlage steht. Obwohl der Buchsenring 15 als ein getrenntes Teil erläutert und beschrieben wird, kann er in einem Stück mit dem Körper 12 ausgebildet sein.
Die Teile werden zu Beginn durch Einsetzen der Abdichtung 16 in der ersten Bohrung 36 an der Oberfläche 40 zusammengebaut. Der Buchsenring 15 wird nun im Paß- oder Preßsitz in die erste Bohrung 36 bis zur Einnahme seiner Sollstellung gemäß der Darstellung in den Zeichnungen eingesetzt. Als nächstes wird die Rückhalteeinrichtung 14 radial zusammengedrückt, in die erste Bohrung 36 eingesetzt und dann freigegeben, so daß sie innerhalb der zylinderförmigen Nut 14 in eine sichere Lage einrastet. Zu diesem Zweck sind die zusammengesetzte Länge des ersten Abschnittes 54 und der rockförmigen Abschnitte 56 gleich der axialen Länge der zylinderförmigen Nut 44, so daß die Rückhalteeinrichtung nach der Montage axial nicht verschoben wird. Falls der Kupplungskörper 12 an einer Gewindeöffnung 20 in einem Gehäuse 22 oder dergleichen befestigt werden soll, wird er dann einfach in seinen Platz eingeschraubt. Als nächstes muß nur das Ende der Arbeitsmittelleitung in die Kupplung hineingedrückt werden. Der Abschlußendabschnitt der Arbeitsmittelleitung weist zum Erleichtern ihres Eintrittes in den Buchsenring 15 und den O- Ring 16 vorzugsweise einen abgerundeten Endabschnitt 72 auf. Falls der O-Ring eine Membran aufweist, wird das Abschlußende 34 während des Einsetzens der Arbeitsmittelleitung in die Kupplung zuerst die Membrane berühren, dann die Membrane strecken und schließlich die Membrane aufreißen. Die aufgerissene Membrane wird vorzugsweise in einer Hinterdrehung in der Bohrung 38 aufgenommen.
Gemäß den Grundregeln der vorliegenden Erfindung weist die Arbeitsmittelleitung eine Außennut 74 auf, die einen gesteuerten Ablaufweg bildet. Die Nut 74 kann durch Verformen der Arbeitsmittelleitung in der in Fig. 3 gezeigten Weise im Endabschnitt dieser Arbeitsmittelleitung ausgebildet werden. Alternativ kann die Nut 74 bei ausreichender Wandstärke der Arbeitsmittelleitung durch Entfernen von Werkstoff aus deren Außenwand gebildet werden. Auf jeden Fall muß der gesteuerte Ablaufweg vom abgerundeten Endabschnitt 72 des Endabschnittes 24e zu einer Stelle zwischen dem Ende 34 und dem Flansch 26 verlaufen. Die Länge des gesteuerten Ablaufweges 74 ist kritisch, da er lang genug sein muß, um den Durchfluß von Arbeitsmittel zwischen dem Endabschnitt 34 des Rohres und der Abdichtung 16 zuzulassen, falls der Endabschnitt gemäß der Darstellung in Fig. 1 nur teilweise zusammengebaut ist, der aber den Durchfluß von Arbeitsmittel verhindert, falls der Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung gemäß der Darstellung in Fig. 2 vollständig zusammengebaut ist. Zu diesem Zweck muß das Ende 76 des gesteuerten Ablaufweges, das dem Flansch 26 am nahesten liegt, von der Fläche 28 um eine Strecke d1 (Fig. 1) abliegen, die mindestens gleich, aber vorzugsweise etwas größer als die Strecke d2 (Fig. 2) zwischen dem freien Ende 78 der Lappen 52 und dem Ende desjenigen Abschnittes des O-Ringes, der um den Endabschnitt 24e der Arbeitsmittelleitung 24 zusammengedrückt ist, ist.
Mit weiterem Bezug auf die Abmessungen des Ablaufweges ist es erwünscht, daß die Abdichtung 16 bei gemäß der Darstellung in Fig. 2 vollständig zusammengebauten Teilen den Ablaufweg 74 nicht berührt. Falls sich die Teile jedoch in ihrer in Fig. 1 gezeigten teilweise zusammengebauten Stellung befinden, verläuft der Ablaufweg vollständig durch die Abdichtung. Falls die Arbeitsmittelleitung in der Kupplungsanordnung an einer Stelle zwischen den in Fig. 1 und in Fig. 2 gezeigten Stellungen zusammengebaut ist, befindet sie sich in einer instabilen Lage, und in vielen Fällen bewirken die Lappen 52, die am Flansch 26 anliegen, daß die Arbeitsmittelleitung 24 ihre in Fig. 1 gezeigte Lage annimmt. In denjenigen wenigen Fällen, in denen die Arbeitsmittelleitung nicht aufgrund der durch die Lappen 52 auf den Flansch 26 ausgeübten Kraft in ihre in Fig. 1 gezeigte Stellung zurückspringt, wird sie während der Leckprüfung in die Lage von Fig. 1 geschoben.
Bei vollem Einschieben der Arbeitsmittelleitung in die Arbeitsmittelkupplungsanordnung 10 verhindern die Lappen 52 ein Herausziehen der Arbeitsmittelleitung aus der Kupplung, und der O-Ring 16 wird zwischen der Fläche der Arbeitsmittelleitung 14 und der Fläche der ersten Bohrung 36 zum Ausbilden einer arbeitsmittelfesten Abdichtung in geeigneter Weise axial zusammengedrückt. Zusätzlich wird die aufgerissene Membrane, falls der O-Ring eine solche aufweist, auch wie eine die Arbeitsmittelleitung umschließende Lippendichtung wirken. Es sei bemerkt, daß der Durchmesser der in der zweiten Bohrung 38 aufgenommenen Arbeitsmittelleitung auch gerade etwas geringer als der Durchmesser der zweiten Bohrung und des Buchsenringes 15 ist. Sobald die Arbeitsmittelleitung damit einmal vollständig in der Kupplung zusammengesetzt ist, wird sie vom Buchsenring 15 und der zweiten Bohrung 38 abgestützt. Falls sie jedoch gemäß der Darstellung in Fig. 1 nicht vollständig zusammengebaut ist, kann sie wie vollständig zusammengebaut aussehen, und deshalb muß der gesteuerte Ablaufweg 74 vorgesehen werden, so daß der Anwender durch die Leckage des Arbeitsmittels während der Leckprüfung erkennen kann, daß die Teile nicht vollständig zusammengebaut wurden.

Claims

1. Eine Kupplungsanordnung für ein Arbeitsmittel mit einem Körper (12) mit einer von einer Seite des Körpers nach innen verlaufenden ersten Bohrung (36), mit einer in der Bohrung angeordneten ringförmigen Dichtung (16) und mit einer zwischen der einen Seite des Körpers und der Dichtung angeordneten federnden Rückhalteeinrichtung (14), die mehrere radial nach innen und in Richtung auf die Dichtung (16) verlaufende Lappen (52) aufweist; die Kupplung weiter eine Arbeitsmittelleitung (24) mit einem steifen rohrförmigen Endabschnitt (24e) mit einem radial nach außen verlaufenden und von einem Abschlußende (34) des Endabschnittes (24e) abgelegenen und bei in dem Körper (12) vollständig zusammengesetztem Endabschnitt (24e) zum Vermeiden eines Herausziehens des Endabschnittes von den Lappen (52) der federnden Rückhalteeinrichtung (14) erfaßten Flansch (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung weiter einen auf dem rohrförmigen Endabschnitt (24e) zwischen dem Abschlußende (34) und dem Flansch (26) angeordneten gesteuerten Ablaufweg (74) aufweist und dieser so bemessen ist, daß Arbeitsmittel bei in dem Körper (12) nicht vollständig zusammengebautem Endabschnitt zwischen dem Endabschnitt (24e) und der Dichtung (16) durchtreten kann, das Arbeitsmittel aber nicht zwischen dem Endabschnitt und der Dichtung durchleckt, wenn der Endabschnitt in dem Körper bei den Flansch (26) erfassenden Lappen (52) vollständig zusammengebaut ist.

2. Eine Anordnung nach Anspruch 1, wobei der gesteuerte Ablaufweg eine auf der Außenseite des Endabschnittes (24e) der Arbeitsmittelleitung (24) ausgebildete Nut (74) ist.

3. Eine Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Nut (74) entlang der Außenfläche des Endabschnittes (24e) der Arbeitsmittelleitung (24) vom Abschlußende (34) zu einer von der ersten Oberfläche (28) des Flansches (26) um einen Abstand (dl) abgelegenen Stelle verläuft, wobei (d1) gleich oder etwas größer als der Abstand (d2) zwischen den freien Enden (58) der Lappen (52) und dem Ende desjenigen Abschnittes der ringförmigen Dichtung (16) ist, der auf den Endabschnitt der Arbeitsmittelleitung aufgedrückt ist.

4. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche und weiter mit einem in der ersten Bohrung (36) zwischen der federnden Rückhalteeinrichtung (14) und der Dichtung (16) anordbaren Buchsenring (15).

5. Eine Anordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (12) weiter eine mit der ersten Bohrung im allgemeinen konzentrische zweite Bohrung (38) aufweist, die erste und die zweite Bohrung (36, 38) durch den Körper verlaufen und die zweite Bohrung (38) zum Ausbilden einer radial nach innen verlaufenden Oberfläche (40) zwischen der Bohrung einen kleineren Durchmesser als die erste Bohrung (36) aufweist, wobei die ringförmige Dichtung (16) zwischen der federnden Rückhalteeinrichtung (14) und der radial nach innen verlaufenden Oberfläche angeordnet ist.