DE60031842T2

DE60031842T2 - Automatische, leckfreie rohrkupplung

Info

Publication number: DE60031842T2
Application number: DE60031842T
Authority: DE
Inventors: Lorney Joseph Pembroke ROSE; Anthony Joseph Francis Pembroke CORRIVEAU; Alan Kirk Petawawa DOBBS
Original assignee: Med Eng Systems Inc
Current assignee: Allen Vanguard Technologies Inc
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2020-04-08
Also published as: CA2366968A1; US20020024216A1; US6547284B2; CA2366968C; US6302147B1; EP1169598A1; AU3798600A; DE60031842D1; WO2000061986A1; WO2000061986B1; EP1169598B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsleitungs-Kupplungsvorrichtung, die ein gleichzeitiges Ankuppeln oder Abkuppeln von Paaren von Flüssigkeitsleitungen im wesentlichen ohne den Verlust von Prozessflüssigkeit oder das Einbringen von Luft oder Umgebungsflüssigkeit erlaubt und die bei dem Anlegen einer vorgegebenen Zugkraft automatisch abkuppelt.
Hintergrund der Erfindung
Es ist wünschenswert, eine Einrichtung zum Ankuppeln und Abkuppeln von Flüssigkeitsleitungen, wie z. B. Schläuche, zu haben, die kein Entleeren der Schläuche vor einem Ankuppeln benötigt und kein Risiko eines Flüssigkeitsverlustes hat. Darüber hinaus ist es wünschenswert, eine Einrichtung zum Ankuppeln von Flüssigkeitsleitungen ohne Einführen von Verschmutzungen, wie z. B. Umgebungsflüssigkeiten und Luft, in die Prozessflüssigkeit zu haben. In Situationen, in welchen es vorhersehbar ist, dass es notwendig sein könnte, die Flüssigkeitsleitungen sehr schnell abzukoppeln, oder unter Umständen, die eine Verwendung einer manuell betätigten Lösung verhindern, ist es wünschenswert, eine Einrichtung zum Lösen der Flüssigkeitsleitungen durch das Anbringen einer Zugkraft an den Flüssigkeitsleitungen von vorgegebener Höhe zu haben, vorzugsweise ohne ein Schädigen der Leitungen oder der Kupplung, und in einer Weise, die ein rasches Wiederankuppeln ohne die Notwendigkeit einer vorherigen Reparatur erlaubt. Ein solches Abkuppeln sollte ohne ein Flüssigkeitsleck aus den Leitungen auftreten.
Solche Schnellverbindungs-/Schnelllöse-Trockenbruch-Verbinder sind besonders wünschenswert zur Verwendung mit flüssigkeitszirkulierenden persönlichen Tem peraturhaltesystemen, insbesondere, wenn solche Vorrichtungen von Piloten oder Fahrern von Fahrzeugen verwendet werden, aus denen ein schnelles Aussteigen, möglicherweise gefolgt von einer Wiederverbindung notwendig werden kann.
Eine Vielzahl von lösbaren Flüssigkeitsleitungs-Kupplungssystemen ist im Stand der Technik bekannt. Viele solcher Einrichtungen verwenden federgespannte, Kugelventile, die den Verlust von Prozessflüssigkeit beim Abkuppeln reduzieren können. Solche Systeme sind aus dem US-Patent 4,105,046 von Sturgis und dem US-Patent 5,092,364 von Mullins bekannt, wobei beide lösbare Flüssigkeitskupplungen beschreiben. Jedoch bieten Systeme dieses Typs keine Einrichtung zum im wesentlichen Verhindern des Eindringens von Verschmutzungen, wie z. B. Luft oder Umgebungsflüssigkeit, in die Prozessflüssigkeit beim Ankuppeln. Dies ist der Fall, weil die federgespannten Kugeltypventile keine Einrichtung zum Abstoßen von potentiell verschmutzenden Materialien von der Ventiloberfläche vor einem Verbinden haben.
Das US-Patent 4,794,937 von Hoffman beschreibt eine Steckerverbindungs-Stopfenkupplung, die zum Anwenden in Hochdrucksystemen ausgebildet ist. Die Ausgestaltung dieser Kupplung macht die Verwendung einer Dichtung notwendig, die in die Kupplungsvorrichtung eingelassen ist und bietet keine Einrichtung zum Abstoßen von Umgebungsflüssigkeiten oder Luft vor einer Ankupplung.
Die meisten Flüssigkeitskupplungssysteme sind nicht eingerichtet, um eine schädigungsfreie Trennung der Verbinderenden bei der Anwendung einer Zugkraft zu ermöglichen, wenn ein manueller Lösemechanismus nicht betätigt wurde. Dies kann aufgrund eines Bruchs der Leitung, wenn eine Nottrennung notwendig ist, in dem Verlust von signifikanten Mengen von Prozessflüssigkeit resultieren. In Situationen, in welchen die Prozessflüssigkeit potentiell gefährlich ist, kann dies zu einer großen Gefahr führen. Sollte darüber hinaus eine Trennung nicht unter Bedingungen auftreten, in denen es notwendig ist, kann die Vorrichtung, durch die eine Flüssigkeit zirkuliert, nach hinten oder in die Flüssigkeitsquelleneinrichtung gezogen werden, was in einer Verletzung oder einem Eigentumsschaden resultiert.
Das US-Patent 5,529,085 von Richards et al. lehrt eine Abreißschlauchkupplung, die ausgestaltet ist, den Verlust an Prozessflüssigkeit beim Trennen der Kupplung zu reduzieren. Diese Ausgestaltung basiert auf dem Brechen von Scherstiften, um ein Lösen der angekuppelten Schläuche zu bewirken. Während somit ein Notlösesystem bereitgestellt wird, ist es kein Schnellverbindungs-/Schnelllösesystem. Darüber hinaus ist eine Ausgestaltung nicht eingerichtet, Umgebungsflüssigkeit und Luft beim Ankuppeln eines Schlauchs abzustoßen.
Die üblichsten kommerziell erhältlichen Typen von Flüssigkeitsschnellverbindern, die den Erfindern bekannt sind, sind diejenigen, die von der „Colder Products Company" aus Minnesota, U.S.A. hergestellt werden. Merkmale dieser Verbinder werden detailliert in den US-Patenten beschrieben mit den Nummern: 4,436,125, 4,541,457, 4,911,655, 5,033,777, 5,052,725, 5,104,158, 5,126,041, 5,494,074, 5,845,943 und D357,307 und D384,712. Einige Verbinder, die von der Colder Products Company hergestellt werden, geben vor, selbstdichtende Ventile zu haben. Jedoch wird aufgrund von Ausgestaltungsfaktoren typischerweise eine wesentliche Menge an Prozessflüssigkeit verloren, wenn diese Ventile abgekuppelt werden, und eine wesentliche Menge an Umgebungsflüssigkeit oder Luft wird beim Ankuppeln in die Prozessflüssigkeit eingebracht. Darüber hinaus ist den Erfindern kein Ventil der Colder Products Company bekannt, das automatisch bei der Anwendung einer vorgegebenen Zugkraft abkuppelt.
Das US-Patent 2,538,259 beschreibt einen Abreißbügel zum Verankern einer Flüssigkeitskupplung an einem relativ festen Objekt, wie z. B. einem Traktor. Deren Bügel erfordert zum Betrieb die Anwesenheit des festen Objekts. Es wird keine Einrichtung zum Abstoßen von Umgebungsflüssigkeiten und Luft während eines Ankuppelns bereitgestellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist somit ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkeitsleitungs-Kupplungsvorrichtung bereitzustellen, die eine schnelle Verbindung und Lösung bei im wesentlichen keinem Einbringen von Umgebungsflüssigkeiten oder Luft in die Prozessflüssigkeit erlaubt.
Dieser Gegenstand wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Flüssigkeitsleitungskupplung gelöst, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 ist eine Draufsicht einer bevorzugten Form einer Kupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem gelösten Zustand;
2 ist eine Seitenansicht der Kupplung der 1;
3 ist eine Endansicht der Kupplung der 1, die die beiden Enden der Kupplung illustriert, die in 2 nebeneinander liegen.
4 ist eine Querschnittsdraufsicht der Kupplung der 1 in einem vollständig gelösten Zustand;
5 ist eine Querschnittsdraufsicht der Kupplung der 1 in einem teilweise gelösten Zustand;
6 ist eine Querschnittsdraufsicht der Kupplung der 1 in einem vollständig verbundenen Zustand;
7 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kupplung der 1, die eine bevorzugte Riegelanordnung in einem vollständig abgekuppelten Zustand zeigt;
8 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kupplung der 7, die eine Riegelanordnung in einem Zwischenzustand gerade vor einer vollständigen Ankupplung oder vollständigen Abkupplung zeigt;
9 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kupplung der 7, die eine Riegelanordnung in ihrem vollständig angekuppelten Zustand zeigt;
10 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kupplung der 7, die eine Riegelanordnung in einem Zwischenzustand zeigt, unmittelbar vor einem Abkuppeln unter Verwendung des manuellen Löseknopfs; und
11 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kupplung der 1, die die Sicherungsvorrichtung in einem vollständig angekuppelten Zustand zeigt, die einer moderaten Zugkraft ausgesetzt ist;
12 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kupplung der 1, die die Riegelanordnung in einem Zwischenzustand zeigt, unmittelbar vor einer vollständigen automatischen Abkupplung;
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht von zwei Hälften der Kupplung gemäß der 1.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung sind ähnliche Merkmale in den Zeichnungen mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. Die Zeichnungen illustrieren eine Doppel- oder Zwillingskupplung zum miteinander verbinden von zwei Paaren von Leitungen oder zum Einsetzen an einem Zwischenpunkt in einem Paar von Leitungen. Es ist anzumerken, dass die Kupplung zur Verwendung als Einzelkupplung in einer Einzelleitung gleich aufgebaut sein kann. In diesem Fall ist ein Strömungsdurchgang oder -kanal entweder nicht vorhanden oder wird nicht verwendet. Die Kupplung kann auch als eine Mehrfachkupplung für eine Gruppe von Leitungen aufgebaut sein.
Bezug nehmend auf 1 bis 3 wird eine bevorzugte Form der Kupplung gemäß der Erfindung illustriert. Somit umfasst die Kupplung 10 erste und zweite Teile 12 und 14, die ausgestaltet sind, um so zusammenzupassen, wie es diskutiert werden wird und so, wie es in dem Querschnitt in 6 illustriert ist.
Jedes der Teile 12 und 14 ist mit Strömungsdurchgangs- oder -kanalanordnungen 16, 18, 20 und 22 ausgestattet. Die Kanäle stellen Strömungsdurchgänge durch die Teile 12 und 14 bereit, aber die Strömung ist unterbrechbar, so wie es diskutiert werden wird.
Jedes der Teile 12 und 14 kann einen Umgehungskanal 23 umfassen, dessen hauptsächlicher Zweck es ist, eine Zirkulation zum Aufrechterhalten einer einheitlichen Temperatur in dem System zu ermöglichen. Wo es nicht notwendig ist, können die Umgehungskanäle einfach blockiert oder entfernt werden. Wo die Kupplung zur Verwendung in einem einzelnen Kanal ausgestaltet ist, ist keine Umgehung vorhanden.
Schlauchstacheln 24, 26, 28 und 30 stellen ein Sichern der jeweiligen Schlauchenden an den Teilen 12 und 14 bereit. Rückklemmen 32 und 34, die jeweils aus identischen Teilen 36 und 38 und 40 und 42 bestehen, werden mittels Befestigungen aneinander gesichert, wie z. B. Schraubenpaaren 44 und 46, um die Leitungsenden sicher an den Schlauchstacheln anzuklemmen. Bei Anwendungen, bei denen die Sicherheit die Verwendung von Schrauben ausschließt, können Stifte oder Nieten verwendet werden.
Die Rückklemmen dienen nicht nur einem Sichern der Leitungen an der Kupplung, sondern können auch eine Belastung zwischen den Schläuchen und den Kanalanordnungen abbauen, um einen Schutzschild über den Umgehungen 23 bereitzustellen und um eine Aufnahme eines thermischen und/oder Drucksensors durch den Wärmeschacht 25 bereitzustellen.
Das Teil 12 umfasst den Riegelstift 138, der beim miteinander Verbinden der Teile 12 und 14 der Kupplung 10, in eine Aufnahmeanordnung 160 (vergleiche 7, die eine Riegelplatte 164 umfasst, eingesetzt wird. So wie es später beschrieben wird, schließt der Riegelstift 138 mit der Riegelplatte 164, um eine Kupplung in einem verbundenen Zustand zu sichern.
Das Teil 14 umfasst eine manuelle Löseanordnung 54, die bei einer Anwendung von Druck auf den Löseknopf 65 bewirkt, dass der Riegelstift 138 von der Riegelplatte 164 entsperrt wird.
Die 4 bis 6 illustrieren die Strömungskanalanordnungen im Detail. So wie bei jedem der Folge von Figuren, ist die Kupplung in einer Doppelausgestaltung zum Einsetzen zwischen zwei Paaren von Leitungsenden gezeigt. Insbesondere illustrieren die Figuren eine Form der Kupplung, die vorzugsweise als ein Teil eines Zufuhr- und Rücklaufsystems verwendet wird, wodurch eine Flüssigkeitszufuhr in einer Richtung durch eine Seite der Kupplung strömt und in der anderen Richtung zu der anderen Seite der Kupplung. Insofern illustrieren die 4 bis 6 eine Strömungsrichtung mittels der Pfeile. Desweiteren illustrieren die Figuren schritt weise die Kupplung in einem gelösten Zustand in 4, einem teilweise verbundenen Zustand in 5 und einem verbundenen Zustand in 6.
Insoweit die Kanalanordnungen betroffen sind, sind die Teile 12 und 14 der Kupplung 10 die gleichen und unterscheiden sich nur in einer Riegelanordnung 58, indem das Teil 12 einen Riegelstift 138 und verbundene Teile umfasst und das Teil 14 eine Aufnahmeanordnung 160 umfasst. Weil die beiden Strömungskanäle durch die Kupplung die gleichen sind, ist es nur notwendig, eine Seite im Detail zu beschreiben.
Somit umfasst eine Kanalanordnung 16 in dem Teil 12 eine Kanalwand 60, die die Anordnungskomponenten beherbergt. Die Kanalwand 60 ist an ihrer Außenseite bei 62 gestuft, um eine Länge 64 von reduziertem Außendurchmesser bereitzustellen, die sich bis zu dem Ende 66 der Wand 60 erstreckt.
Das Innere der Wand 60 ist profiliert, um ein Teil 68 von reduziertem Innendurchmesser bereitzustellen. Die Kanalwand 60 ist auch intern gestuft, um eine Schulter 70 neben dem Ende 72 der Kanalwand 60 bereitzustellen.
Eine Schraubenfeder 74 sitzt innerhalb des Kanals 76 an der Schulter 70 an.
Eine Verschlusseinrichtung, die einen Schieber 78 umfasst (vergleiche 13) umfasst einen Basisring 80, eine Reihe von Streben 82 und einen Stopfen 84. Der Stopfen 84 umfasst eine führende Fläche 86.
Ein Dichtungsring 88 ist um den Stopfen 84 herum angeordnet und ein komplementärer Dichtungsring 90 ist in den Bereich 68 der Kanalwand 60 eingepasst.
In der bevorzugten Ausgestaltung ist die führende Fläche 86 durch eine Elastomerkappe überlagert, die eine Dichtfläche 87 und einen einteiligen Dichtungsring 88 umfasst.
In der normalen unverbundenen Position der Kupplung wird der Schieber 78 wie in 4 illustriert durch die Feder 74 vorgespannt, um das offene Ende des Kanals zu verschließen. In diesem Zustand vereinigen sich die Dichtungsringe 88 und 90, um ein Flüssigkeitsleck zu vermeiden. Die Dichtfläche 87 des Schiebers 78 ist im wesentlichen bündig mit dem Ende 66 der Kanalwand 60 und wird in dieser Position durch den Anschlag des Basisrings 80 an der Verengung innerhalb der Kanalwand 60 bei 92 gehalten.
Der Schieber 78 ist frei, sich innerhalb der Kanalwand 60 entgegen der Kraft der Feder 74 zu bewegen, wenn eine ausreichende Kraft auf die führende Fläche 86 des Schiebers 78 aufgebracht wird.
Im Hinblick auf das komplementäre Teil 14 hat die Kanalwand 94 am Ende 96 einen Innendurchmesser, der auf den Außendurchmesser der Kanalwand 60 des Teils 12 in dem Bereich 64 abgestimmt ist.
Die Wand ist in Richtung der gegenüberliegenden Enden 98 der Kanalwand 94 gestuft, um Schultern 100 und 102 zu bilden. Ein Seitenentlüftungsrohr 104 (vergleiche 13) sitzt an der Schulter 102 an und ist an der Kanalwand 94 befestigt. Die Abdichtung 106 bietet eine Abdichtung zwischen dem Rohr 104 und der Schulter 102 der Kanalwand 94. Die Abdichtung 106 kann dort, wo das Seitenentlüftungsrohr direkt an die Schulter 102 geschweißt ist, entfernt werden.
Das Seitenentlüftungsrohr 104 besteht aus einem unteren rohrförmigen Teil 108, das in ihm einen Teil des Kanals 110 definiert. Von dem Ende des rohrförmigen Teils 108 stützt eine Gruppe von Streben 111 die Stopfen 112. Die Streben 111 erstrecken sich vorzugsweise entlang der Länge des rohrförmigen Teils 108, um Verstärkungsrippen zu bilden. Der Stopfen 112 umfasst eine führende Fläche 114, eine periphere Abdichtung 116 und einen Dichtungsring 117. Vorzugsweise ist die führende Fläche 114 bündig mit dem Ende 96 der Kanalwand 94.
In der bevorzugten Ausgestaltung ist die führende Fläche 114 durch eine Elastomerkappe überlagert, die eine mit dem peripheren Dichtungsring 116 und dem Dichtungsring 117 einteilige Dichtfläche 115 bildet. Der Stopfen 112 umfasst vorzugsweise eine Schulter 113, in der der Dichtungsring 117 gebildet ist.
Eine Schraubenfeder 118 ist um das röhrenförmige Teil 108 herum angeordnet und liegt an der Schulter 100 der Kanalwand 94 an.
Um die Verschlusseinrichtung in der Kanalanordnung 18 zu vervollständigen, ist ein ringförmiger Gleiter 120 um das Seitenentlüftungsrohr 104 herum angeordnet und ist frei, in den Kreisring 122 zwischen der Kanalwand 94 und dem rohrförmigen Teil 108 zu gleiten. Der Gleiter 120 ist mit einer Dichtungsfläche 124 an einem Ende ausgestattet und einem Dichtungsring 126 an dem anderen Ende. Der Gleiter 120 umfasst auch eine Schulter 128, die an der Feder 110 anliegt. Wenn der Kanal 110 in der normalen geschlossenen Position ist, wenn die Teile 12 und 14 unverbunden sind, wird der Gleiter 120 wie in 4 illustriert durch die Feder 118 in eine Position vorgespannt, in der die Abdichtungsfläche 124 gegen den Dichtungsring 117 des Stopfens 112 abdichtet und der Dichtungsring 126 dichtet gegen das rohrförmige Teil 108 ab, um dadurch ein Leck um oder aus dem Kanal 110 zu verhindern.
Eine axiale Kraft, die gegen den Gleiter 120 wirkt, erlaubt es, dass sich der Gleiter entgegen der Vorspannungskraft der Feder 118 bewegt.
Ohne im Moment die Riegelanordnungen 58 zu berücksichtigen, wird der Betrieb der Kanalanordnungen in Bezug auf die drei Positionen beschrieben, die in den 4 und 6 illustriert sind. 4 illustriert die Kupplung in einem unverbundenen Zustand, in dem die Federn 74 und 118 jeweils den Schieber 78 und den Gleiter 120 in Positionen vorspannen, in denen die Kanäle nach Außen geschlossen sind, so dass weder innerlich noch äußerlich ein Leck auftreten kann.
Wenn die beiden Teile 12 und 14 wie in 5 illustriert gemeinsam axial bewegt werden, ist der erste Kontakt jeweils zwischen den führenden Flächen 86 und 114 des Schiebers 78 und des Seitenentlüftungsrohrs 104. Wenn dieser Kontakt hergestellt wird, wird jede Umgebungsflüssigkeit, ob Flüssigkeit oder atmosphärische Luft, im wesentlichen aus dem Bereich zwischen den Flächen verdrängt.
Wenn die Teile 12 und 14 durch eine zusätzliche axiale Bewegung weiter überlappt werden, bewegt sich das Ende 66 der Kanalwand 60 in den ringförmigen Raum 130 zwischen der Kanalwand 94 und dem führenden Boden 132 des Gleiters 120. Zur gleichen Zeit treibt der Stopfen 112 den Schieber 78 entgegen der Vorspannung der Feder 74 in den Kanal 76, was darin resultiert, dass der Dichtungsring 90 in der Kanalwand 60 zunächst zu der peripheren Dichtung 116 des Stopfens 112 gebracht wird und dann mit dem führenden Boden 132 des Gleiters 120 in Eingriff gelangt. Diese Bewegung des Gleiters 120 öffnet somit einen Strömungspfad zwischen den Streben 82 des Schiebers 78 und der Wand 60. Während dieser Bewegung sind die Kanäle 76 und 110 jedoch effektiv gegen innerliche und äußerliche Lecks an der Schnittstelle durch die Dichtungsringe 90, 117 und 126 abgedichtet.
Bei einer weiteren auftretenden axialen Bewegung stößt das Ende 66 der Kanalwand 60 gegen die Schulter 134 des Gleiters 120. Wenn die Teile 12 und 14 in den verbundenen Zustand gezwungen werden, zwingt das Ende 66 der Kanalwand 60 den Gleiter 120, sich entgegen der Vorspannung der Feder 118 zu bewegen. Diese Bewegung des Gleiters 120 öffnet den Strömungspfad zwischen dem Seitenentlüftungsrohr 104, so dass die Flüssigkeit beginnen kann, durch die Seitenentlüftungen zu strömen. Dies öffnet somit eine Strömung zwischen den Kanälen 176 und 110 und dichtet effektiv gegen innerliche und äußerliche Lecks zur Umgebung. Zur gleichen Zeit wird der Schieber 78 von der führenden Fläche 114 des Stopfens 112 zurückgehalten und wird entgegen der Kraft der Feder 74 weiter in die Kanalwand 60 bewegt.
Aus 6 wird deutlich, dass auch um das Äußere des Stopfens 84 des Schiebers 78 und des Stopfens 112 des Seitenentlüftungsrohrs 104 ein Strömungspfad geöffnet wird.
Bei einer vollständigen Ankupplung stößt das Ende 9b der Kanalwand 94 an die Schulter 62 der Kanalwand 60 an.
Die Kupplung wird somit in einer Weise verbunden, die ein Leck entweder in oder aus der Einheit verhindert.
Beim Lösen wird dieser Prozess einfach umgekehrt, so dass der Schieber 78 und der Gleiter 120 durch Federn 74 und 118 gezwungen werden, in deren anfängliche Positionen zurückzukehren, um die Kanäle abzuschließen, um wiederum ein Leck in dem Löseschritt zu verhindern.
Bezug nehmend auf die 7 bis 12, sind die Riegelanordnungen 58 im Detail illustriert.
Die Stiftanordnung 136 umfasst den Riegelstift 138 mit einer Basisplatte 140. Eine Feder 142 ist um den Riegelstift 138 herum angeordnet und sitzt an der Basisplatte 140 an. Die Feder 142 wird durch den Federrückhalter 144 unter Spannung gehalten. Somit hält die Feder 142 eine konstante Vorspannung gegenüber der Basisplatte 140 aufrecht.
Die Basisplatte 140 und der Riegelstift 138 sind zusammen mit dem Riegelstiftgehäuses 146 gleitbar. Jedoch ist das Ausmaß der Gleitbewegung der Basisplatte 140 an einer Seite des Gehäuses 146 durch die Platte 148 eingeschränkt. Die Platte 148 wirkt somit als ein Stopper für eine Seite der Basisplatte 140.
Der Riegelstift 138 umfasst eine Schulter 150, die vorzugsweise durch Positionieren eines zapfenförmigen Teils 152 an dem Riegelstift 138 gebildet wird. Der Riegelstift 152 wird dann bei 154 über das Ende des zapfenförmigen Teils 152 hinaus erstreckt.
Anhand der Zeichnungen wird klar, dass sich der vordere Bereich des Riegelstifts 138, der insbesondere die Schulter 150 einschließt, über das Ende 158 des Riegelstiftgehäuses 146 hinaus erstreckt.
Bezug nehmend auf die Aufnahmeanordnung 160, umfasst das Aufnahmegehäuse 162 eine Riegelplatte oder Gegenplatte 164, die sich nach unten in das Innere des Gehäuses 162 erstreckt.
Ein manueller Löseknopf 56, der an der Außenseite des Aufnahmegehäuses 162 angeordnet ist, hat an diesem befestigt einen manuellen Lösestift 168. Der Knopf 56 ist in Richtung der nach oben gerichteten Position, wie in den 7 bis 9 und 11 bis 12 gezeigt, vorgespannt, in welcher sich der manuelle Lösestift 168 in einer Ruheposition befindet.
Das äußere Teil 170 des Federrückhalters 144 und der Riegelplatte 164 lassen jeweils an den Eingängen zu dem Riegelstiftgehäuse 146 und dem Aufnahmegehäuse 162 Öffnungen 172 und 174. Die Öffnungen 172 und 174 sind so ausgestaltet, dass der Riegelstift 138 relativ zu der Achse der Gehäuse geneigt sein kann.
Der Federrückhalter 144 und die Riegelplatte 164 werden jeweils durch Scherstifte 176 und 178 und 180 und 182 in Position gesichert.
Der Betrieb der Riegelanordnung 58 ist in den 7 bis 12 schrittweise illustriert. Diese Figuren illustrieren sowohl eine manuelle als auch eine automatische Lösung und illustrieren auch ein Sicherheitsmerkmal, das durch die Scherstifte bereitgestellt wird.
Wenn die Teile 12 und 14 der Kupplung 10 zusammengebracht werden, erstreckt sich der Riegelstift 138 aus der Öffnung 172 heraus in das Riegelstiftgehäuse 146 und durch die Öffnung 174 hindurch in das Aufnahmegehäuse 162. Wenn die Teile näher zueinander bewegt werden, wird das zapfenförmige Teil 152 wie in 8 illustriert durch die Riegelplatte 164 abgelenkt. Der Riegelstift 138 wird durch die Feder 172, die auf die Basisplatte 140 wirkt, entgegen einer Ablenkung vorgespannt. Weil die Basisplatte 140 frei ist, innerhalb des Riegelstiftgehäuses 146 zu gleiten, wenn die Riegelplatte 164 den Riegelstift 138 ablenkt, neigt sich eine Seite 184 der Basisplatte 140 entgegen der Kraft der Feder 142. Wenn die Schulter 150 die Regelplatte 164 passiert, bewirkt die Kraft der Feder 142, die auf die Seite 184 der Basisplatte 140 wirkt, dass der Riegelstift 138 in die Ruheposition entlang der Achse des Gehäuses zurück schnellt, so dass die Schulter 150 hinter der Regelplatte 164 verschlossen ist. Die Kupplung ist nun in der in 9 illustrierten Position geschlossen.
Es gibt drei mögliche Einrichtungen zum Lösen der Riegelanordnungen. Erstens können die Anordnungen durch Drücken des Knopfs 56, der durch den manuellen Lösestift 168 auf den verlängerten Teil 154 des Riegelstifts 138 wirkt, manuell gelöst werden. Der Riegelstift wird dann bis zu der in 10 gezeigten Position abgelenkt. Die beiden Teile 12 und 14 können dann einfach auseinander gezogen werden. Jedoch bewirken die Federn, dass die beiden Teile 12 und 14 auseinander springen, sobald durch den Lösestift 168 bewirkt wird, dass die Schulter 150 die Riegelplatte 164 frei gibt, da die Federn 74 und 118 in den Kanalanordnungen 16 und 18 in der verbundenen Position unter Spannung stehen. Dies beschreibt somit die manuelle Lösung.
In einem Notfall oder einer anderen Situation, in welcher eine ungewöhnliche axiale Kraft an der Kupplung und den Leitungen, die an ihr angebracht sind, anliegt, kann es notwendig sein, eine Lösung ohne eine manuelle Intervention zu ermöglichen. Falls z. B. die Leitungen einem Fliegeranzug Wärmeflüssigkeit zuführen und der Pilot aus einem Flugzeug herausgeschleudert wird, ist es notwendig, dass die Leitungen gelöst werden ohne den Ausstieg des Pilots aus dem Flugzeug zu behindern.
Das automatische Lösemerkmal ist in den 11 und 12 illustriert. Wenn axiale Kräfte auf die Kupplung wirken, die dazu tendieren, sie zu lösen, beginnt sie sich wie in 11 illustriert auseinander zu bewegen. Dies tritt auf, weil sich die Basisplatte 140 axial innerhalb des Riegelstiftgehäuses 146 bewegt. Wenn die Seite 168 der Basisplatte 140 gegen die Platte 148 stößt, bewirkt eine fortdauernde axiale Kraft, dass die Basisplatte 140 geneigt wird, wodurch die Schulter 150 des Riegelstifts 138 aus dem Eingriff in die Riegelplatte 164 abgelenkt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Kupplung unter dem Einfluss der Federn 74 und 118 wie oben beschrieben auseinander springt. Sobald die beiden Teile gelöst sind, ist der Riegelstift 138 frei, um unter dem Einfluss der Feder 142 in seine Ruheposition zurückzukehren. In geeigneten Situationen kann die Kupplung wieder verbunden werden, da sie durch die automatische Lösung nicht in irgendeiner Weise beschädigt wird.
Sollte das automatische Lösemerkmal fehlschlagen, kann schließlich immer noch ein sauberer Abbruch durchgeführt werden, falls entweder die Paare der Scherstifte 176 und 178 oder 180 und 182 abscheren. Falls das erste Paar abschert, ist die Anordnung innerhalb des Riegelstiftgehäuses 146 frei, sich aus dem Gehäuse heraus zu bewegen. In ähnlicher Weise bewegt sich die Riegelplatte 164 und die zugehörige Struktur aus dem Aufnahmegehäuse 162 heraus, falls das zweite Paar 180 und 182 abschert. In jedem Fall kommt es zu einer erfolgreichen Lösung ohne ein Leck von Flüssigkeit in oder aus dem System.
In dem Fall einer Notfalllösung durch Scheren der Scherstifte kann die Kupplung natürlich nicht ohne eine Reparatur wieder verbunden werden.
Somit ist offensichtlich, dass im Zusammenhang mit der Erfindung eine Kupplung bereitgestellt wird, die die oben ausgeführten Gegenstände, Ziele und Vorteile vollständig erreicht. Während die Erfindung im Zusammenhang mit deren besonderer/n Ausführungsform(en) beschrieben wird, ist klar, dass dem Fachmann im Lichte der obigen Beschreibung viele Alternativen, Modifikationen und Variationen deutlich werden. Dementsprechend ist beabsichtigt, alle diese Alternativen, Modifi kationen und Variationen unter den Geist und den Schutzbereich der Erfindung zu stellen.

Claims

Flüssigkeitsleitungskupplung (10) umfassend: erste und zweite Strömungskanalanordnungen (12, 14), wobei die erste Anordnung (12) einen ersten Strömungskanal (76) durch sie hindurch hat und die zweite Anordnung einen zweiten Strömungskanal (110) durch sie hindurch hat und jede Anordnung ein erstes Ende zum Anbringen an einer Flüssigkeitsleitung hat und jede ein zweites Ende hat, wobei die zweiten Enden der ersten und zweiten Anordnungen ausgestaltet sind, um sich durch eine relative axiale Bewegung miteinander zu verbinden; wobei die erste Anordnung (12) eine erste Verschlusseinrichtung (78) in ihr hat, die in dem ersten Kanal (76) zwischen einer ersten Position, in der der erste Kanal (76) verschlossen ist, und einer zweiten Position, in der der erste Kanal geöffnet ist, bewegbar ist, und eine Einrichtung (74) zum Vorspannen der Verschlusseinrichtung (78) in Richtung ihrer ersten Position hat, wobei die Verschlusseinrichtung an dem zweiten Ende der ersten Anordnung (12) eine führende Fläche (86) in Richtung eines Endes des ersten Kanals (76) hat; wobei der zweite Kanal (110) einen Endabschnitt (112, 114, 120) an dem zweiten Ende der zweiten Anordnung (14) hat, wobei der Endabschnitt in das zweite Ende des ersten Kanals (76) einsetzbar ist und eine führende Fläche (114) zum Ergreifen der führenden Fläche (86) der ersten Verschlussein richtung (78) hat, um die erste Verschlusseinrichtung (78) in Richtung ihrer zweiten Position zu bewegen, wenn die Anordnungen (12, 14) axial aufeinander zu bewegt werden, wobei die führenden Flächen (86, 114) komplementär sind, um eine Flüssigkeit zwischen ihnen zu vertreiben, wenn die Flächen (86, 114) in einen wechselseitigen Eingriff gebracht werden, wobei die zweite Anordnung eine zweite Verschlusseinrichtung (120) umfasst, die zwischen einer ersten Position, in der der Endabschnitt des zweiten Kanals (110) verschlossen ist, und einer zweiten Position, in der der Endabschnitt des zweiten Kanals (110) geöffnet ist, bewegbar ist, um eine Flüssigkeitskommunikation zwischen den ersten und zweiten Kanälen (76, 110) zu ermöglichen, wenn der Endabschnitt in den ersten Kanal eingesetzt wird, und eine Einrichtung (118) zum Vorspannen der zweiten Verschlusseinrichtung (120) in Richtung ihrer ersten Position umfasst; wobei die erste Anordnung (12) eine Einrichtung (66) zum Bewegen der zweiten Verschlusseinrichtung (120) in ihre zweite Position hat, wenn die Anordnungen (12, 14) zusammengebracht werden; eine Schnellverbindungs-/Löseeinrichtung (58) zum Halten der Anordnungen aneinander, die ergriffen wird durch Verbinden der Anordnungen miteinander und gelöst wird mittels einer vorgegebenen Zugkraft oder durch einen mechanischen Riegel; wobei die Wand (60) des ersten Kanals (76) eine Abdichteinrichtung (90) zum Bilden einer Abdichtung um die erste Verschlusseinrichtung (78) herum umfasst, um den ersten Strömungskanal (76) zu schließen, wenn die erste Verschlusseinrichtung (78) in ihrer ersten Position ist, wobei die erste Verschlusseinrichtung (78) und die Wand (60) des ersten Kanals (76) eine Lücke zwischen ihnen bilden, zum Durchführen von Flüssigkeit durch die Lücke hindurch und über die führende Oberfläche (86) des ersten Verschlusselements hinaus, wenn das erste Verschlusselement (78) in seine zweite Position bewegt wird, um den ersten Strömungskanal (76) zu öffnen, wobei ein Lösen der ersten Verschlusseinrichtung (78) von der Abdichteinrichtung (90) erforderlich ist, um den ersten Strömungskanal (76) zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinrichtung (90) ausgestaltet ist, um den Endabschnitt (112, 120) des zweiten Kanals an dem zweiten Ende der zweiten Anordnung (14) abdichtend zu ergreifen, wenn die erste Verschlusseinrichtung von ihrer ersten Position in Richtung ihrer zweiten Position bewegt wird, und um einen abdichtenden Kontakt mit dem Endabschnitt (112, 120) zu erhalten, wenn die erste Verschlusseinrichtung (78) aus ihrer ersten Position heraus bewegt wird und der Endabschnitt (112, 120) an dem Ende der zweiten Anordnung (14) axial in den ersten Kanal (76) bewegt wird, wobei der erste Kanal (76) mit dem zweiten Kanal (110) verbunden wird.
Flüssigkeitsleitungskupplung nach Anspruch 1, wobei die Abdichtungseinrichtung (90) hinter der führenden Fläche (86) der ersten Verschlusseinrichtung (78) positioniert ist, wenn die erste Verschlusseinrichtung in ihre erste Position vorgespannt ist, und einen abdichtenden Kontakt mit der ersten Verschlusseinrichtung (78) aufrecht erhält, wenn deren führende Fläche (86) axial in Richtung der Abdichtungseinrichtung (90) bewegt wird.
Flüssigkeitsleitungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abdichtungseinrichtung (90) einen Abdichtungsring umfasst, der um die Innenwand des ersten Kanals (76) positioniert ist.
Flüssigkeitsleitungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Verschlusseinrichtung (120) einen Gleiter umfasst, der in der ersten Position der zweiten Verschlusseinrichtung eine Öffnung in dem Endabschnitt des zweiten Kanals (120) verschließt, wobei der Gleiter eine periphere Fläche hat und die Abdichtungseinrichtung (90) angeordnet ist, um die periphere Fläche des Gleiters gleitend zu ergreifen, um mit ihm eine Abdichtung zu bilden, wenn der Gleiter bei einer relativen axialen Bewegung zwischen den ersten und zweiten Anordnungen (12, 14) in den ersten Kanal (76) eingeführt wird.
Kupplung nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Bewegen des zweiten Verschlusses (120) ein Ende der ersten Kanalwand umfasst, und der Gleiter eine Schulter (134) zum Anstoßen an dem Ende der ersten Kanalwand umfasst.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Verschlusseinrichtung (78) einen Schieber umfasst.
Kupplung nach Anspruch 6, wobei der Schieber an einem zweiten Ende (66) des ersten Kanals (76) angeordnet ist, wenn die erste Verschlusseinrichtung in ihrer ersten Position ist.
Kupplung nach Anspruch 7, wobei die Abdichtungseinrichtung (90) zwischen einer Außenkante des Schiebers und einer Innenwand des ersten Kanals (76) positioniert ist, wenn die erste Verschlusseinrichtung in ihrer ersten Position ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der erste Kanal (76) an seinem zweiten Ende einen kleineren Durchmesser hat, und wobei der Schieber (78) die führende Fläche (86) umfasst, die in der ersten Position der ersten Verschlussseinrichtung an ihrer Peripherie in einem abdichtenden Eingriff mit dem ersten Kanal (76) an dem kleineren Durchmesser ist, wobei eine Verschiebung des Schiebers in den ersten Kanal einen Strömungspfad um die führende Fläche (86) herum öffnet.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Endabschnitt einen zentralen Stopfen (112) umfasst.
Kupplung nach Anspruch 10, wobei die zweite Verschlusseinrichtung (120) einen Gleiter umfasst, der in der ersten Position zwischen dem Stopfen (112) und einer Wand (108) des zweiten Kanals (110) abdichtend positioniert ist.
Kupplung nach Anspruch 11, wobei der Stopfen (112) einem Ende des zweiten Kanals benachbart befestigt ist.
Kupplung nach Anspruch 11 oder 12, desweiteren umfassend eine Abdichtungseinrichtung (116) zwischen dem Stopfen und dem Gleiter und desweiteren eine Abdichtungseinrichtung (126) zwischen dem Gleiter (120) und einer Außenwand des zweiten Kanals (110).
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorspannungseinrichtung (74, 118) Federn umfasst.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die führende Fläche (86) der ersten Verschlusseinrichtung ein elastomeres Material umfasst.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die führende Fläche (114) des Endabschnitts (112, 114) ein elastomeres Material umfasst.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Endabschnitt ein Endelement (112, 114) und die zweite Verschlusseinrichtung (120) umfasst, die jeweils eine peripheren Fläche haben, zum gleitenden Erfassen der Abdichtungseinrichtung (90) und Bilden einer Abdichtung damit, wenn der Endabschnitt in den ersten Kanal (76) eingesetzt wird, wobei das Endelement (112, 114) die führende Fläche (114, 115) definiert und dessen periphere Fläche axial zwischen der führenden Fläche (114, 115) und der peripheren Fläche der zweiten Verschlusseinrichtung (120) positioniert ist, wenn die zweite Verschlusseinrichtung in ihrer ersten Position ist.
Kupplung nach Anspruch 17, wobei die zweite Verschlusseinrichtung einen Gleiter umfasst und die periphere Fläche des Gleiters im wesentlichen bündig mit der peripheren Fläche des Elements ist, wenn die zweite Verschlusseinrichtung in ihrer ersten Position ist.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Anordnung (14) eine Wand umfasst, die einen ringförmigen Raum zwischen dem Endabschnitt und der Wand definiert und zum teleskopartigen Aufnehmen des zweiten Endes des ersten Kanals, wenn die erste und zweite Anordnung (12, 14) axial zusammengebracht werden.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnungen (12, 14) jeweils zwei der Strömungskanäle (76, 110) zum Anbringen von Paaren von Flüssigkeitsleitungen umfassen.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnellverbindungs-/Löseeinrichtung (58) zwischen der ersten und zweiten Anordnung (12, 14) angeordnet ist.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnellverbindungs-/Löseeinrichtung (58) einteilig mit der ersten und zweiten Anordnung (12, 14) ist.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnellverbindungs-/Löseeinrichtung umfasst: eine erste Seite an einer der ersten und zweiten Anordnungen und eine zweite Seite an der anderen der ersten und zweiten Anordnungen, wobei die erste Seite einen Riegelstift (138) und eine Einrichtung (142) zum Vorspannen des Riegelstifts (138) in Richtung einer Rückhaltung in der einen Anordnung umfasst, wobei die zweite Seite eine Riegelplatte (164) zum Halten des Stifts (138) in einer verriegelten Position umfasst, wenn die ersten und zweiten Seiten axial zusammengebracht werden, um eine Kupplung zu bewirken, und eine manuelle Löseeinrichtung (56, 168) zum selektiven Entfernen des Stifts aus der verriegelten Position in Reaktion auf eine Benutzeraktivierung.
Kupplung nach Anspruch 23, wobei die erste Seite desweiteren eine Riegelstiftbasisplatte (140) umfasst, und wobei der Riegelstift (138) axial ausgerichtet ist und aus der einen Anordnung (12) nach außen hervorsteht und in der einen Anordnung (12) durch eine Feder (142) und einen Federhalter (144), der auf die Basisplatte (140) wirkt, lose gehalten wird, wobei der Stift (138) mittels der Basisplatte (140), die entgegen der Vorspannung der Feder (142) wirkt, in Querrichtung ablenkbar ist.
Kupplung nach Anspruch 24, wobei der Stift (138) eine Ansatzfläche (152) und eine Verriegelungsfläche (150) umfasst, und wobei die Riegelplatte (164) eine zusammenwirkende Ansatzfläche umfasst, wobei die Ansatzflächen bewirken, wenn die ersten und zweiten Seiten zusammengebracht werden, dass der Stift (138) abgelenkt wird, um über die Riegelplatte (164) geführt zu werden und um dann in eine Position zurückzukehren, in der die Verriegelungsfläche (150) in Eingriff mit der Verriegelungsplatte (164) verriegelt ist.
Kupplung nach Anspruch 25, wobei die manuelle Löseeinrichtung eine Ablenkungsanordnung zum manuellen Ablenken des Stifts (138), wenn er in seiner verriegelten Position ist, entgegen der Vorspannung der Feder (142) umfasst, um dadurch den Stift (138) zum Zurückführen über die Riegelplatte (164) zu lösen.
Kupplung nach Anspruch 25 oder 26, desweiteren umfassend eine Einrichtung zum Ablenken des Stifts (138) in Reaktion auf die vorgegebene Zugkraft aus der verriegelten Position heraus.
Kupplung nach Anspruch 27, wobei die Einrichtung zum Ablenken eine Stoppeinrichtung (148) umfasst, zum Begrenzen der axialen Bewegung der Basisplatte (140) an wenigstens einer Seite des Stifts (138) durch Anstoßen der Basisplatte an der Stoppeinrichtung (148), wodurch eine stetige axiale Kraft über der ersten vorgegebenen Kraft, die auf den Stift (138) entgegen der Vorspannungseinrichtung (142) wirkt, bewirkt, dass der Stift (138) durch Komprimieren einer Seite der Feder (142) aus der verriegelten Position abgelenkt wird.
Kupplung nach Anspruch 28, wobei die Riegelplatte (164) durch wenigstens eine Scherstift (180, 182) in Position gehalten wird, wobei der wenigstens eine Scherstift ausgewählt wird, um unter einer zweiten vorgegebenen Zugkraft, die größer als die erste vorgegebenen Zugkraft ist, geschert zu werden.
Kupplung nach Anspruch 29, wobei der Federhalter (144) durch wenigstens einen der Scherstifte (176, 178) in Position gehalten wird, die ausgewählt werden, um unter einer dritten vorgegebenen Zugkraft geschert zu werden.
Kupplung nach Anspruch 30, wobei die zweiten und dritten vorgegebenen Zugkräfte gleich sind.
Flüssigkeitsleitungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einrichtung (66) zum Bewegen der zweiten Verschlusseinrichtung (120) eingerichtet ist, die zweite Verschlusseinrichtung (120) nur zu öffnen, nachdem der Endabschnitt (112, 114, 120) des zweiten Kanals (110) in die Abdichtungseinrichtung (90) abdichtend eingreift und in dem ersten Kanal (76) aufgenommen wird.
Flüssigkeitsleitungskupplung nach Anspruch 5, wobei das Ende der ersten Kanalwand eingerichtet ist, um an der Schulter (134) anzustoßen, um den zweiten Verschluss (120) nur zu öffnen, nachdem der Gleiter die Ab dichtungseinrichtung (90) abdichtend ergreift, wenn die ersten und zweiten Strömungskanalanordnungen (12, 14) zusammengebracht werden.
Flüssigkeitsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 32, wobei die Einrichtung zum Bewegen der zweiten Verschlusseinrichtung (120) ein Ende der ersten Kanalwand umfasst, durch das der Endabschnitt (112, 114, 120) des zweiten Kanals (110) verläuft, wenn die ersten und zweiten Strömungskanalanordnungen (12, 14) zusammengebracht werden.