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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kupplungsbaugruppen für Komponenten
eines Fluidhandhabungssystems (auch Fluidleitungssystem bzw. Fluidsystem)
und insbesondere eine Trockentrennkupplungs-Baugruppe, welche eine
minimale Tendenz aufweist, gefördertes
Fluid-auslaufen zu lassen, wenn sie getrennt wird.
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Kupplungsbaugruppen
werden verwendet, um eine betriebsbereite Verbindung und Trennung von
mehreren Komponenten, wie zum Beispiel separate Schläuche oder
einen Schlauch und einen Tank, eines Fluidhandhabungssystems zur
Verfügung
zu stellen. In vielen Situationen ist das Fluid, welches innerhalb
des Fluidhandhabungssystems gefördert oder
gespeichert wird, möglicherweise
schädigend für die Umwelt
oder den Benutzer des Kupplungsbaugruppe. Solche Fluide umfassen
Pestizide, Düngemittel,
Benzin oder entflammbare Fluide und eine Vielzahl von toxischen
Substanzen. Die Kupplungsbaugruppen, welche vorzugsweise mit solchen
Flüssigkeiten
verwendet werden, sind als Trockentrenn- oder Trockenunterbrechungskupplungs-Baugruppen
bekannt und können
bei einem minimalen oder keinem Auslaufen von Fluid verbunden und
getrennt werden.
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Eine
Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Trockentrennkupplungs-Baugruppen sind schon in
der Technik bekannt. Ein Typ von Trockenunterbrechungskupplungen
umfasst federbelastete Tellerventile, welche in den sepaten Kupplungshälften montiert
sind. Diese Tellerventile werden geöffnet und geschlossen, um die
Fluidströmung
durch die Kupplungsbaugruppe zu steuern, durch einen Kolben, welcher
axial innerhalb einer der Kupplungshälften verschiebbar ist. Ein
solches Tellerventilsystem ist in dem US-Patent mit der Nummer 3,664,634
offenbart. Diese Einrichtung kombiniert ein Tellerventil mit einer versetzten
ringförmigen
abdichtenden Oberfläche, um
eine Fluidleckage zu verhindern. Diese Einrichtung verwendet ferner
ein Paar von ineinander eingreifenden Hebeln, um die Ventile aneinander
zu kuppeln. Ein Nachteil dieser Kupplungskonfiguration ist ein nennenswerter
Druckabfall über
der Länge
der Kupplung, welcher daraus resultiert, dass die Ventilelemente
innerhalb des Strömungswegs
des Fluids angeordnet sind.
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Ein
weiterer Typ einer Trockentrennkupplungs-Einrichtung, wie zum Beispiel
in dem US-Patent mit der Nummer 4,664,149 offenbart wird, wird automatisch
geöffnet
und geschlossen, wenn die separaten Kupplungshälften der Kupplung verbunden und
dann voneinander getrennt werden. Während sie in einigen Anwendungen
nützlich
sind, weisen diese Einrichtungen einen komplizierten Aufbau und
eine komplizierte Herstellung auf, was ihre Kosten unerwünscht steigert.
Ferner können
diese Einrichtungen in Situationen unbequem zu gebrauchen sein,
wenn eine wahlweise Steuerung oder ein Stoppen der Fluidströmung während der
Flüssigkeitsübertragung wünschenswert
ist.
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Andere
Typen von Trockentrennkupplungs-Baugruppen, wie zum Beispiel in
dem US-Patent mit der Nummer 2,440,946 offenbart wird, verwenden
zwei ineinander passende Drehventilelemente, wie zum Beispiel Kugelventile.
Während
sie zweckmäßig sind,
um ein Trockentrennen zur Verfügung
zu stellen, sind bekannte Einrichtungen dieses Typs nicht ohne Nachteile.
Bei manchen Ausführungen
gemäß des Standes
der Technik ist die mechanische Verbindung, mittels welcher die
separaten Kupplungshälften
verbunden werden können,
oder die Art und Weise, auf welche die Ablaufsteuerung des Öffnens und
Schließens
des Ventils geregelt wird, nicht besonders benutzerfreundlich oder
intuitiv für
einen Benutzer. Zum Beispiel erfordern einige Ventile, dass die
separaten Ventile zuerst axial zusammengeschoben werden und dann
relativ zueinander gedreht werden, so dass die ineinander eingreifenden
Elemente auf einem der Ventile in die komplementären Elemente auf dem anderen
Ventil eingreifen. Die Betätigung
dieses Verbindungssystems kann für
manchen Benutzer verwirrend sein, welcher experimentieren muss,
um zu bestimmen, auf welchem Weg die Ventile gedreht werden müssen, um
die Verbindung und die nachfolgende Trennung zu bewirken. Zudem
kann bei einigen Ventilen ein in Gedanken abwesender Benutzer unbeabsichtigt
die Ventile aufdrehen, wenn sie getrennt sind, und ein unglückliches
Auslaufen von möglicherweise schädigenden
Fluiden kann auftreten.
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Das
US-Patent mit der Nummer 2,872,216 offenbart eine Kupplung, welche
beides verwendet, ineinander passende/ineinander einsetzbare Kugelventile
und ineinander passende/ineinander einsetzbare Betätigungsgriffe
für die
zwei Kupplungshälften. Die
ineinander passenden Kugelventile arbeiten, um den Fluidverlust
zu minimieren, während
die ineinander passenden Betätigungsgriffe
eine besondere Abfolge beim Ventil öffnen und schließen vorgeben.
Bei diesen Einrichtungen können
jedoch die Ventile ebenso betätigt
werden, während
die Kupplung getrennt ist.
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Somit
ist es wünschenswert,
eine Trockentrennkupplungs-Baugruppe zur Verfügung zu stellen, welche die
Nachteile dieser und anderer Systeme des Standes der Technik überwindet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Trockentrennkupplungs-Baugruppe
zur Verfügung,
welche ermöglicht,
dass Schläuche
und andere Komponenten eines Flüssigkeitshandhabungssystems (Flüssigkeitssystems)
auf eine bequeme, benutzerfreundliche Art und Weise und mit minimaler
Wahrscheinlichkeit eines Auslaufens während ihrer nachfolgenden Trennung
aneinander angeschlossen werden können. Die vorliegende Erfindung
stellt einen Verriegelungsaufbau zur Verfügung, welcher verhindert, dass
die Ventilgriffe versehentlich gedreht werden, um die Ventile zu öffnen, wenn
die Ventile nicht miteinander verbunden sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Trockentrennkupplungs-Baugruppe
gemäß des Anspruchs
1 zur Verfügung.
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Ein
Vorteil der Trockentrennkupplungs-Baugruppe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, dass die zusammenpassenden Ventile auf eine unkomplizierte
und intuitive Art und Weise, welche bequem für einen Benutzer ist, verbunden
und getrennt werden können.
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Ein
weiterer Vorteil der Trockentrennkupplungs-Baugruppe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, dass die Ventile nicht versehentlich geöffnet werden
können,
während
sie voneinander getrennt sind.
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Noch
ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass
sie einen Verriegelungsmechanismus für die ineinander eingreifenden
Hebel vorsieht, welche verwendet werden, um die Ventile der Baugruppe
miteinander zu verbinden, welcher automatisch betätigt wird,
wenn die Ventile geöffnet werden,
und wodurch konsequenterweise eine unachtsame Trennung der Ventile
verhindert wird, wenn sie geöffnet
sind.
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Noch
ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass
die Griffe derart aufgebaut sind, dass ihre Reihenfolge der Betätigung während der
Verwendung im wesentlichen intuitiv für einen Benutzer ist.
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Noch
ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass
die ineinander eingreifenden Hebel und Profileinsätze ausgetauscht
werden können,
wenn sie beschädigt
sind, ohne die Ventile aus den Komponenten des Flüssigkeitshandhabungssystem,
an welches sie angeschlossen sind, zu entfernen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten und andere Vorteile und Aufgaben dieser Erfindung
und die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden näher gebracht
und die Erfindung selbst wird verständlicher, durch Bezug auf die
nachfolgende Beschreibung einer Ausführung der Erfindung, in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
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Die 1 eine Draufsicht einer
Ausführung der
Trockentrennkupplungs-Baugruppe
der vorliegenden Erfindung ist, wobei das männliche Ventil und das weibliche
Ventil der Baugruppe getrennt sind und in einer axialen, zueinander
mit Abstand angeordneten Beziehung stehen;
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die 2 eine Seitenansicht in
einem teilweisen Querschnitt des männlichen Ventils aus der 1 ist;
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die 3 eine bruchstückhafte
perspektivische Explosionsansicht von ausgewählten Bereichen des männlichen
Ventils aus der 1 ist,
welche die Verriegelungsbaugruppe zeigt, die eine unachtsame Ventilgriffdrehung
verhindert, wenn die Ventile der Kupplungsbaugruppe nicht wirksam
aneinander angeschlossen sind;
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die 4 eine Seitenansicht des
weiblichen Ventils aus der 1 ist,
wobei die ineinander eingreifenden Hebel in eine verriegelnde oder
ineinander eingreifende Position verschoben worden sind;
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die 5 eine Seitenansicht in
einem teilweisen Querschnitt des weiblichen Ventils aus der 4 ist, wobei der Ventilgriff
in eine geöffnete
Position verschoben worden ist, um das Ventil zu öffnen und
um gleichzeitig zu verursachen, dass die Verriegelungsstifte einer
Bügelbaugruppe
in die Eingriffshebel eingreifen, um eine unachtsame Trennung der Ventile
der Kupplungsbaugruppe zu verhindern, während die Ventile offen bleiben;
und
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die 6 eine Draufsicht der Trockentrennkupplungs-Baugruppe
aus der 1 ist, wobei
das männliche
und weibliche Ventil aneinander angeschlossen/verbunden sind, und
die Griffe von beiden Ventilen in die geöffneten Positionen gedreht
worden sind, um zu ermöglichen,
dass Fluid durch die Kupplungsbaugruppe strömt.
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Sich
entsprechende Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Ansichten
sich entsprechende Teile. Obwohl die Zeichnungen eine Ausführung der
Erfindung darstellen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise
maßstäblich, und bestimmte
Merkmale können
hervorgehoben oder ausgespart sein, um die vorliegende Erfindung
besser darzustellen und zu erklären.
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BESCHREIBUNG
DER VORZUZIEHENDEN AUSFÜHRUNG
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Es
wird nun auf die 1 Bezug
genommen, in welcher eine Draufsicht von oben auf eine vorzuziehenden
Ausführung
der Trockentrennkupplungs-Baugruppe der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
Die Kupplung umfasst ein Paar von zusammenarbeitenden Ventilen,
welche im Allgemeinen mit 10 und 100 bezeichnet
sind, welche getrennt voneinander und in einer axial ausgerichteten,
zueinander mit Abstand angeordneten Beziehung gezeigt sind. Wenn
die Ventile getrennt sind, sind sie geschlossen, um zu verhindern,
dass Fluid aus ihnen herausläuft, und
die gezeigte Querausrichtung der Ventilgriffe 59, 126 relativ
zu den Ventilrümpfen
ist eine herkömmliche,
sichtbare Anzeige für
einen Benutzer, dass die Ventile geschlossen sind.
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Die
Ventile der Kupplungsbaugruppe können an
getrennte Komponenten eines Flüssigkeitshandhabungssystems
montiert werden, und können
dann aneinander angeschlossen werden, um eine praktische, fluiddichte
Verbindung zwischen den Komponenten herzustellen. Die Ventile ermöglichen
ferner eine schnelle Trennung der Komponenten. Konsequenterweise
können
die Ventile 10, 100 vorteilhaft mittels ihrer
vorgesehenen Anschlussstücke,
welche weiter unten beschrieben werden, an getrennte Schläuche oder
Systemtanks (nicht gezeigt) angeschlossen werden, welche aneinander
gekoppelt werden sollen und dann entkoppelt, verschiedene Male während ihrer
Verwendung. In der gezeigten Ausführung umfassen die Ventile 10 und 100 jeweils Konstruktionen
des männlichen
und weiblichen Typs, welche zusammenarbeiten, um eine geeignete
Dreh- und axiale Ausrichtung der Ventile während ihrer Verbindung aneinander
zu erleichtern.
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Während diese
männliche/weibliche
Konfiguration dazu dient, dem Benutzer bei der Betätigung der
Ventile zu helfen, ist sie nicht notwendig, um die vorliegende Erfindung
auszuführen.
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Die
Kupplungsbaugruppe ist derart ausgeführt und hergestellt, dass sie
eine Trockentrennverbindung zur Verfügung stellt, welche sich auf
Ventile bezieht, welche eine minimale oder gar keine Tendenz aufweisen,
Fluid auslaufen oder tropfen zu lassen, wenn sie aus einer verbundenen,
fluidfördernden
Anordnung getrennt werden. Die Kupplungsbaugruppe ist daher besonders
für Flüssigkeitshandhabungssysteme
geeignet, welche mit fluiden Werkstoffen verwendet werden, bei denen
ein unbeabsichtigtes Auslaufen oder Tropfen auf einem Minimum gehalten
werden soll, wie zum Beispiel bei Pestiziden oder Düngemitteln,
entflammbaren Werkstoffen, Chemikalien oder toxischen Substanzen.
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Es
wird ferner Bezug auf die 2 genommen,
welche das männliche
Ventil 10 getrennt von dem weiblichen Ventil 100 und
in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht zeigt, wobei das
männliche
Ventil 10 einen im wesentlichen röhrenförmigen Rumpf 12 mit
einem inneren Hohlraum oder Fluiddurchgang 14 aufweist,
welcher sich in Längsrichtung
oder axial ausgehend von einem vorderen Ventilanschlussende 16 aus
erstreckt, das in dieser Ausführung
im wesentlichen eben ist, zu einem hinteren Ende 18 mit
einem Kanalanschlussstück.
Wenn es hierin verwendet wird, bezieht sich vorwärts und rückwärts individuell auf jedes Ventil,
und die Vorwärtsrichtung
bezieht sich auf die axiale Richtung, in welcher ein gegebenes Ventil
in Richtung eines zusammenarbeitenden Ventils für eine fluidfördernde Verbindung
mit diesem bewegt wird. Die Rückwärtsrichtung
bezieht sich ähnlicherweise
auf die axiale Richtung, in welche ein gegebenes Ventil weg von
einem zusammenarbeitenden Ventil zurückgezogen wird, zum Beispiel
während
der Trennung der Ventile 10, 100.
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Der
Rumpf 12 ist ein gegossenes, durch Glasfaser verstärktes Polypropylen,
um beides zur Verfügung
zu stellen, eine hohe Festigkeit und Beständigkeit. Andere Werkstoffe
zur Herstellung des Rumpfes, umfassend rostfreien Stahl, können alternativ
verwendet werden.
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Wie
am besten in der 1 gezeigt
ist, sind zwei Paare von radial hervorstehenden Ösen 20, welche näherungsweise
180 Grad entlang des Rumpfumfanges versetzt angeordnet sind, integral mit
dem Rumpf 12 ausgebildet. Separate Profileinsätze oder
im Eingriff stehende Finger 22 mit nach außen gerichteten,
mit Radien versehene Aussparungen 24 werden feststehend
innerhalb der Ösen 20 gehalten,
mittels der Haltestifte 26, und ragen nach vorne über das
Ventilanschlussende 16 hinaus. In der gezeigten Ausführung erstrecken
sich die Stifte 26 durch die Einsätze 22 und sind in
einer Reibpassung innerhalb der Bohrungen in den Ösen 20 eingesetzt.
Die Profileinsätze 22 sind
aus einem hochfesten rostfreien Stahl ausgebildet, um eine steife
und sichere Verbindung mit den eingreifenden Elementen des weiblichen
Ventils herzustellen, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Ein
Ventilelement 30, welches gedreht werden kann, um das Ventil 10 zu öffnen und
zu schließen,
um die Strömung
von Fluid durch den Rumpfhohlraum 14 zu steuern/zu regeln,
wird drehbar innerhalb des inneren Hohlraums 14 getragen.
In diese Ausführung
ist das Ventilelement 30 ein Element des Kugeltyps, welches
eine im wesentlichen sphärische Form
aufweist und aus einem Kunststoff hergestellt ist, wie zum Beispiel
Polypropylen. Das Kugelventil 30 umfasst eine diametrale,
zylindrische Bohrung 32 und eine konkave Aussparung 34,
welche senkrecht gegenüber
der Bohrung 32 angeordnet ist. Wenn der Ventilgriff 59 in
seiner geschlossenen Position ausgerichtet ist, wie in den 1 und 2 gezeigt wird, ist die Bohrung 32 quer
ausgerichtet, und die Aussparung 34 ist innerhalb der Öffnung in
den Rumpfhohlraum 14 hinein an dem Ventilanschlussende 16 zentriert und
steht nach vorne dem weiblichen Ventil 100 entgegen, welches
an das männliche
Ventil 10 anschließbar
ist. Um beim Verhindern, dass Fluid an einem geschlossenen Kugelventil 30 vorbeiströmt, zu helfen,
ist ein Paar von ringförmigen
Dichtungen 37, 38 auf der Ventilanschlusseeie
des Kugelventils 30 vorgesehen, und eine weitere ringförmige Dichtung 40 ist
auf der Seite des Kanalanschlussstückes des Kugelventils 30 vorgesehen.
Die Dichtung 37, welche aus TeflonTM hergestellt
ist, aber aus anderen im Stand der Technik bekannten Dichtungswerkstoffen hergestellt
sein könnte,
greift abdichtend an der äußeren Oberfläche des
Kugelventils 30 an. Die Dichtung 38, welche aus
VitonTM hergestellt sein kann, ist sandwichartig
zwischen der Dichtung 37 und einer ringförmigen,
internen Schulter des Rumpfes 12 eingeschlossen und steht
axial nach vorne von der Oberfläche
des Ventilanschlusses 16 hervor. Die ringförmige TeflonTM-Dichtung 40 sitzt auf einer zurückhaltenden
Scheibe 42, welche eine axiale Durchgangsbohrung aufweist.
Die Haltescheibe 42 ist außen mit Gewinde versehen und
steht im Eingriff mit einem innen mit Gewinde versehenen Abschnitt 44 des
Rumpfes 12. Es wird vorgezogen, dass die Scheibe 42 in
den Rumpfhohlraum 14 hinein während des Zusammenbaus des
Ventils 10 mit einer ausreichenden Kraft eingeschraubt
werden kann, so dass die verschiedenen Dichtungen geeignet sitzend gelagert
werden und in einem Eingriff mit dem Kugelventil und miteinander
stehen, um fluiddichte Dichtungen um das Kugelventil 30 herum
zur Verfügung zu
stellen.
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Das
Kugelventil 30 ist drehfest an dem Schaft 48 angeschlossen,
welcher sich ausgehend von dem Kugelventil 30 durch eine
Querbohrung, weiche in dem Rumpf 14 vorgesehen ist, nach
oben erstreckt. Ein verkeiltes unteres Ende 50 des Schafts 48 ist
in eine Kerbe, welche in der Kugel 30 vorgesehen ist, hineingesteckt,
so dass die Drehung des Schafts 48 auf das Kugelventil 30 übertragen
wird. Das obere Ende 52 des Schafts 48 ist derart
geformt, dass es in eine verkeilte Öffnung in dem Kopf 60 des Griffes 50 passt,
so dass es drehfest mit diesem befestigt ist. Der Griff 59 umfasst
ferner einen manuell greifbaren Hebelarm (Drehmomentarm) 61,
welcher eine leichtere Betätigung
des Ventils ermöglicht.
Die Schraube 62 steht im Eingriff mit einem innen mit Gewinde
versehenen Metallstopfen innerhalb des oberen Endes 52 des
Schafts und arbeitet mit einer Unterlegscheibe 63 zusammen,
um den Griff 59 an dem Schaft 48 befestigt zu
halten. Das ringförmige
Lager 54 ist aus TeflonTM hergestellt
und erleichtert die Drehung des Schafts 48. Der O-Ring 56 des
Schafts, welcher eine fluiddichte Dichtung um den Schaft 48 herum
ausbildet, um zu verhindern, dass Fluid aus dem Hohlraum 14 heraustritt,
wird in seiner Position durch die Hülse 58 gehalten, welche
die Unterseite des Griffkopfes 60 berührt.
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Wie
man am besten in der 1 sehen kann,
umfasst der Griffkopf 60 eine konkave Aussparung, welche
mit 64 bezeichnet ist. Die Aussparung 64 ist in
ihrer Form komplementär
zu dem weiblichen Ventilgriff 126 ausgebildet und auf dem
Griff 59 derart angeordnet, dass sie der Betätigung der
Ventilgriffe eine geeignete Reihenfolge auferlegt, wie weiter unten
beschrieben wird.
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Ein
Anschlussstück,
welches einen Anschluss an eine Komponente eines Flüssigkeitshandhabungssystems
erlaubt, ist für
das männliche
Ventil 10 auf der entgegengesetzten Seite des vorderen Endes,
an welches das weibliche Ventil 100 angeschlossen wird,
vorgesehen. In der gezeigten Ausführung ist ein weibliches, mit
Gewinde versehenes Anschlussstück,
welches im Allgemeinen mit 66 bezeichnet wird, vorgesehen.
Das Anschlussstück 66 ist
ein Anschlussstück
mit einer Drehbefestigung (swivel type), welches innerhalb des Rumpfes 14 frei drehbar
ist, aber axial relativ zu dem Rumpf 14 befestigt ist.
Die Fähigkeit
dieses Anschlussstücks,
sich relativ zu dem Rumpf 14 zu drehen, erleichtert in
vielen Situationen den Anschluss des männlichen Ventils 10 an
die männlichen
Gewindegänge
eines Anschlussstückes
auf einer Komponente eines Flüssigkeitshandhabungssystems.
Ein TeflonTM-Streifen oder Keil 68 ist
in eine Kerbe 70 eingesetzt, welche das Anschlussstück 66 umläuft, und
ragt in eine ringförmige
Kerbe 46 entlang der inneren Oberfläche des Rumpfes 14 hinein,
um das Anschlussstück 66 axial zu
verriegeln. Der Keil 68 wird durch ein verstopftes/mit
Deckel versehenes Zugriffsloch (nicht gezeigt) durch den Rumpf 12,
welches sich in die Rumpfkerbe 46 hinein öffnet, eingefügt. Ein
Paar von O-Ringen 72, 73 umlaufen
das Anschlussstück 66, um
eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Anschlussstück 66 und
dem Rumpf 12 herzustellen. Es wird davon ausgegangen, dass
das gezeigte Anschlussstück
nur ein Typ ist, welcher für
eine Verwendung mit dem Ventil 10 geeignet ist, und innerhalb der
Offenbarung der Erfindung durch andere ersetzt werden kann. Der
Rumpf und das Anschlussstück können zum
Beispiel integral ausgebildet sein. Zudem kann das Anschlussstück durch
Anschlussstücke
mit anderen Größen und
Formen ersetzt werden.
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Um
zu verhindern, dass der Griff 59 aus einer geschlossenen
Position in eine geöffnete
Position gedreht wird, wenn das männliche Ventil 10 nicht an
ein weibliches Ventil 100 angeschlossen ist und dadurch
ermöglicht
wird, dass Fluid aus dem Ventil ausläuft, ist vorzugsweise eine
Griffverriegelungsbaugruppe, welche im allgemeinen mit 75 bezeichnet ist,
vorgesehen. Wie am besten in einer perspektivischen Explosionsansicht
der 3 gezeigt ist, umfasst
die Verriegelungsbaugruppe 75 einen Verriegelungsknopf 78,
welcher in eine Öffnung 85,
die in dem oberen Ende des Ventilkörpers 12 ausgebildet
ist, eingesetzt ist, wenn er montiert ist. Wenn er installiert ist,
liegt der Abdeckkappenabschnitt 79 über den oberen Stirnflächen der
Wände 86,
welche die Öffnung 85 ausbilden.
Der Verriegelungsknopf 78 wird innerhalb der Öffnung 85 durch
ein Druckelement, zum Beispiel durch die gezeigte Feder 90,
nach vorne gedrückt,
so dass sich der Ansatz 80 durch den Zugriffsschlitz 88 der Öffnung hindurch
erstreckt und nach vorne über
das Ventilanschlussende 16 herausragt, wie in der 2 gezeigt ist. Vertikale
Anschlagflansche 82 erstrecken sich quer ausgehend von
jeder Seite des Ansatzes 80 und stehen im Eingriff mit nach
innen gerichteten Lippen 89 an dem vorderen Bereich der Öffnung 85,
um den Verriegelungsknopf 78 innerhalb der Öffnung 85 zurückzuhalten.
Ein Griffeingreifelement 83 ragt ausgehend von dem Abdeckkappenabschnitt 79 nach
oben heraus. Während
die vorzuziehende bogenförmige
Stegform gezeigt ist, können
andere Ausbildungen des Elementes 83, welches ausgehend
von der Abdeckkappe 79 hervorsteht, verwendet werden.
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Wenn
die in Explosionsansicht dargestellten Komponenten der 3 zusammengebaut werden und
der Griff 59 in der gezeigten geschlossenen Position angeordnet
wird, drückt
die Feder 90 den Verriegelungsknopf 78 nach vorne,
bis die Anschlagflansche 82 an den Öffnungslippen 89 anstoßen. Wenn die
Anordnung derart ist, wird eine Drehung des Griffes und daher eine Öffnung des
Ventilelements 30 verhindert, weil das Ende des bogenförmigen Stegs 83 an
einem Anschlagelement, wie zum Beispiel der Oberfläche 93,
des Griffes 60 anstößt. Wenn
der Knopf 78 nach hinten gedrückt wird, wie zum Beispiel durch
einen Kontakt mit einem Bereich des weiblichen Ventils 100 während des
Verbindens der Ventile 10, 100, und vorzugsweise
durch einen Kontakt mit einem Verriegelungsknopf einer ähnlichen
Verriegelungsbaugruppe auf dem weiblichen Ventil 100, wird der
Steg 83 nach hinten in eine bogenförmige Aussparung oder Kerbe 91 hineingedrückt, welche schattiert
gezeigt ist, und in die Unterseite des Griffkopfes 60 hinein
ausgebildet ist. Die Ausrichtung des Steges 83 innerhalb
der Kerbe 91 ermöglicht,
dass der Griff 59 gedreht wird, und die Kerbe 91 ist
derart in ihrer Größe bemessen,
dass sie zulässt,
dass der Griff 59 um näherungsweise 90 Grad
in eine geöffnete
Position gedreht werden kann, in welcher er sich in einer axialen
Ausrichtung mit dem Rumpf 12 befindet.
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Mit
Bezug auf die 1, 4 und 5 wird der vorzuziehende Aufbau eines
weiblichen Ventils 100 näher beschrieben, bei welchem
der Fachmann vorziehen wird, dass es in vielerlei Hinsicht dem männlichen
Ventil 10 ähnlich
ist. Die 4 ist eine
Seitenansicht des weiblichen Ventils 100 aus der 1, wobei der Ventilgriff 126 immer
noch in einer geschlossenen Position angeordnet ist, aber wobei
die Eingriffshebel (camming levers) 112 in die geschlossene
Position verschoben sind, angenommen nach dem Verriegeln des weiblichen
Ventils 100 mit einem männlichen
Ventil 10 mittels der Hebel. Die 5 ist eine teilweise geschnittene Ansicht
des weiblichen Ventils 100 aus der 4, nachdem der Ventilgriff in eine geöffnete Position
gedreht worden ist, um gleichzeitig das interne Ventilelement zu öffnen und die
Verriegelungsbaugruppe für
den Eingriffshebel zu betätigen.
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Der
Ventilrumpf 102 ist aus einem glasfaserverstärkten Polypropylen
gegossen mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und einem
inneren Hohlraum, in welchem das drehbare Ventilelement angeordnet
ist. Integral ausgebildet mit dem Rumpf 102 und nach vorne
herausragend aus demselben ist ein Ventilausrichtungskragen vorgesehen,
welcher aus drei gekrümmten
Streifen 105, 106 und 107 ausgebildet
ist. Die Streifen 105 bis 107 sind komplementär zu dem
männlichen
Ventil 10 geformt, so dass sie eng über die äußere Oberfläche des Rumpfes 12 des
männlichen
Ventils passen, wenn der vordere Bereich des männlichen Ventils 10 darin
während
des Ventilanschlusses eingefügt
wird. Die Lücken
zwischen den sich gegenüberstehenden
Kanten der Streifen 105, 107 und der Streifen 106, 107 ermöglichen
einen Durchtritt der Ösen 20,
so dass die Profileinsätze 22 in
den Raum zwischen dem Rumpf 102 und den Eingriffshebeln 112 eingesetzt werden,
so dass sie für
einen Eingriff mit den Hebeln 112 ausgerichtet sind. Die
Lücke/der
Spalt zwischen den Streifen 105 und 106 ist derart
in ihrer/seiner Größe angepasst
und angeordnet, dass er um den Bereich des männlichen Ventilrumpfes 12,
auf welchem der Griff 59 positioniert ist, herum passt.
Man wird erkennen, dass die Lücken
zwischen den Streifen als Keile dienen, welche eine ungeeignete
relative Drehausrichtung der Ventile 10, 100 während der Ventilverbindung
vermeiden. Paare von Ösen 110 ragen
radial, ausgehend von entgegengesetzten Seiten des Rumpfes 102 heraus
und befestigen ein Paar von Eingriffshebeln, welche im Allgemeinen
mit 112 bezeichnet sind, mit Haltestiften 113 drehbar.
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Die
Eingriffshebel 112 sind zusammenarbeitend mit Profileinsätzen 22 ausgeführt, um
einen verriegelnden Eingriff zu erzielen, wenn die Ventile 10, 100 axial
in eine verbundene Anordnung bewegt werden und die Eingriffshebel 112 nach
hinten über
die Stifte 113 in eine Position gegen den Rumpf 102 gedreht
werden. Wie gestrichelt in der 1 dargestellt ist,
umfassen die Eingriffshebel 112 jeweils einen Eingriffsnocken 115 und
einen Eingriffsarm 116, welcher sich ausgehend von diesem
aus erstreckt. Zugringe 118, welche an die äußeren Enden
der Eingriffsarme 116 angeschlossen sind, machen es für einen
Verwender leichter, die Eingriffshebel zu ziehen und dadurch aus
einer verriegelten Position, welche in der 4 gezeigt ist, zu verschieben. Verriegelungsaussparungen 120 in
den Eingriffsarmen 116, wie zum Beispiel Löcher, die
durch diese hindurch ausgebildet sind, sind durch die Eingriffshebel-Verriegelungsbaugruppe
eingreifbar, wie weiter unten beschrieben wird.
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Die
Drehstifte 113 sind derart innerhalb des Eingriffsnockens 115 versetzt,
dass die Eingriffsnocken 115 in die Aussparungen 24 der
Profileinsätze 22 hineinragen und
eingreifen, wenn die Eingriffsarme 116 nach hinten gegen
den Rumpf 102 gedreht werden. Wenn die Nocken 115 in
die Profileinsätze 22 eingreifen,
wird das männliche
Ventil 10 axial in eine dichtere Beziehung zu dem weiblichen
Ventil 100 gezogen und an diesem gehalten oder verriegelt. Komplementäre Formen
der Eingriffshebel 122 und Profileinsätze 22, andere als
die gezeigten Konfigurationen, können
diese natürlich
ersetzen, wenn es gewünscht
wird.
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Wie
in der 5 gezeigt ist,
ist ein Kugelventilelement 124 innerhalb des inneren Hohlraums
des Ventilrumpfes 102 drehfest durch den verkeilten Schaft 130 an
dem Griff 126 angeschlossen. Wenn das Ventilelement 124 geschlossen
wird, wie in der 4 gezeigt
ist, ragt ein vorwärts
gerichteter, sphärischer
Bereich 125 über
ein ebenes Ventilanschlussende 103 hinaus heraus. Der sphärische Bereich 125 ist
derart konturiert, dass er in die konkave Aussparung 34 des
Kugelventils 30 eingelegt ist, mit einem minimalen und
vorzugsweise überhaupt
keinem Spiel, wenn die Ventile 10, 100 verbunden
sind. Das Ventilelement 124 umfasst eine diametrale Bohrung 138,
welche axial ausgerichtet ist, wie in der 5 gezeigt ist, wenn der Griff 126 in
einen geöffneten
Zustand gedreht ist, so dass Fluid durch das weibliche Ventil 100 strömen kann.
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Der
Schaft 130 wird in seiner Umfangsrichtung durch das Lager 132 umschlossen,
durch den O-Ring 133 und die Hülse 134 und ist mit
der Schraube 136 an den Griff 126 angeschlossen.
Die Dichtungen 140, 141 und 142, welche
auf den vorwärtigen und
rückwärtigen Bereichen
des Ventilelements 124 angeordnet sind, stellen eine fluiddichte
Abdichtung um das Ventilelement herum zur Verfügung. Abweichend von seinem
Gegenstück
in dem männlichen Ventil 10 umfasst
die Dichtung 141 eine Lippe 144, welche über der
nach vorne gegenüberstehenden Oberfläche des
Ventilanschlussendes 103 liegt. Die Lippe 144 berührt abdichtend
die Stirnseite des Ventilanschlussendes 16 des männlichen
Ventils 10, um eine fluiddichte Abdichtung um die ineinander
passenden Elemente an der Schnittstelle der Ventilanschlussenden
zur Verfügung
zu stellen. Die Dichtung 142 ist auf der Haltescheibe 146 gelagert.
Ein Drehring-Anschlussstück 148, ähnlich zu
dem Anschlussstück 66 des
männlichen
Ventils, ist an den Rumpf 102 angeschlossen, wobei ein
nicht gezeigter Keil durch eine Bohrung in dem Rumpf 102 eingesetzt
ist, welche durch einen mit Gewinde versehenen Stöpsel 150,
der in der 4 gezeigt
ist, abgedeckt wird.
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Die
Verriegelungsbaugruppe zum Verhindern einer Drehung des Griffes 126 ist
auf eine ähnliche
Art wie die Griff-Verriegelungsbaugruppe 75 aufgebaut und
unterscheidet sich nur dadurch, dass das Griffeingreifelement nicht
leicht sehbar ist, wenn der Griff geschlossen ist, weil das Element
vollständig
in einen Raum, welcher in die Unterseite des Griffes hineingegossen
ist, hineinpasst.
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Die
Verriegelungsbaugruppe umfasst einen Verriegelungsknopf 153,
welcher durch eine Feder 155 innerhalb einer Rumpföffnung nach
vorne gedrückt
wird. Wie in der Seitenansicht der 4 gezeigt
ist, ragt der Verriegelungsknopf 153 nach vorne aus dem
Ventilanschlussende 103 hinaus, wenn sich der Griff 126 in
der geschlossenen Position befindet. Ein bogenförmiger Steg (nicht gezeigt),
welcher nach oben, ausgehend von dem Verriegelungsknopf 153 herausragt,
ist in einen Hohlraum (nicht gezeigt), welcher in die Unterseite
des Griffkopfes 127 hinein ausgebildet ist, eingesetzt,
wenn der Griff sich in der geschlossenen Position befindet. Der
Hohlraum ist winklig/hinsichtlich seiner Winkel flächengleich
mit dem bogenförmigen
Steg, und die im wesentlichen radial angeordneten Seitenwände, welche
den Hohlraum ausbilden, greifen an den Seiten des bogenförmigen Steges
an, um eine Griffdrehung zu vermeiden. Eine bogenförmige Kerbe
(nicht gezeigt), welche ähnlich
zu der Kerbe 91 ist, ist an der Unterseite des Griffes 126 ausgebildet
und befindet sich radial innerhalb des bogenförmigen Hohlraums. Wenn der Verriegelungsknopf 153 zurückgedrückt wird,
wird der bogenförmige
Steg in die Kerbe hineinbewegt und der Griff 126 kann nachfolgend über einen
Winkel von rund 90 Grad gedreht werden, bis das Ende der Kerbe den
bogenförmigen
Steg des Verriegelungsknopfes 153 erreicht.
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Es
ist vorzuziehen, dass in der 5 der
bogenförmige
Steg sich innerhalb der Griffkerbe befindet, wenn der Griff in der
geöffneten
Position angeordnet ist. Im Hinblick auf das Vorhergehende wird
es ferner vorzuziehen sein, dass, um den Griff 126 aus der
geschlossenen Position, welche in der 4 gezeigt
ist, in die geöffnete
Position, welche in der 5 gezeigt
ist, zu drehen, während
die Ventile nicht verbunden sind, ein Benutzer den Verriegelungsknopf 153 nach
hinten gegen die Gegenkraft der Feder 155 manuell drücken und
halten muss, in der Position, welche in der 5 gezeigt ist, und dann den Griff 126 drehen
muss, um zu vermeiden, dass der bogenförmige Steg, welcher von dem
Verriegelungsknopf 153 herausragt, an die Wände des Griffhohlraums
anstößt und dadurch
eine Griffdrehung verhindert.
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Wie
am besten in der 1 gezeigt
ist, umfasst der Griff 126 einen Kopf 127 und
einen Dreharm 128. Der Griffkopf 127 umfasst eine
konkave Aussparung 129, welche komplementär relativ
zu dem Griff 59 des männlichen
Ventils ausgebildet ist und auf dem Griff 126 angeordnet
ist, um die Abfolge der Ventilbetätigung geeignet zu bestimmen.
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Um
einen Benutzer daran zu hindern, dass männliche und weibliche Ventil 10, 100 zu
trennen, wenn eines ihrer jeweiligen Ventilelemente sich in der geöffneten
Position befindet, ist ein Verriegelungsmechanismus für die Eingriffshebel 112 vorgesehen. Der
Verriegelungsmechanismus umfasst eine Bügelbaugruppe, welche das grundlegende
Profil des Ventilkörpers 102 umschließt und eng
mit diesem übereinstimmt.
Die Bügelbaugruppe
umfasst einen im wesentlichen C-förmigen Bügel 160,
welcher einen Ansatz 162 an einem Mittelpunkt seiner Länge aufweist.
Der Ansatz 162 ist oben auf dem Rumpf 102 angeordnet
und derart ausgeführt,
dass er im Eingriff mit einem Nocken 157 steht, der auf
der Unterseite des Griffarmes 128 vorgesehen ist. Eine
Feder oder ein ähnlich
funktionierendes Druckelement 161 (siehe die 1) ist zwischen dem Rumpf 102 und
dem Ansatz 162 montiert und dient dazu, den Bügel 160 weg
von dem Rumpf 102 zu drücken.
An jedem Ende ist der Bügel 160 an
Verriegelungselementen mit Reibpassung montiert, wie zum Beispiel
an den Stiften 163, welche nach unten durch Bohrungen durch die
Anschlagrippen 168, die integral mit dem Ventilrumpf 102 ausgebildet
sind, hervorstehen.
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Die
unteren Enden der Stifte 163 sind größer als die Bohrungen in den
Rippen 168, so dass die Stifte 163, wenn sie einmal
an den Bügel 160 montiert
worden sind, die Strecke begrenzen, welche die Feder den Bügel 160 nach
oben drücken
kann. Wenn der Bügel 160 durch
die Feder nach oben gedrückt wird,
werden die Stifte 163 teilweise nach oben zurückgezogen,
so dass die Eingriffshebel 112 in eine verriegelte Position,
welche in der 4 gezeigt
ist, geschoben werden können,
wobei die Eingriffsarme 116 zwischen den Stiften 163 und
den Tragstreifen 170 positioniert sind. Wenn der Griffnocken 157 im Eingriff
mit dem Ansatz 162 steht, um den Bügel 160 nach unten
zu drücken,
werden die Stifte 163 derart nach unten geschoben, dass
sie in die Verriegelungsaussparungen 120 in den Eingriffsarmen 116 sich
hineinerstrecken, wie in der 5 gezeigt
ist. Wenn sie in die Aussparungen 120 eingesetzt sind,
verhindern die Stifte 163, dass die Eingriffshebel 112 in
die Öffnungsrichtung
gedreht werden, und vermeiden damit eine Ventiltrennung. Die Führungsrippen 165; 166 flankieren
die vorderen und hinteren Seiten des Bügels 160, um den Bügel 160 in
einer geeigneten Ausrichtung zu tragen/zu stützen.
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Der
Aufbau der Kupplungsbaugruppe der vorliegenden Erfindung wird ferner
im Hinblick auf die nachfolgende Erklärung ihrer Verwendung, um die Komponenten
eines Fluidhandhabungssystems aneinander zu kuppeln und dann zu
entkuppeln, verstanden. In der 1 sind
die Ventile 10 und 100 getrennt und ohne die Komponenten
des Fluidhandhabungssystems gezeigt, an welche sie mit ihren vorgesehenen
Anschlussstücken
lösbar
angeschlossen sind. Wenn die Ventile nicht verbunden sind, sind
die Griffe 59 und 126 jeweils in der gezeigten
Querposition angeordnet, so dass die Ventile geschlossen sind, um
ein Auslaufen von Fluid zu verhindern. Die Verriegelungsbaugruppen,
umfassend die nach vorne gedrückten
Verriegelungsknöpfe 78, 153,
verhindern, dass ihre jeweiligen Ventilgriffe unbeabsichtigt in
eine Öffnungsposition
bewegt werden, welche ermöglichen
würde,
dass Fluid aus den getrennten Ventilen ausläuft. Die Eingriffshebel 112 sind
nach vorne winklig angeordnet, wie in der 1 gezeigt ist, in Vorbereitung für das Einsetzen
der Profileinsätze 22.
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Das
männliche
Ventil 10 und das weibliche Ventil 100 werden
dann axial derart zusammengeschoben, dass das männliche Ventil 10 in
den Ausrichtungskragen, der durch die Streifen 105 bis 107 des
weiblichen Ventils 100 gebildet wird, hinein eingesetzt
wird. Die angepassten Ventile werden weiter zusammenbewegt, bis
die Dichtungen an ihren jeweiligen Ventilanschlussenden anstoßen. Wenn
die Ventile derart angeordnet sind, passt der sphärische Bereich 125 des
drehbaren Ventilelementes 124 in die Aussparung 34 des
Kugelventilelements 30 des männlichen Ventils 10.
Ein kleines und vorzugsweise überhaupt
kein Spiel wird zwischen dem Bereich 125 und der Aussparung 34 derart
hergestellt, dass sich nur ein minimales Fluid zwischen den zwei
Ventilen ansammeln kann und daraus auslaufen kann, wenn die Ventile
getrennt werden. Das gekrümmte Äußere des
Griffkopfes 127 ist in die Aussparung 64 des Griffes 59 eingesetzt,
um dadurch die beiden Ventilgriffe aneinander zu verriegeln. Die
Eingriffshebel 112 werden dann axial nach hinten über die
Stifte 113 gedreht, so dass die Eingriffsnocken 115 mit
den Profileinsätzen 22,
welche zwischen den Eingriffshebeln 112 und dem Ventilrumpf 102 eingesetzt
sind, im Eingriff stehen. Die Eingriffshebel 112 werden
vollständig
in eine eingreifende oder verriegelnde Position gegen den Ventilrumpf 102 gedreht,
um die Ventile 10, 100 aneinander zu verriegeln.
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Während des
Zusammenführens
der Ventile 10, 100 stoßen die Verriegelungsknöpfe 78, 153 der Grift-Verriegelungsbaugruppen
aneinander an und werden jeweils nach hinten innerhalb ihrer jeweiligen Rumpfhohlräume bewegt.
Diese Translation der Verriegelungsknöpfe drückt die Griffeingreifselemente der
Verriegelungsbaugruppen in die Kerben in ihren jeweiligen Ventilgriffen
hinein, was wiederum eine Griffdrehung zulässt. Die Kupplungsbaugruppe
ist nun bereit für
einen Betrieb, um die Fluidströmung zwischen
den miteinander verbundenen Komponenten des Handhabungssystems zu
steuern/zu regeln.
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Aufgrund
der miteinander verriegelten Konfiguration der Griffe, und wie für einen
Benutzer sichtbar naheliegend ist, muss der weibliche Ventilgriff 126 vor
dem männlichen
Ventilgriff 59 gedreht werden. Wenn der weibliche Ventilgriff 126 in eine
vollständig
geöffnete
Position gedreht wird, um die Bohrung 138 des Kugelventils
axial auszurichten und den Fluiddurchgang zu öffnen, greift der Nocken 157 auf der
Unterseite des Griffarms 128 an dem Ansatz 162 der
Bügelbaugruppe
an und drückt
den Bügel 160 nach
unten in Richtung des Ventilrumpfes 102 gegen die nach
oben drückende
Kraft der zwischengesetzten Feder. Wenn der Bügel 160 sich nach
unten verschiebt, werden die Verriegelungsstifte 163 durch
die Bohrungen 120 der Eingriffsarme 116 eingesetzt. Dieser
Verriegelungseingriff verhindert, dass die Eingriffshebel 112 nach
vorne in die Löseposition
gedreht werden, was wiederum einen Benutzer daran hindert, die Ventile 10, 100 zu
trennen, wenn irgendeines der Ventile geöffnet ist.
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Nachdem
der weibliche Ventilgriff 126 gedreht worden ist, ist der
männliche
Ventilgriff 129 drehbar, weil die Griffaussparung 129 das
gekrümmte Äußere des
Griffkopfes 60 aufnimmt. Nachdem der männliche Ventilgriff 59 gedreht
worden ist, um das Kugelventil 30 in die vollständig geöffnete Position
zu drehen, sind die Ventile 10 und 100 beide geöffnet, um
dadurch eine Fluidströmung
durch diese zuzulassen. In diesem Augenblick sind die Ventile 10 und 100 derart
angeordnet, wie es in der Draufsicht der 6 gezeigt ist. Aufgrund der ineinander
verriegelten Konfiguration der Griffe 59, 126 muss
der männliche
Ventilgriff 59 geschlossen werden, bevor der weibliche
Ventilgriff 126 geschlossen wird.
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Um
die Kupplungsbaugruppen zu trennen, um die Komponenten des Handhabungssystems
zu entkuppeln, werden die Ventilgriffe 59 und 126 nacheinander
um 90 Grad in ihre geschlossenen Positionen gedreht. Wenn der Ventilgriff 126 in
eine geschlossene Position gedreht wird, wird der Griffnocken 157 aus
einem Eingriff mit dem Ansatz 162 entfernt, und der Bügel 160 wird
nach oben gedrückt,
um die Stifte 163 aus den Bohrungen 120 der Eingriffsarme
zurückzuziehen.
Die Eingriffshebel 112 können dann nach außen gezogen
werden und nach vorne in eine nicht mehr im Eingriff befindliche
oder gelöste Position
gedreht werden, in welcher die Profileinsätze 22 gelöst werden.
Wenn die Ventile auseinandergezogen werden, tritt ein minimales
Tröpfeln
aufgrund der komplementären
Struktur der Ventilelemente auf.
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Während diese
Erfindung derart beschrieben worden ist, dass sie mehrere Ausführungen
umfasst, kann die vorliegende Erfindung breiter innerhalb des Erfindungsgedankens
und des Schutzumfangs dieser Offenbarung modifiziert werden. Zum
Beispiel kann es für
etwas größere Ventile
wünschenswert sein,
zusätzliche
Profileinsätze
und komplementäre Eingriffsköpfe auf
jeder Seite der Ventile zu verwenden.