DE29613134U1 - Drehdurchführung - Google Patents

Description

-1 -

Beschreibung Drehdurchführung

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für die Übertragung von gasförmigen und/oder flüssigen Fluiden, insbesondere zum Befüllen von Fahrzeug-Gastanks.

Mit derartigen Drehdurchführungen soll eine sichere und schnell anschließbare Übertragung eines Fluids von einer Druckquelle, beispielsweise von einer Betankungsanlage aus zu einem Fahrzeug erreicht werden. Besonders wichtig ist hierbei die einfache, problemlose Bedienbarkeit, so daß auch bei ungünstigen Bedingungen, wie bei hohen Betankungs- und Anschlußdrücken von 200 bar und mehr eine problemlose Handhabung ermöglicht wird, insbesondere im Zusammenwirken mit Schnellanschlußkupplungen.

Eine derartige Schnellanschlußkupplung ist in der EP-A-O 340 des Anmelders beschrieben, wobei die Schnellanschlußkupplung ein Gehäuse mit einem Fluideinlaß und einem Fluidauslaß aufweist, sowie mehrere Ventile vorgesehen sind, um eine sichere Abdichtung der Schnellanschlußkupplung bis zur vollständigen Herstellung der Verbindung zu gewährleisten. Diese Ventile werden dabei nach Ansetzen der Schnellanschlußkupplung durch Drehen eines Steuerungshebels in einer bestimmten vorgegebenen Reihenfolge geschaltet, wobei zuerst durch das Aufschieben der Schnellanschlußkupplung an einen Anschlußnippel das Auslaßventil geöffnet wird, dann bei weiterer Bewegung des Steuerungshebels die als Verriegelungselemente dienenden Spannzangen geschlossen werden und schließlich das Einlaßventil geöffnet wird. Der Steuerungshebel ist hierbei über eine Exzenterwelle mit der Schiebehülse für die Beaufschlagung der Spannzangen und mit einem Dichtkolben in Eingriff, der auch den Fluideinlaß nach erfolgtem Anschluß der Steckkupplung freigibt. Zudem ist ein Entlüftungsventil vorgesehen, das den Druckabbau vor Abnehmen der Steckkupplung ermöglicht, so daß selbst bei hohen Drücken keine Rückstoßgefahr besteht.

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996

-2-

Obwohl hierdurch eine besonders sichere Anschlußmöglichkeit geschaffen wird, kann der Anschluß dieser Kupplung bei großen Durchlaßquerschnitten (&zgr;. B. der Busbetankung) aufgrund von Verdrillungen (Tordierung) des Anschlußschlauches relativ kraftaufwendig sein. Zudem kann beim Aufstecken der Kupplung der Steuerungshebel dadurch in eine ungünstige Lage, z. B. nach unten weisend gelangen, so daß eine Einhand-Bedienung kaum möglich ist.

Zum Ausgleich dieser Tordierung einer Fluidleitung, insbes. eines Anschlußschlauches ist bereits aus der DE-U-92 17 444 ein Drehgelenk mit Ausgleich der Axialkräfte bekannt. Zum selbsttätigen Ausgleich verdrillter Schlauchleitungen, insbesondere von Hochdruckschläuchen in der Reinigungstechnik ist in der DD 229 760 Al ein ähnliches Drehgelenk beschrieben. Hierbei ist das Drehgelenk bzw. die Drehdurchführung mit einem hydraulischen Kraftausgleich versehen, wobei das Druckmedium durch Eindringen in eine Stoßfuge der beiden Kupplungshälften eine axiale Kraft erzeugt. Zugleich ist in einer Kupplungshälfte ein Kompensationsraum mit einem radialen Bund ausgebildet, der eine gleich große Kraft in Gegenrichtung erzeugt. Dadurch sind die beiden Kupplungshälften schwimmend in der Druckflüssigkeit gelagert, da zwischen den sich gegenüberstehenden, relativ zueinander drehbaren Stirnseiten der beiden Kupplungshälften Flächengleichheit herrscht. Die hier vorgeschlagene drehbare Rohrkupplung ist jedoch lediglich in eine Leitung zwischengeschaltet, wobei jeweils an dem Drehgelenk und schlauchseitig entsprechende Anschlüsse, wie Überwurfmuttern und dgl. vorgesehen sein müssen.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehdurchführung, insbesondere zum Einsatz in einer Schnellanschlußkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine sichere und besonders einfache Handhabung ermöglicht.

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996

-3-

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehdurchführung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ünteransprüche.

Die vorgeschlagene Drehdurchführung eignet sich insbesondere für den Einsatz bei einer Schnellanschlußkupplung, wobei sich eine besonders einfache Bauweise ergibt, da die Drehdurchführung in die Schnellanschlußkupplung integriert ist. Insbesondere für die bevorzugte Ausführungsform zur Befüllung von Fahrzeug-Gastanks wird somit beim Anschluß bzw. beim Lösen der Schnellanschlußkupplung ein Verdrillen des Anschlußschlauches und einer bevorzugt vorgesehenen Gas-Rückführleitung sicher vermieden. Letztere ist insbesondere aus Umweltschutzgründen wichtig, da bei den heute gebräuchlichen Anschlußkupplungen bei jedem Füllvorgang ein erhebliches Gasvolumen verlorengeht, das beim An- bzw. Abkuppeln entweichen kann.

Insbesondere wird durch das einfache, in Torsionsrichtung kraftfreie Aufsetzen auch vermieden, daß der Gegenanschluß bzw. die Verriegelungselemente und zugehörige Dichtungen durch übermäßige Kraftanwendung oder "schiefes" Aufsetzen beschädigt werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß sich die vorgeschlagene Drehdurchführung für verschiedene Kupplungen oder Anschlüsse eignet. Insbesondere als Nachrüstteil kann die Drehdurchführung auch als gesondertes Bauteil ausgebildet sein.

Durch die bevorzugt in eine Schnellanschlußkupplung integrierte Drehhülse mit wenigstens einem Durchlaß zu einem Druckausgleichsraum wird somit eine vollständige Drehbeweglichkeit der Schnellanschlußkupplung relativ zum Anschlußschlauch bei jedem Druckniveau erreicht, so daß eine Verdrillung des Anschlußschlauches und der dazu parallelen Leitung, bevorzugt einer Gas-Rückführleitung vermieden wird. Hierdurch ist die relative Verdrehbarkeit zueinander gewährleistet, so daß die Schnellanschlußkupplung jeweils in der gleichen Lage angeschlossen werden kann. Bevorzugt ist hierbei der Druckausgleichsraum so bemessen, daß ein exakter

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996

-4-

Axialkraftausgleich auftritt, also die effektive Stirnfläche des Druckausgleichsraumes einer gegenüberliegenden Stirnfläche der Drehhülse entspricht. Hierdurch wird auch eine Verpressung der Kontaktflächen der Axiallagerung der Drehhülse vermieden. Diese Axiallagerung wird im allgemeinen durch reibungsarme Kunststoffscheiben gebildet, so daß gerade bei hohen Drücken eine Druckentlastung bzw. Kraftausgleich zur Vermeidung von übermäßigen Verschleiß erfolgen sollte.

Die bevorzugt vorgesehene Gas-Rückführleitung ist dabei einlaßseitig an der Steckanschlußkupplung an einem mit der Drehhülse verbundenen Deckel angeschlossen, so daß bei einer Verdrehung der Schnellanschlußkupplung der Anschlußschlauch für das Druckmedium und die Gas-Rückführleitung immer parallel zueinander bleiben, also sich selbst bei mehreren Umdrehungen der Fluidleitung somit nicht gegeneinander verdrillen können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Hierin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schnellanschlußkupplung mit einer integrierten Drehdurchführung, wobei die Schnellanschlußkupplung im Längs-Halbschnitt und in angeschlossener Stellung an einen Anschlußnippel dargestellt ist.

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Drehdurchführung 10 zum Einsatz zusammen mit einer Schnellanschlußkupplung 1 dargestellt, die an einen hier links angedeuteten Anschlußnippel 30 angekuppelt ist. Die Schnellanschlußkupplung 1 weist ein rohrförmiges Gehäuse 11 mit mehreren miteinander verschraubten Gehäuseteilen 11', 11" und 11"' auf, wobei hier die rechte Stirnseite als Einlaß 12 dient und die linke Stirnseite als Auslaß 13 für die Weiterleitung des zu übertragenden Fluids an den Anschlußnippel 30. Der Einlaßbereich 12 zu dem Gehäuse 11 weist einen Anschlußadapter 14 auf, der auf das hier rechte Gehäuseteil 11' aufgeschraubt

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996

-5-

und über Dichtungen 24a gegen eine Drehhülse 24 einer Drehdurchführung 10 abgedichtet ist. Die Drehhülse 24 weist an ihrem rechten Ende ein Gewinde 24b auf, an das eine Fluidleitung 12' zur Zuführung des zu übertragenden Fluids angeschlossen werden kann. Der Anschlußadapter 14 mit eingesetzter Drehhülse 24 kann hierbei in Anpassung an das zu übertragende Fluid, insbesondere an die jeweils gewünschten Zuführdruckwerte, Durchlaßquerschnitte usw. entsprechend gestaltet sein.

Auf der dem Anschlußadapter 14 gegenüberliegenden Auslaß 13 sind mehrere, in Rohrform angeordnete, längliche Spannzangen 15 vorgesehen, die kurz vor dem Aufstecken auf den Anschlußnippel 30 radial nach außen aufgespreizt sind. Die länglichen Spannzangen 15, von denen um das hier linke Gehäuseteil 11''' herum wenigstens drei, im allgemeinen sechs derartiger Spannzangen 15 angeordnet sind, sind an ihrem hier rechten Ende an einer Ringnut 11a des Gehäuseteils 11"' eingehängt und dabei durch eine Ringfeder 16 vorgespannt, so daß die Spannzangen radial nach außen aufgespreizt werden können. An dem hier linken äußeren Ende mit nach innen abgekröpften Flächen weisen die Spannzangen 15 jeweils korrespondierend zu einem nutförmigen Anschlußprofil des Anschlußnippels 30 ausgebildete formschlüssige Eingriffsprofile 17 auf.

Um die Spannzangen 15 herum ist eine äußere, zum Anschlußnippel hin verjüngte Schiebehülse 18 vorgesehen, die an dem zylindrischen Außenmantel des hier mittleren Gehäuseteils H'' geführt ist und mit einer Druckfeder 19 in Richtung vom Anschlußnippel 30 weg vorgespannt ist. Die Druckfeder 19 stützt sich hierbei an einen Abstützring 20 und einer Abstufung des Gehäuseteils 11'' ab und schiebt somit die Schiebehülse 18 zu einem Steuerungs- oder Betätigungshebel 50 mit einer Exzenterwelle 51 hin. Deren Aufbau ist im eingangs genannten Stand der Technik näher beschrieben, so daß hier auf eine weitere Erläuterung verzichtet werden kann. Es sei lediglich noch erwähnt, daß an der zum Auslaß 13 hin gelegenen, inneren Umfangsflache des Gehäuseteils 11" ein Dichtkolben 22 geführt

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996

-6-

ist, der an seiner vorderen Stirnseite eine konische Dichtfläche 23 zur Anlage an einem Dichtring des Anschlußnippels 30 aufweist, so daß das im wesentlichen entlang der Zentralachse der Schnellanschlußkupplung 1 strömende gasförmige und/oder flüssige Fluid nicht nach außen hin austreten kann.

Weiterhin ist am Dichtkolben 22 ein Auslaßventil 25 vorgesehen, das mittels eines Dichtringes als Ventilsitz 26 gegenüber dem Dichtkolben 22 in geschlossener Stellung abdichtet. Dieses Auslaßventil 25 ist hierbei von einer Druckfeder 28 beaufschlagt, die mittels eines Einsatzes 27 geführt ist. Durch dieses Auslaßventil 25 wird sichergestellt, daß in der hier nicht dargestellten abgekuppelten Position bzw. bis kurz vor dem Anschluß der Schnellanschlußkupplung 1 an den Anschlußnippel 30 das durch den Anschlußadapter 14 bzw. Drehhülse 24 zugeführte Fluid nicht ausströmen kann. Gegenüber dem Auslaßventil 25 ist ein Ringkolben 29 angeordnet, der beim Abkuppeln der Schnellanschlußkupplung 1 von dem Anschlußnippel 30 mit dem Einsatz 27 zusammenwirkt, wobei letzterer beim Abkuppeln entlang der Anschlußnippel-Achse verschoben wird und zusammen mit einer Abstufung des Einsatzes 27 ein Entlüftungsventil 35 bildet. Das Entlüftungsventil 35 wird hierbei durch Verschwenken des Steuerungshebels 50 betätigt, da die Exzenterwelle 51 in den Ringkolben 29 eingreift.

Wie aus der hier dargestellten Anschlußstellung der Schnellanschlußkupplung 1 ersichtlich ist, wird beim Aufstecken der Schnellanschlußkupplung 1 auf den Anschlußnippel 3 0 das Eingriffsprofil 17 der Spannzangen 15 mit dem Anschlußnippel 30 in Eingriff gebracht. Durch Betätigung (Verschwenken um ca. 180°) des Steuerungshebels 50 in die hier gezeigte Position wird die Schiebehülse 18 über die Spannzangen 15 geschoben und diese somit verriegelt. Die Schiebehülse 18 kann dabei zur Vermeidung von Beschädigungen angrenzender Fahrzeugteile mit einer Ummantelung 18a aus Gummi oder Kunststoff versehen sein. Bei Druckbeaufschlagung (Beginn des BetankungsVorganges) wird der Dichtkolben 22 auch unter Wirkung der Feder 28 nach links

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et coi. 1. August 1996

-7-

verschoben und zudem der Druck auf eine relativ große Stirnfläche des Dichtkolbens 22 wirkt. Bei Anlage an der Dichtfläche 23 wird unter Verschiebung des Dichtkolbens 22 zudem der Ventilsitz 26 am Dichtkolben 22 und damit das Auslaßventil 25 geöffnet. Dabei hat das Eingriffsprofil 17 an dem korrespondierend ausgebildeten Anschlußprofil des Anschlußnippels 3 0 bereits eingegriffen, wobei durch die Axialbewegung der Schiebehülse 18 diese über die radial äußeren Enden der Spannzangen 15 greift, so daß diese in ihrer Eingriffsstellung am Anschlußnippel 30 formschlüssig gehalten werden.

Zum Lösen der Schnellanschlußkupplung 1 und damit dem Zurückführen der hier dargestellten Anschlußstellung in die Öffnungsstellung wird die Schiebehülse 18 nach Verdrehen des Steuerungshebels 50 von der Druckfeder 19 zurückgeschoben. Nach einem kurzen Weg können die Spannzangen 15 sich wieder radial nach außen aufspreizen. Da vorher der Fluiddruck unterbrochen wurde (z. B. durch Schließen des Betankungsventils), wird zudem der Dichtkolben 22 hier nach rechts zum Einlaßbereich 12 hin verschoben, sowie das Auslaßventil 25 am Ventilsitz 26 geschlossen. Zum Einlaßbereich 12 hin ist weiterhin ein Einlaßventil 45 mit einem zugeordneten Ventilsitz 46 zentral im Gehäuse 11 bzw. dem Gehäuseteil 11' der Drehdurchführung 10 angeordnet. Das Einlaßventil 45 ist ebenfalls durch den Steuerungshebel 50 und seine Exzenterwelle 51 durch den Eingriff in den Ringkolben 29 axial verschiebbar. Der Ringkolben 29 verschiebt in der gezeigten Anschlußstellung einen Ventilschieber 47 in die Öffnungsstellung, so daß das vom Eingangsbereich 12 zuströmende Fluid um einen den Ventilschieber 47 umgebenden Strömungskörper 47 zum Auslaßende 13 hin fließen kann.

Bei Fluidzufuhr durch den Eingangsbereich 12 liegt an der hier nach links zeigenden Stirnseite 43 der Drehhülse 24 Druck an, so daß sich multipliziert mit der Fläche der Stirnseite 43 bei hohen Druckwerten eine beachtliche Axialkraft auf die Drehhülse

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et co!. 1. August 1996

-8-

24 ergeben würde. Hier ist jedoch innerhalb der bevorzugt in die Schnellanschlußkupplung 1 integrierten Drehdurchführung 10 mit Drehhülse 24 wenigstens ein Durchlaß 24c zu einem Druckausgleichsraum 44 vorgesehen. Der Durchlaß 24c ist bevorzugt als Radialbohrung ausgebildet, während der Druckausgleichsraum 44 als absatzartiger Bund zwischen einer diesbezüglichen Abstufung an der Drehhülse 24 und dem Anschlußadapter 14 ausgebildet ist. Der Druckausgleichsraum 44 wird hierbei durch die beiden Dichtungen 24a abgedichtet. Der Druckausgleichsraum 44 weist dabei entlang seines ringförmigen Absatzes die gleiche effektive Ringfläche auf wie die Stirnseite 43 der Drehhülse 24. Hierdurch ist bei jedem Druckwert die Drehhülse 24 axialkraftfrei. Hierdurch werden die zur axialen Festlegung der Drehhülse 24 erforderlichen Axiallager 48 nicht verpreßt, wobei in bevorzugter Weise eine der Axiallagerscheiben 48 auch in dem Druckausgleichsraum 44 angeordnet sein kann.

Wie oben erwähnt, wird beim Abkuppeln der Schnellanschlußkupplung 1 das Entlüftungsventil 35 durch die Exzenterwelle 51 und den Ringkolben 29 geöffnet. Hierdurch strömt noch anstehendes Druckmedium über einen Ringraum 36 zu einer Entlüftungsbohrung 37, die parallel zu der zentralen Fluidpassage ( durch die Ventile 45, 35 und 25 hindurch) entlang dem Gehäuseteil 11' der Drehdurchführung 10 verläuft. Die Entlüftungsbohrung 37 zu einer zweiten Leitung 42 hin mündet in einen Ringraum 38, der von einem Deckel 39 umgrenzt ist. Der Deckel 39 ist dabei mit einem Querstift 40 ( oder Querschraube) drehfest mit der Drehhülse 24 verbunden. Der Ringraum 38 ist über zwei Ringdichtungen 41 gegenüber dem Gehäuse 11 bzw. dem Anschlußadapter 14 abgedichtet. An den mit der Drehhülse 24 mitdrehenden Deckel 39 und den angrenzenden stationären Gehäuseteil 11' der Drehdurchführung 10 ist als zweite Leitung 42 eine Gas-Rückführleitung angeschlossen, so daß die Gas-Rückführleitung 42 und die an dem Gewinde 24b angeschlossene Fluidleitung 12' immer zumindest weitgehend parallel zueinander verlaufen und sich somit nicht verdrillen können.

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et coi. 1. August 1996

-9-

Es sei darauf hingewiesen, daß die hier in die Schnellanschlußkupplung 1 integrierte Drehdurchführung 10 auch als gesondertes Bauteil ausgebildet sein kann, insbes. als Nachrüstteil für vorhandene Kupplungen. Hierbei würde die Drehdurchführung 10 für die beiden Leitungen 12' und 42 etwa entlang der Linie D-D enden, wobei dann das gegenüber der Drehhülse 24 liegende Gehäuseteil 11' mit einem Leitungsanschluß ähnlich dem Anschlußgewinde 24b versehen wäre. Die zweite Leitung 42 könnte hierbei ähnlich wie die Entlüftungsbohrung entlang oder direkt in dem Gehäuseteil 11' geführt sein.

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996

Claims (11)

-1 Ansprüche

1. Drehdurchführung für die Übertragung von gasförmigen und/oder flüssigen Fluiden, insbesondere zum Befüllen von Fahrzeug-Gastanks mit einem Gehäuseteil und einer relativ dazu verdrehbar gelagerten Drehhülse, die mit einer ersten Fluidleitung verbunden ist und wenigstens einen Durchlaß zu einem Druckausgleichsraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuseteil (H') der Drehdurchführung (10) eine zumindest weitgehend parallel zur Drehhülse (24) ausgerichtete, zweite Leitung (42) angeschlossen ist.

2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (24c) in der Drehhülse (24) als Radialbohrung ausgebildet ist.

3. Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsraum (44) die gleiche effektive Fläche wie eine gegenüberliegende Stirnfläche (43) der Drehhülse (24) aufweist.

4. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckausgleichsraum (44) wenigstens eine Axiallagerscheibe (48) angeordnet ist.

5. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsraum (44) von zwei voneinander beabstandeten Dichtungen (24a) abgegrenzt ist.

6. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsraum (44) umfangsseitig von einem am

WE 26060DE PA Kahler Käck Rener et col. 1. August 1996

-2-

Gehäuseteil (H') befestigten Anschlußadapter (14) umgrenzt ist.

7. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel (39) am Einlaßbereich (12) der Drehhülse (24) mit dieser mitdrehend verbunden ist.

8. Drehdurchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (42) als Gas-Rückfuhrleitung ausgebildet ist und an dem Deckel (39) angeschlossen ist.

9. Drehdurchführung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (39) einen Ringraum (38) umschließt, der mit einer Entlüftungsbohrung (37) in Verbindung steht.

10. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (39) mittels eines Querstiftes (40) mit der Drehhülse (24) verbunden ist.

11. Drehdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehhülse (24) im Einlaßbereich (12) einer Schnellanschlußkupplung (1) angeordnet ist.

WE 26060DE PA Kahler Käck Fiener et col. 1. August 1996