-
Ventilschnellkupplung Die Erfindung betrifft eine Ventilschnellkupplung,
bestehend aus einem Kupplungsgehäuse und einer um dieses angeordneten selbsthemmenden,
mechanisch betätigbaren Vorrichtung, z. B. einer Spannzange, die einmal zur festen
Verbindung z. B. eines Rohrstutzens mit dem Kupplungsgehäuse das Rohrstutzenende
umgreifende Klemmbacken aufweist und zum anderen zum Verschieben des Kupplungsgehäuses
relativ zu dem in diesem angeordneten Rückschlagventil und zum gleichzeitigen öffnen
desselben über einen vorgeschalteten Kolben dient.
-
Es ist bereits eine Anschlußkupplung bekannt, um eine Rohrleitung
an einem glatten oder mit Außengewinde versehenen Rohrstutzen anzuschließen. Um
nun auf jeden Fall auch nach dem Ankuppeln und während des Füllens eine ausreichende
Abdichtung aufrechtzuerhalten, wird ein Stufenkolben vorgesehen, auf den der Druck
des Füllmediums wirkt und der die erforderliche Anpressung gegen die Stirnfläche
des Rohrstutzens durchführt. Eine eigentliche Halterung der ganzen Kupplung an dem
Rohrstutzen ist jedoch bei dieser Konstruktion nicht vorhanden, wenn es sich um
einen glatten Stutzen handelt. Falls der Stutzen ein Außengewinde hat, ist ein Aufschrauben
auf dieses Gewinde verhältnismäßig umständlich.
-
Um diese Nachteile beim Aufsetzen auf einen Rohrstutzen zu vermeiden,
ist es bekannt, die Kupplung als Schnellkupplung in der Weise auszubilden, daß nach
dem Aufsetzen der Kupplung auf den Rohrstutzen über einen Exzenter ein Gestänge
betätigt wird, mit dessen Hilfe Klemmbacken gegen den Rohrstutzen entweder innen
oder außen angepreßt werden. Um eine einwandfreie Halterung nach öffnen des in der
Kupplung angeordneten Ventils zu erzielen und ein Abheben der Kupplung zu vermeiden,
sind sowohl der Rohrstutzen als auch die Klemmbacken mit Gewinde versehen, so daß
in axialer Richtung diese beiden Teile formschlüssig miteinander verbunden sind.
Da jedoch beim Abkuppeln sehr häufig durch eine Ausdehnung des Gases ein harter
Schlag auftritt, ergibt sich in vielen Fällen eine Betätigung des Gewindes.
-
Um den Nachteil der Halterung mittels Gewinde zu vermeiden, ist es
ferner bekannt, den Rohrstutzen mit einem teilkugelförmigen Ende zu versehen, das
dann von zwei Seiten her durch bogenförmige Klemmbacken umfaßt wird, so daß sich
auch hier in Achsrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schnellkupplung
und dem Rohrstutzen ergibt. Die Betätigung der Klemmbacken erfolgt dabei über ein
Gestänize. Bei beiden zuletzt genannten bekannten Konstruktionen ist ein verhältnismäßig
kompliziertes Gestänge mit Antrieb und eine größere Zahl von Rückzugfedern notwendig,
um das gewünschte Ankuppeln durchzuführen. Diese Konstruktionen sind daher recht
umständlich. Außerdem sind die Anpreßdrücke der Klemmbacken lediglich von der mechanischen
Konstruktion des Gestänges und der Federn abhängig, so daß die Halterung während
des Füllens unabhängig vom Fülldruck und den Abhebkräften der Schnellkupplung vom
Rohrstutzen konstant verbleibt. Außerdem ist bei dieser Art der Halterung stets
die Gefahr vorhanden, daß durch kleine Änderungen im Gestänge oder sonstige Beschädigungen
eine sichere Halterung nicht mehr gewährleistet ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für Ventilkupplungen
zu schaffen, die ein schnelles und leichtes Kuppeln auch von Rohren unterschiedlichen
Durchmessers gestattet und bei der sich mit dem im Kupplungsgehäuse herrschenden
Druck nach öffnen des Ventils auch die Anpressung der Klemmeinrichtung ändert.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der Ventilschnellkupplung
der eingangs definierten Art dadurch gelöst, daß an einer das Kupplungsgehäuse umgebenden
Hülse der Betätigungsvorrichtung über Zapfen einmal die nachstellbaren Klemmbacken
tragende Klemmhebel und zum anderen Schubkurbeln schwenkbar gelagert sind, wobei
an dem freien Ende jeder Schubkurbel je eine Rolle angeordnet ist, die sich auf
einem am Ende des Kupplungsgehäuses befestigten Konus abstützen und bei Betätigen
der Schubkurbeln im Kupplungssinne das Kupplungsgehäuse axial verschieben und das
freie Ende der Klemmhebel nach außen drücken.
-
Die vorstehende Lösung ist in erster Linie für frei bewegliche Ventilschnellkupplungen
bestimmt. Für den Fall einer ortsfest angeordneten Kupplung wird dieselbe Aufgabe
gemäß der Erfindung prinzipiell gleich und im einzelnen so gelöst, daß an einer
das
Kupplungsgehäuse umgebenden Hülse der Vorrichtung mittels Zapfen
einmal Klemmhebel, welche nachstellbare Klemmbacken tragen, und zum anderen Schubkurbeln
schwenkbar gelagert sind, an deren freiem Ende je eine Rolle vorgesehen ist, welche
sich einerseits auf einem am Ende des Kupplungsgehäuses befestigten Konus und andererseits
an den Klemmhebeln abstützen, und daß an den Drehgelenken der Schubkurbeln ortsfest
gelagerte, über Koppelglieder miteinander verbundene Kurbeln schwenkbar angeordnet
sind, wobei die Vorrichtung zum Anheben der Kupplung über den Rohrstutzen betätigt
und der Rohrstutzen über die Klemmbacken mit der Kupplung verbunden wird.
-
Für den Fall einer druckmittelbetätigten Kupplung schlägt die Erfindung
unter Benutzung desselben Prinzips im einzelnen vor, daß an einer das Kupplungsgehäuse
umgebenden Gleithülse der Betätigungsvorrichtung mittels Zapfen Klemmhebel schwenkbar
gelagert sind, die nachstellbare Klemmbacken und an ihren anderen Enden je eine
Rolle tragen, die an je einer Schrägfläche eines Druckzylinders anliegen, in dem
der Oberteil des als Hohlkolben ausgebildeten Kupplungsgehäuses und zwischen diesem
und der Innenwand des Druckzylinders ein sich gegen die Lagerstelle der Gleithülse
abstützender Ringkolben angeordnet ist, wobei die Kolben pneumatisch, hydraulisch
oder vom Betriebsmedium beaufschlagt werden.
-
Bei allen Lösungen ist damit die Anordnung so getroffen, daß bei einer
Verstärkung des inneren Druckes im Kupplungsgehäuse und einer stärkeren Trennkraft
zwischen dem Rohrstutzenende und der Kupplung die Anpressung der Klemmbacken entsprechend
verstärkt und damit die Halterung der Kupplung erhöht wird. Ein weiteres Merkmal
der Erfindung besteht darin, daß die Klemmbacken aus deformierbarem Material bestehen.
-
In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen
Ventilschnellkupplung schematisch dargestellt. Es zeigt A b b. 1 eine frei bewegliche
Ventilschnellkupplung in entkuppeltem Zustand, A b b. 2 eine Ventilschnellkupplung
nach A b b.1 in angeschlossenem Zustand, A b b. 3 eine ortsfeste Ventilschnellkupplung
in entkuppeltem Zustand, A b b. 4 eine Ventilschnellkupplung nach A b b. 3 in angeschlossenem
Zustand, A b b. 5 eine pneumatisch betätigte Ventilschnellkupplung getrennt vom
Gegenanschluß und A b b. 6 eine Ventilschnellkupplung nach A b b. 5 in gekuppeltem
Zustand.
-
In den Abbildungen ist 1 das Gehäuse der Ventilschnellkupplung mit
einem Anschluß 2 für den Zuleitungsschlauch. Es enthält ein federbelastetes Rückschlagventil
3. Diesem ist ein Druckteller 4 vorgeschaltet, welcher zur Verstärkung des
Abdichtungsdruckes auch als Stufenkolben mit einer Zubrinamanschette 5 zu seiner
Abdichtung ausgestaltet sein kann.
-
6 ist ein Dichtungsring zur Abdichtung der Verbindungsstelle mit dem
Gegenanschluß nach außen hin, welcher von einer Ringnut in dem Stufenkolben aufgenommen
wird. Diese Ringnut ist mit einer Ausnehmung 7 nach Art einer Hinterdrehung versehen.
Die Dichtung soll die Stirnfläche ihrer Aufnahme überragen. damit ihr auch bei Schrägstellung
der Kupplung zum Gegenanschluß durch elastische Verformung eine Ausweichmöglichkeit
gegeben ist, die stets zu einer zuverlässigen Abdichtung nach außen hin führt. Die
Dichtung kann zu diesem Zweck in gleicher Weise auch in der Stirnfläche des Kupplungsgehäuses
aufgenommen werden.
-
Das Kupplungsgehäuse ist von einer Gleithülse 8 mit zwei einander
gegenüberliegenden Lagerstellen 9
zur Aufnahme von Zapfen 10 umgeben. Auf
diesen Zapfen sind Klemmhebel 11 schwenkbar gelagert, welche an ihren freien
Enden mit Klemmbacken 12
versehen sind. Diese bestehen vorteilhaft aus relativ
weichem Material und sind in an sich bekannter Weise einstellbar, um die Kupplung
größeren Abweichungen in den Abmessungen der Gegenanschlüsse anpassen und/oder Abnutzungen
der Klemmbacken ausgleichen zu können.
-
Bei den mechanisch betätigten Kupplungen nach A b b. 1. bis 4 sind
zwei Spannhebel 13 ebenfalls um die Zapfen 10 verschwenkbar angeordnet. An
ihren äußeren Enden sind über die Bolzen 14 Übertragungshebel 15 angelenkt, die
mit Rollen 16 versehen sind und die zusammen mit den Spannhebeln 13
Schubkurbeln
13,15 bilden. Diese Rollen stützen sich auf einen Konus 17 ab, wobei das Anliegen
der Rollen durch eine zwischen dem Konus und den Lagerstellen 9 gespannte
Feder 18 gesichert wird. Eine Feder 20 sorgt dafür, daß auch die Klemmhebel
11 ständig auf den Rollen anliegen.
-
Die Einstellung des günstigsten Ventilhubes wird vorteilhaft durch
Verstellen des Konus auf dem Kupplungsgehäuse ermöglicht, indem dieser beispielsweise
als Gewindering axial verstellbar auf diesem aufgeschraubt wird.
-
Bei der frei beweglichen Kupplung nach den A b b. 1 und 2 sind die
Spannhebel 13 gleichzeitig zu Betätigungshandgriffen 21 ausgestaltet. Bei ortsgebundenen,
fest anzubringenden Kupplungen wie nach A b b. 3 und 4 werden die Spannhebel 13
durch Kurbeln 22 betätigt, welche um ortsfeste Zapfen 23
drehbar sind.
Zur Sicherung eines beiderseits gleichzeitigen Zangenschlusses wird ein Gleichlauf
der beiden Kurbeln durch die Koppelglieder 24 und 25 bewirkt.
-
Das Kupplungsgehäuse der pneumatisch betätigten Kupplung nach A b
b. 5 und 6 ist an seiner äußeren Stirnfläche zu einem Zwischenkolben 26 ausgestaltet,
der in einem der Gleithülse 8 zugehörenden Ringkolben 27 geführt ist. Dieser Ringkolben
gleitet in dem zylindrischen Teil 28 einer Kammer für das Druckmittel, welche stirnseitig
mit schiefen Ebenen 29 oder auch kegelförmig ausgebildet ist. Die Klemmhebel 11
sind in diesem Fall selbst Rollenträger. Ihre Rollen 30 werden durch die Zugfeder
19 gegen die schrägen Gleitflächen 29 angedrückt. Ein Ventil
31
dient zum Füllen der Druckkammer, ein solches 32 zum Entleeren derselben.
-
Die Arbeitsweise der frei beweglichen, handbetätigten Kupplung nach
A b b. 1 und 2 ist folgende: Das Kupplungsgehäuse wird mit seiner stirnseitigen
Dichtung unter gleichzeitigem Zusammenpressen der Zangenhebel an dem Gegenanschluß
angesetzt. Hierbei werden die Rollen 16 derartig zwischen den Konus 17 und die Klemmhebel
11 gedrückt, daß sich das Kupplungsgehäuse unter Verformung der Dichtung
6 gegen den Gegenanschluß verschiebt und zugleich die Klemmbacken 12 kraftschlüssig
mit der Wandung des Gegenanschlusses verbunden werden.
Bei fortschreitendem
Zusammendrücken der Betätigungshandgriffe wird unter Fortsetzung der Bewegung des
Kupplungsgehäuses das Rückschlagventil in diesem durch den Druckteller geöffnet,
so daß das unter Druck stehende Füllgut abfließen kann. Die Schubkurbeln sind so
ausgelegt, daß ihre Rollen in der Anschlußstellung hinter der Totpunktlage stehen
und die Kupplung deshalb durch reine Zugeinwirkung nicht geöffnet werden kann. Das
Füllgut hinter dem Druckteller verstärkt den Dichtungsdruck nach außen hin und wirkt
als Gegendruck über das Kupplungsgehäuse auf den Konus 17, die Rollen 16 und die
Klemmhebel 13 auf die Klemmbacken 12 derart, daß sich der Konus, den Anpreßdruck
der Klemmbacken dauernd verstärkend, so lange in Richtung auf Trennung vom Gegenanschluß
bewegt, bis dieser Druck im Gleichgewicht mit dem Anpreßdruck des Dichtungsrings
6 ist. Der Öffnungshub des Ventiltellers ist dabei so vorgesehen, daß bei diesem
druckausgleichenden Verriegelungsvorgang noch ein ausreichender Durchgangsquerschnitt
freigegeben wird.
-
Das Abkuppeln kann nur durch Verschwenken der Betätigungshandgriffe
von Hand nach außen geschehen, wodurch Gewähr dafür gegeben ist, daß die Kupplung
nicht ungewollt, z. B. durch Zug am Füllschlauch, gelöst werden kann. Umgekehrt
ist es auch nicht möglich, das Füllventil zu öffnen, wenn keine mechanische Verbindung
mit einem Gegenanschluß besteht. Die weiteren Vorgänge des Entkuppelns spielen sich
in umgekehrter Reihenfolge ab als beim Kuppeln. Dabei werden die Kupplungsglieder
durch die Federn 18 und 19 wieder in ihre Anschlußstellung zurückgeführt.
-
Die ortsfest zu verwendenden Ausführungen nach A b b. 3 und 4 sind
in erster Linie dafür gedacht, Behälter gleicher Größe, bei denen sich die Anschlußstutzen
ihrer Füllventile in gleicher Höhe über dem Boden befinden, besonders schnell anzuschließen.
Die Behälter brauchen zu diesem Zweck mit dem Anschlußstutzen ihrer Ventile nur
gegen die Kupplung angedrückt zu werden. Dabei werden zunächst die Kurbeln 22 um
ihre Lagerzapfen 23 nach hinten gedreht und dabei über die Spannhebel, Rollen und
Klemmhebel die Klemmbacken mit der Außenwandung des Anschlußstutzens vom Flaschenventil
so verbunden, wie dieses bei der frei beweglichen Kupplung durch Betätigung der
Handhebel erfolgt. Anschließend daran vollzieht sich dann der weitere Kupplungsvorgang
bei weiterem Anschieben des Behälters genau wie bei der frei beweglichen Kupplung.
-
Zum Lösen der Kupplung muß nur der Behälter von der Kupplung hinweg
bewegt werden. Hierdurch werden zunächst die beiden Kurbeln 22 wieder nach vorn
verschwenkt und dabei die Spannhebel 13 nach außen bewegt, bis die Klemmwirkung
aufgehoben ist und der Behälter leicht entfernt werden kann.
-
Bei der pneumatisch, hydraulisch oder durch das Betriebsmedium betätigten
Kupplung nach A b b. 5 und 6 erfolgt das Anschließen durch Öffnen des Ventils 31.
Das in die Kammer einströmende Druckmittel wirkt gleichzeitig auf das zum Zwischenkolben
26 ausgestaltete Kupplungsgehäuse und den Ringkolben 27, der sich gegen die Lagerstellen
9 der Gleithülse abstützt. Der Rückdruck beider Kolben wirkt auf die Wandung der
Druckkammer und verschiebt diese mit ihren schrägen Gleitflächen vom Gegenanschluß
hinweg. Hierdurch werden die Klemmhebel 11 über die Rollen 30 gespreizt und bewirken
mittels der Klemmbacken eine feste Verbindung mit dem Gegenanschluß.
-
Daraufhin wird das Kupplungsgehäuse durch den auf sein Kolbenende
wirkenden Druck weiterhin an diesen herangeführt, bis - genau wie bei den mechanisch
betätigten Ausführungen - das Rückschla2ventil 3 unter gleichzeitiger Abdichtung
der Verbindung nach außen hin mittels der Dichtung 6 geöffnet wird und die Füllung
beginnt.
-
Auch hier wirken alle auf Trennung der Kupplung gerichteten Kräfte
durch Zugeinwirkung von außen her oder durch Ansteigen des Fülldruckes über den
Kolben 26 und das in der Druckkammer enthaltene Druckmittel weiterhin spreizend
auf die Klemmhebel 11 und verstärken den Anpreßdruck der Klemmbacken dementsprechend.
Darüber hinaus hat diese Kupplung den sonst bei hydraulisch oder mechanischer Betätigung
üblichen Maulbügelausführungen gegenüber noch den Vorteil der einseitigen Anschlußmöglichkeit
an dem Gegenanschluß.
-
Zum Abkuppeln ist nur das Ventil 32 zu betätigen. Bei Öffnen desselben
entweicht das Druckmittel, und der Vorgang vollzieht sich bis zur Rückführung der
Klemmhebel durch die Feder 19 in ihre Ausgangsstellung in umgekehrter Reihenfolge.