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Dokumentenidentifikation DE69915049T2 23.12.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001073859
Titel LEICHTE, POSITIVE VERRIEGELUNGSKUPPLUNG
Anmelder Stanley Aviation Corp., Aurora, Col., US
Erfinder BOSCALJON, W., Ronald, Denver, US;
ROSSWAY, A., Ronald, Aurora, US;
JEWELL, E., David, Golden, US;
HAZELWOOD, Eric, Divide, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69915049
Vertragsstaaten AT, DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.04.1999
EP-Aktenzeichen 999174980
WO-Anmeldetag 14.04.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/08173
WO-Veröffentlichungsnummer 0009957477
WO-Veröffentlichungsdatum 11.11.1999
EP-Offenlegungsdatum 07.02.2001
EP date of grant 25.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.12.2004
IPC-Hauptklasse F16L 19/00
IPC-Nebenklasse F16L 25/00   

Beschreibung[de]

Diese Anmeldung ist die teilweise Weiterführung von der am 31. Oktober 1996 eingereichten US Seriennummer 08/741.647 mit dem Titel „Formschlüssige Verschlusskupplung".

Technisches Feld

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Gewindekupplungsbaugruppe zum Verbinden von einander gegenüberliegenden Enden einer ersten und einer zweiten fluidbeherbergenden Leitung in einem Flugzeug. Genauer besitzt die Kupplungsbaugruppe einen lösbaren formschlüssigen Verschluss, welcher einen Verschlussring mit Vorspannfeder benutzt, um sicher zu stellen, dass sich die Kupplung nicht aufgrund von Vibrationen des Flugzeuges oder anderer Umgebungsfaktoren versehentlich auskuppelt. Die Baugruppe enthält ferner Hinweise derart, dass der Mechaniker visuell erkennen kann, ob die Kupplung formschlüssig verriegelt ist oder nicht.

Hintergrund der Technik

Kraftstoffsysteme für Flugzeuge enthalten eine große Anzahl von Kupplungen, die leicht zu verbinden sein müssen, die, wenn sie verbunden sind, über eine formschlüssige Verriegelung verfügen müssen und die eine Einrichtung enthalten sollten, mit der durch Augenschein festgestellt werden kann, ob die Kupplung sicher ist. Auch sollte wegen der engen Raumverhältnisse innerhalb eines Flugzeuges der Mechaniker bevorzugt in der Lage sein, die Kupplungsbaugruppe mit einer Hand zusammen- und auszukuppeln.

Nadsady in US-Patent Nr. 3.669.472, Gale et al. in US-Patent Nr. 4.808.117 und Gale et al. in US-Patent Nr. 4.928.202 legen jeweils eine Kupplungsvorrichtung offen, in welcher das Festziehen der Kupplungsteile leicht erreicht wird, aber das zufällige Lösen durch Federfinger beschränkt wird, welche durch einen der Kupplungsteile getragen werden und die in Vertiefungen oder Einkerbungen am anderen Kupplungsteil derart in Eingriff kommen, dass sie eine relative Drehung der Kupplungsteile in Festziehrichtung begünstigen, während sie mit größerer Kraft die Drehung der Kupplungsteile in die entgegengesetzte Löserichtung beschränken.

Cannon in US-Patent Nr. 3.999.825, Filippi in US-Patent Nr. 4.008.937, Mahoff in US-Patent Nr. 4.249.786 und Gale in US-Patent Nr. 4.346.428 legen jeweils eine Kupplung mit einer oder mehreren Kipprasten offen, die in eine formschlüssige Verriegelungsposition einschnappen.

Spinner in US-Patent Nr. 4.285.564 legt einen koaxialen Steckverbinder offen, in dem ein erster Ring von spitzen Zähnen um den Umfang eines Abdeckrings herum vorgesehen ist. Ein erstes Verbindungsteil besitzt einen Ring mit Zähnen, welche auf dem Abdeckring in Eingriff kommen. Der Abdeckring wird axial gegen die Kraft einer Vorspannfeder zurückgezogen, wenn die Kupplung in eine andere Position gedreht wird. Der Abdeckring wird wieder losgelassen und die Feder drängt ihn in Verschlusseingriff mit dem Zahnring. Dadurch wird zufälliges Drehen des Abdeckrings relativ zu dem ersten Verbinder verhindert.

Runkels et al. legen im US-Patent Nr. 4.881.760 eine Kupplung mit Verschlusszinken offen, die über sichtbare Hinweise darüber verfügen, ob die Zinken in einer verriegelten Position sind oder nicht.

Runkels et al. legen im US-Patent Nr. 4.900.070 eine Kupplung mit Feder vorgespannten, drehbaren Verschlusszinken offen.

Im US-Patent 3.669.472 wird eine lösbare Kupplungsvorrichtung für verbindende Rohr- und Verrohrungselemente in einer End-zu-End-Beziehung offen gelegt, und welche eine Wasser anlagernde Dichtung besitzt, wobei eine wirklich zusammenziehbare, zweiteilige Kupplungsstruktur vorgesehen ist, in der die Teile durch eine Gewindeeinrichtung drehbar vereinigt werden und so wirken können, dass die eingeschlossenen Dichtungselemente in Form eines O-Rings mit Hinblick auf die verbundene Verrohrung zusammengedrückt werden. Das Festziehen der Kupplungsteile ist einfach zu bewerkstelligen. Das Öffnen und besonders das zufällige Lösen wird durch eine einzigartige lösbare Feststellvorrichtung behindert, in der auf einem der Kupplungsteile getragene Federfinger in Vertiefungen oder Einkerbungen auf dem anderen Kupplungsteil derart eingreifen, dass eine relative Drehung der Teile in einer Richtung begünstigt wird, während die Drehung der Teile in entgegengesetzter Richtung mit größerer Kraft beschränkt wird. Es werden keine Verschlussbewegungen oder -positionen und insbesondere keine Einrichtung diese zu erreichen offen gelegt.

Zwar ist jeder der Bezüge zum Stand der Technik für seinen beabsichtigten Zweck geeignet, aber keiner erfüllt die Anforderungen nach einem formschlüssigen Verschluss an einer Gewindekupplung, der leicht mit einer Hand zu befestigen ist und andererseits eine formschlüssige aber lösbare Verriegelungsverbindung liefert, die mittels Hinweisen anzeigt, ob die formschlüssige Verschlussfunktion aktiviert ist oder nicht.

Offenlegung der Erfindung

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Gewindekupplungsbaugruppe zur Verfügung gestellt, zum miteinander Verbinden der Enden eines ersten und eines zweiten Fluid beherbergenden Leitungselementes in einer lösbaren Verriegelungsbeziehung. Erste und zweite Kupplungselemente sind vorgesehen, um die Enden der Leitungselemente entlang des Umfangs in Eingriff zu bringen, damit sie in Fluidverbindung gehalten werden. Herkömmlicher Weise können die Kupplungselemente in beiden Richtungen, einer Verschlussrichtung und einer entgegengesetzten Auskuppelrichtung, gedreht werden. Sowohl die ersten wie auch die zweiten Kupplungselemente besitzen eine Umfangsstirnfläche mit einem komplementären Verschlusselement darauf. Ein elastisches Element drückt die Umfangsstirnflächen so aneinander, das mindestens eines der Verschlusselemente auf einer der Umfangsstirnflächen während der Drehung in die Verschlussrichtung mit der anderen Umfangsstirnfläche in Eingriff kommt, um die Verschlusselemente in einen ausgerichteten Verschlusseingriff zu bringen.

In der oben bezeichneten, ebenfalls schwebenden Patentanmeldung ist durch eine erste Umfangsfläche eine Aussparung vorgesehen, welche die Form eines ersten gekrümmten Schlitzes oder Einkerbung mit einer bestimmten Länge und Breite aufweist. Durch eine zweite gegenüberliegende Umfangsfläche wird ein erster Vorsprung in Gestalt eines ersten Rastvorsprunges (Rastzunge) vorgesehen, die so bemessen und ausgebildet ist, dass sie von dem ersten gekrümmten Schlitz aufgenommen werden kann. Vorteilhafterweise kann ein zweiter gekrümmter Schlitz oder Einkerbung auf der ersten Umfangsfläche vorgesehen werden, der in Umfangsrichtung vom ersten gekrümmten Schlitz mit Abstand versehen ist und eine unterschiedliche Länge und Breite als der erste gekrümmte Schlitz aufweist. An der zweiten gegenüberliegenden Umfangsfläche ist ein zweiter Vorsprung in Gestalt einer zweiten Rastzunge vorgesehen, die so bemessen und ausgebildet ist, dass sie innerhalb des zweiten gekrümmten Schlitzes aufgenommen werden kann. Wegen der Unterschiede in der Größe der jeweiligen Schlitze und Rastzungen können die erste Rastzunge nicht in den zweiten Schlitz und die zweite Rastzunge nicht in den ersten Schlitz eindringen. Folglich müssen die Kupplungselemente hinreichend in die Verriegelungsrichtung gedreht werden, damit die Rastzungen mit den ihnen entsprechenden Schlitzen ausgerichtet werden, bevor ein Verriegelungseingriff stattfinden kann. Auf diese Weise kann ein sicherer aber lösbarer Verschluss an einer Fluidkupplung zur Verfügung gestellt werden.

Um eines der Kupplungselemente herum ist ein Verschlussring angebracht und befestigt, an dem eine der einander gegenüberliegenden Stirnflächen positioniert ist. Ein elastisches Element in Gestalt eines Ringes drängt den Verschlussring in Richtung der gegenüberliegenden Stirn des anderen Kupplungselementes. So führt die genaue Ausrichtung zwischen den Rastzungen an entsprechend gegenüberliegenden Stirnflächen zum Eingriff zwischen den jeweiligen Rastzungen und den Schlitzen, wenn sie ausgerichtet sind.

In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt der Verschlussring eine ringförmige Wand, die eine der einander gegenüberliegenden Stirnflächen ausbildet, und eine Innenumfang-Haltenut, in der das ringförmige elastische Element in Gestalt einer Ringfeder mit über den Umfang mit Abstand versehenen Federfingern platziert ist. Diese Baugruppe des Verschlussrings mit Ringfeder darin ist mittels Gewinde an einem ersten Kupplungselement befestigt, das an einem Ende Außengewindegänge besitzt und einen Flansch am anderen Ende, der von den Gewindegängen mit Abstand versehen ist, um eine Haltenut für die Ringfeder vorzusehen. Die Außengewindegänge besitzen wechselweise Grate und Furchen (Rillen), wobei die Grate einen ersten größeren Durchmesser und die Rillen einen zweiten schmaleren Durchmesser aufweisen. Die Ringfeder besitzt eine Innenumfangskante mit einem Durchmesser, der kleiner als der größere Durchmesser der Grate und größer als der kleinere Durchmesser der Rillen ist. Die Ringfeder wird schraubbar auf den Außengewindegängen aufgenommen und in der Haltenut gegriffen. Die Federfinger drängen die komplementären Rastelemente so gegeneinander, dass sie ineinander eingreifen und gegenseitig in einer festen und verriegelten Drehposition einschnappen. Durch Winden der Feder auf das Kupplungselement kann der Durchmesser der Feder und der Verschlussringbaugruppe minimiert werden, um die gesamte Größe und das Gewicht der Kupplung zu verringern, was bei Anwendungen in der Luftfahrt ein wichtiger Gesichtspunkt ist.

Auf herkömmliche Weise können Hinweise in Gestalt eines Indikatorstreifens um die Außenumfangsfläche des Kupplungselementes herum vorgesehen werden, dessen Stirnseite mit der Stirnfläche des Verschlussrings in Eingriff ist. Dieser Indikatorstreifen besitzt eine maximale Breite, die gleich der Höhe der Rastzunge ist und der Gewindesteigung entspricht. Folglich wird der Indikatorstreifen während der Drehung der Kupplungselemente in Verriegelungsrichtung freigelegt sein, um so anzuzeigen, dass eine formschlüssige Verriegelungsverbindung zwischen den Kupplungselementen noch nicht erreicht worden ist. Wenn die Rastzungen jedoch mit den entsprechenden gekrümmten Schlitzen von komplementärer Größe und Gestalt ausgerichtet werden, wird sich der Verschlussring plötzlich eine Strecke in Längsrichtung bewegen, die gleich der Höhe der Rastzungen ist, und den Indikatorstreifen abdecken. Wenn der Indikatorstreifen nicht länger zu sehen ist, weiß ein Mechaniker, dass eine formschlüssige Verriegelungsbeziehung der Kupplung stattgefunden hat.

In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt ein ringförmiges elastisches Element in der Gestalt einer gespaltenen Federscheibe eine Innenumfangskante, deren Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Gewindegänge ist. Sie wird radial ausgedehnt, über die Gewindegänge geschoben und zieht sich wieder so radial zusammen, dass sie sich in einer Haltenut des Kupplungselementes befindet. Der Verschlussring weist über dem Umfang mit Abstand versehene Längsfinger auf, die sich von der gegenüberliegenden Stirnfläche erstrecken und einen Käfig ausbilden, der die Federscheibe umgibt. Die Fingerenden besitzen sich nach innen erstreckende Lippen, die sich radial so nach innen erstrecken, dass sie mit dem Flansch des Kupplungselementes in Eingriff kommen können, um die Bewegung des Verschlussrings auf den Außengewindegängen zu begrenzen. Die Enden dieser Finger besitzen auch sich radial nach außen erstreckende Lippen. Die gegenüberliegende Stirnfläche des Verschlussrings hat eine Umfangsschulter. Um die Finger erstreckt sich ein gerändeltes Band, das die Federscheibe umschließt und einander gegenüberliegende Seitenkanten besitzt, die durch die Umfangsschulter des Kupplungselementes und durch sich radial nach außen erstreckenden Lippen der jeweiligen Finger ergriffen werden. Da die gespaltene Federscheibe einen Innendurchmesser aufweist, der geringer als der Außendurchmesser der Außengewindegänge des Kupplungselementes ist, ist seine Größe aus denselben Gründen minimiert, die im Hinblick auf die vorhergehende Ausführungsform besprochen wurden und bietet dieselben Vorteile.

Zusätzliche Vorteile dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der Kupplung der vorliegenden Erfindung;

2 ist ein vergrößerter Ausschnitt eines Längsschnittes entlang der Linie 2-2 von 1 mit Details der Kupplung;

3 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Kupplung von 1;

4 ist eine Draufsicht auf die Außengewindegänge der Kupplung mit einem gestrichelt dargestellten Teilstück des Verschlussrings;

5 ist ein stark vergrößerter Teil eines horizontalen Schnittes entlang der Linie 5-5 von 4, der die Stellung der Ringfeder am Verschlussring zeigt;

6 ist ein vertikaler Schnitt im verkleinerten Maßstab entlang der Linie 6-6 von 2, der zeigt, wie der Verschlussring auf dem ersten Kupplungselement angebracht ist;

7 ist ein vertikaler Schnitt im verkleinerten Maßstab entlang der Linie 7-7 von

2, der die Schraubenmutter und den Verschlussring in einer verriegelten Stellung zeigt;

8 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Kupplungsbaugruppe dieser Erfindung;

9 ist ein unvollständiger Längsschnitt entlang Linie 9-9 von 8;

10 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Kupplung von 8;

11 ist ein vertikaler Schnitt im verkleinerten Maßstab entlang der Linie 11-11 von 9, der zeigt, wie sich der Verschlussring an das erste Kupplungselement anfügt; und

12 ist ein vertikaler Schnitt im verkleinerten Maßstab entlang der Linie 12-12, der die Schraubenmutter und den Verschlussring in verriegelter Position zeigt.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Nach dieser Erfindung wird eine Kupplungsbaugruppe 10 zum miteinander Verbinden von Fluid beherbergenden Rohren oder Leitungen 11 und 12 in Fluid verbindender Beziehung zur Verfügung gestellt. Leitung 11 besitzt einen daran sicher angebrachten Umfangsdichtungsflansch 14 der einen O-Ring 16 innerhalb einer Umfangsnut 18 enthält. Ähnlich besitzt die Leitung 12 einen daran sicher angebrachten Umfangsdichtungsflansch 20, der einen O-Ring 22 innerhalb einer Umfangsnut 24 enthält.

Auf herkömmliche Weise umfasst die Kupplungsbaugruppe 10 ein erstes Kupplungselement wie etwa einen Kuppler 25 mit einem allgemein zylindrischen Körper 26, dessen Innenfläche 27 sich jeweils in fluiddichter Beziehung mit den O-Ringen 16 und 22 befindet. Körper 26 besitzt eine Schulter 28 mit einer Innenumfangsnut 30 zum Halten des Spaltringes 31. Der Spaltring 31 kann mit einem Anschlag in Gestalt einer Umfangsrippe 32 am Dichtungsflansch 20 in Eingriff kommen, um eine Trennung der Kupplungsbaugruppe 10 in Längsrichtung zu verhindern. Ein am Umfang befindlicher, elastischer, elektrisch leitender Verbindungsdraht 33 ist wie gezeigt in dem Spaltring 31 angebracht und ist in Kontakt mit der Außenfläche des Dichtungsflansches 20, um für einen elektrischen Durchgang von Flansch 20 über die Kupplung 10 zu Flansch 14 zu sorgen. Das gegenüberliegende Ende vom Kuppler 25 ist mit Außengewindegängen 34 versehen, die von der Schulter 28 mit Zwischenraum angeordnet sind, um dazwischen eine Umfangsaussparung oder -nut 35 auszubilden.

Ein zweites Kupplungselement in Gestalt der Schraubenmutter 36 ist am Flansch 14 angebracht und besitzt einen im Allgemeinen zylindrischen Körper 37 mit einer Innenumfangsnut 38, die den Spaltring 39 hält. Ein Verbindungsdraht 40, ähnlich dem Verbindungsdraht 33, ist am Spaltring 39 vorhanden, um durch Kontakt mit der Außenfläche des Dichtungsflansches 14 für einen elektrischen Durchgang zu sorgen. Flansch 14 besitzt einen Anschlag in Gestalt einer Umfangsrippe 41, die mit dem Spaltring 39 in Eingriff kommen kann, um ein Trennen der Kupplungsbaugruppe 10 zu verhindern. Schraubenmutter 36 hat Innengewindegänge 42, die mit den Gewindegängen 34 des Kuppler 25 so in Eingriff kommen, dass der Kuppler 25 und die Schraubenmutter 36 in Längsrichtung in eine verriegelte Stellung zusammen gezogen werden können, wie unten näher erläutert wird.

Ein Verriegelungselement in Gestalt eines Verschlussringes 43 ist, wie unten genauer beschrieben wird, um den Außenumfang des Kupplers 25 herum mittels einer Ringfeder 44 für Längsbewegung im Hinblick auf den Kuppler 25 und die Schraubenmutter 36 angebracht. Die Zusammensetzung von Kuppler 25, Schraubenmutter 36, Verschlussring 43 und Ringfeder 44 ist am besten durch Betrachten von 27 zu verstehen.

Die Ringfeder 44 enthält eine Vielzahl von Federfingern 45 um ihren Außenumfang herum, von denen jeder sich in einem Winkel zur Ebene der Ringfeder 44 erstreckt, wie am besten in 3 zu sehen ist. Wenngleich hier drei Finger gezeigt werden, wird es für Kenner der Technik klar sein, dass genauso gut eine kleinere oder größere Anzahl vorgesehen werden kann. Die Finger können sich auch von der gegenüberliegenden Seite der Ringfeder ausdehnen. Die Ringfeder 44 weist eine Vielzahl von winklig beabstandeten, nach außen vorspringenden Zungen 47 zum Befestigen der Ringfeder 44 innerhalb einer Innenumfangsnut 48 im Verschlussring 43 auf. Es kann auch eine kleinere oder größere Anzahl von Zungen vorgesehen werden. Vorteilhafter Weise ist der Durchmesser der Innenumfangskante der Ringfeder 44 geringer als der Durchmesser der Grate des Gewindes 34 und größer als der Durchmesser der Gewinderillen. So wird die Ringfeder 44 drehbar auf die Gewindegänge 34 des Kupplers 25 geschraubt, bis die Ringfeder 44 zwischen Kante 50 der Schulter 28 und den Endflächen 52 der jeweiligen Gewindegänge 34 aufgenommen wird, wie am besten in 4 und 5 zu sehen ist. Die Flächen 52 sind im Allgemeinen parallel zur Kante 50, um eine Umfangsnut oder -aussparung 35 auszubilden, welche die Ringfeder 44 enthält.

Der Verschlussring 43 besitzt auf herkömmliche Weise einen Umfangsflansch 54 mit einer gerändelten Außenfläche 56, um ihn anzufassen. Flansch 54 enthält auch auf dem Umfang beabstandete Aussparungen oder Verriegelungselemente wie Einkerbungen oder Einschnitte 58, die entlang seiner Innenumfangskante ausgebildet sind. Es werden drei Einkerbungen dargestellt, aber es sollte verständlich sein, dass bei bestimmten Anwendungen eine größere oder geringere Anzahl benutzt wird. Entlang der gegenüberliegenden Kante des Verschlussrings 43 befinden sich radial nach innen erstreckende Ausrichtungszungen 62, von denen es auch drei gibt, und die zwischen den Aussparungen 58 winklig mit Abstand versehen sind.

Nachdem die Ringfeder 44 in der Umfangsnut 35 platziert ist, wird der Verschlussring 43 so ausgerichtet, dass die Ausrichtungszungen 62 in Flucht mit den Ausrichtungsschlitzen 64 kommen. Dann wird der Verschlussring wie in 2 gezeigt von rechts axial auf den Kuppler 25 geschoben, wobei die Ringfeder 44 verformt wird, bis deren Zungen 47 in die Umfangsnut 48 einschnappen, um den Verschlussring 43 auf dem Kuppler 27 zu positionieren und zu halten. In dieser zusammengesetzten Position drücken die Federfinger 45 gegen Kante 50 und drängen Verschlussring 43 wie in 2 zu sehen nach links.

Ein Umfangsflansch 66 erstreckt sich axial vom Körper 37, der winklig beabstandete sich nach außen erstreckende Vorsprünge oder Rastzungen 68 besitzt. Wenn die Schraubenmutter 36 auf den Kuppler 25 geschraubt wird, was die Schraubenmutter 36 veranlasst sich in Längsrichtung auf den Kuppler 25 hin zu bewegen, kommen die Außenumfangskanten der Rastzungen 68 in Eingriff und gleiten winklig entlang der Innenkante 60 des Verschlussrings 43. In Reaktion auf das Eingreifen der Kanten 60 durch die Rastzungen 68 wird der Verschlussring 43, wie in 2 zu sehen, gegen die Kraft der Ringfeder 44 nach rechts bewegt. Wenn die Rastzungen 68 mit den Rasteinkerbungen 58 ausgerichtet werden, schnappt der Verschlussring 43 wie in 2 gezeigt so nach links zurück, dass die Rasteinkerbungen 58 einschnappen, wobei die Rasteinkerbungen 58 die Kupplungsbaugruppe 10 in verriegelter Stellung sichern. Der Flansch 66 ist mit einem farbigen Indikatorstreifen 70 versehen, der eine Breite besitzt, die nicht größer als die Höhe der Rastzungen 68 ist, so dass er durch den Flansch 54 auf dem Verschlussring 43 verdeckt wird, wenn die Kupplungsbaugruppe 10 in einer verriegelten Position ist. Auf diese Weise kann man durch visuelle Beobachtung zeigen, ob die Kupplungsbaugruppe 10 sich in vollständig verriegelter Position befindet oder nicht.

Wie in 4 zu sehen ist die Anzahl der Gewindegänge 34 gleich der Anzahl der Rasteinkerbungen 58 und jeder Gang besitzt eine schräge Länge, die gleich dem Abstand zwischen den Rasteinkerbungen 58 und einer Gewindesteigung ist, welche die Kupplungselemente durch eine schräge Drehung, die gleich dem Ringabstand der Rasteinkerbungen 58 ist, in Längsrichtung zwischen der offenen und der verriegelten Position bewegt. Das macht es einfach, die Kupplungsbaugruppe 10 schnell zu verbinden oder zu lösen.

Zum Lösen der Kupplungsbaugruppe 10 wird Verschlussring 43 wie in 2 zu sehen so gegen die Kraft der Ringfeder 44 nach rechts gedrückt, dass die Rasteinkerbungen 58 von den Rastzungen 68 zurückgezogen werden, worauf die Schraubenmutter 36 entgegen dem Uhrzeigersinn bzw. in Entriegelungsrichtung gedreht wird, und die Kupplungsbaugruppe löst.

In 812 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt, bei der eine andere Form von Verschlussring und Federbauteil verwendet wird. Wie in 8 bis 10 am besten zu sehen ist, werden die Dichtungsflansche 14 und 20 der Leitungen 11 und 12 jeweils durch die Kupplungsbaugruppe 100 in Fluidverbindung zusammengefügt. Ähnliche Bezugszeichen werden zur Darstellung ähnlicher Teile verwendet, die beiden Ausführungsformen gemeinsam sind. Die Kupplungsbaugruppe 100 umfasst ein erstes Kupplungselement in Gestalt eines Kupplers 102, einen Verschlussring 104 und ein zweites Kupplungselement in Form von Schraubenmutter 106, zusammen mit einer gespaltenen oder gewellten Ringfederscheibe 108.

Der Kuppler 102 hat einen grundsätzlich zylindrischen Körper 112 mit einem Außenumfangsrand 114 an einem Ende und mit einem am gegenüberliegenden Ende angrenzenden Außenumfangsgewinde 116. Zwischen Rand 114 und den Gewindegängen 116 befindet sich ein Umfangsflansch 118 mit winklig beabstandeten Einkerbungen 120 darauf. Obwohl sechs Einkerbungen gezeigt werden, ist es zu verstehen, dass auch eine größere oder kleinere Anzahl von Einkerbungen vorgesehen werden kann. Eine Umfangsnut oder -aussparung 122 ist zwischen der Seite des Flansches 118 und den Innenenden 124 der Gewindegänge 116 ausgebildet, um die Federscheibe 108 auf dieselbe Weise zu halten, wie die Ringfeder 44 in der Aussparung 35 der vorhergehenden Ausführungsform aufgenommen wird. Die Innenumfangskante der Federscheibe 108 besitzt einen Durchmesser, der größer als die Rillen der Gewindegänge 116 aber kleiner als die Grate der Gewindegänge 116 ist. Da die Federscheibe 108 wie in 10 gezeigt gespalten ist, kann sie radial auf einen größeren Durchmesser geöffnet, über die Gewindegängen 116 eingebaut und in die Umfangsnut 122 losgelassen werden. Wegen ihrer Elastizität kehrt die Federscheibe 108 nach dem Loslassen wieder zu ihrem ursprünglich kleineren Durchmesser zurück und wird in der Umfangsnut 122 festgehalten. Dieses minimiert den Durchmesser der Federscheibe 108, wie auch den des Verschlussrings 104, um die Größe und das Gewicht der Kupplungsbaugruppe 100 zu minimieren, was bei Luftfahrtanwendungen wünschenswert ist.

Nachdem die Federscheibe 108 in der Nut 122 untergebracht ist, wird Verschlussring 104 darüber angeordnet. Verschlussring 104 besitzt einen ringförmigen Körper 126 mit winklig beabstandeten, elastischen Fingern 128, die sich über die Federscheibe 108 hinaus erstrecken. Die Enden der Finger 128 haben eine sich nach innen erstreckende Lippe 130, von denen jede in eine Einkerbung 120 eingreift, um den Verschlussring 104 und den Kuppler 102 miteinander zu verbinden und die Federscheibe 108 dazwischen festzuhalten. Zusätzlich weist Körper 126 eine Umfangsstirnfläche 131 mit winklig beabstandeten Umfangsrasteinkerbungen oder -aussparungen 132 auf. Obwohl drei Einkerbungen gezeigt werden, kann eine größere oder kleinere Anzahl benutzt werden.

Ein gerändeltes Band 133 wird über den Körper 126 des Verschlussrings 104 so durch Pressen eingepasst, dass es Federscheibe 108 und die Finger 128 bedeckt. Eine Seitenkante von Band 133 ist mit Schulter 134 auf Körper 126 in Eingriff, die andere Seitenkante des Bandes 133 ist, wie am besten in 9 zu sehen ist, mit den sich nach außen wendenden Lippen 136 auf den jeweiligen Fingern 128 in Eingriff. Herkömmlicher Weise besitzt Band 133 winklig beabstandete Einkerbungen 135, die sich mit den nach außen gerichteten Lippen 136 verbinden, um bei der Befestigung des Bandes 133 am Verschlussring 104 zu helfen.

Schraubenmutter 106 besitzt einen ringförmigen Körper 138 mit Innengewindegängen 140. Von der Innenkante des Körpers 138 erstrecken sich am Umfang beabstandete Rastzungen 142 zum miteinander Verbinden von Schraubenmutter 106 und Kuppler 102. Die Anzahl, die Steigung und die Beziehung der Gewindegänge 116 zu den Rasteinkerbungen 132 sind identisch mit denen, welche in 4 der vorhergehenden Ausführungsform gezeigt werden. Somit wird die Kupplungsbaugruppe 100 auf dieselbe Weise wie zuvor beschrieben schnell verbunden und gelöst.

Wenn in dieser Hinsicht die Gewindegänge 140 auf die Gewindegänge 116 geschraubt werden, kommen die Rastzungen 142 in Eingriff und gleiten dann schräg entlang der Stirnfläche 131 des Verschlussrings 104. Dies veranlasst den Verschlussring, wie in 9 zu sehen, sich nach rechts gegen die Kraft der Federscheibe 108 zu bewegen, bis die Rastzungen 142 zu den Rasteinkerbungen 132 ausgerichtet sind, worauf der Verschlussring nach links so einschnappt, dass die Rastzungen 142 mit den Rasteinkerbungen 132 verblockt werden.

Körper 138 weist einen Indikatorstreifen in Gestalt einer Umfangsnut 144 auf, die an die Rastzungen 142 angrenzt. Dieser Streifen besitzt eine Kontrastfarbe zur Kupplung, um anzuzeigen, ob die Kupplung verriegelt ist oder nicht. In der verriegelten Stellung wird Streifen 144 vom Körper 126 des Verschlussrings 104 verdeckt, wie in 9 gezeigt.

Zum Lösen der Kupplungsbaugruppe 100 wird der Verschlussring 104 durch Anfassen des gerändelten Bandes 133 wie in 9 gezeigt nach recht gedrückt, was zum Trennen der Rastzungen 142 von den Rasteinkerbungen 132 führt, worauf die Schraubenmutter 106 in die lösende Richtung bzw. gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden kann, um die Kupplungsbaugruppe 100 zu trennen.

Aus Obigem werden die Vorteile dieser Erfindung leicht ersichtlich. In der ersten Ausführungsform ist der Innenumfangsdurchmesser der Ringfeder 44 zu dimensioniert, dass sie über den Gewindegängen des Kupplers 25 geschraubt aufgenommen werden kann, und in Aussparung 35 gehalten wird, die durch die Enden 52 der Gewindegänge 34 und Kante 50 der Schulter 28 ausgebildet wird. Diese Anordnung minimiert den Durchmesser von Ringfeder 44 und Verschlussring 43, wodurch sowohl die Abmessungen als auch das Gewicht der Kupplungsbaugruppe 10 minimiert werden. Zusätzlich stellt sie eine Kupplung zur Verfügung, die schnell verbunden und schnell gelöst werden kann und einen Umfangsstreifen besitzt, der eine visuelle Anzeige über ihren verbundenen oder gelösten Zustand liefert. In der zweiten Ausführungsform gestattet es die Spalte in der Federscheibe 108, diese radial zu vergrößern, über die Gewindegänge des Kupplers 102 zu schieben, sie dann in ihren ursprünglich kleineren Durchmesser zurückspringt und in einer Aussparung 122 gehalten wird, die durch die Enden 124 der Gewindegänge 116 und den Flansch 118 ausgebildet wird. Diese Struktur minimiert ebenfalls den Durchmesser von Ringfeder 44 und Verschlussring 104 und minimiert damit sowohl die Abmessung wie das Gewicht der Kupplungsbaugruppe 100. Auch diese Anordnung sorgt für eine schnelle Verbindung und Lösung der Kupplung und besitzt einen Indikatorstreifen zum Erkennen, ob der Kuppler in der verriegelten Position ist oder nicht.


Anspruch[de]
  1. Eine Gewindekupplungsvorrichtung (10; 100) zum Verbinden von Enden erster und zweiter fluidbeherbergender der Leitungselemente (11; 12), die in einer festen lösbaren Verriegelungsbeziehung stehen, was erste und zweite Kupplungselemente (25, 102 und 36, 106) umfasst, wobei jedes eine Umfangsoberfläche hat, die umfangsseitig mit den Enden der Leitungselemente (11; 12) befestigbar ist, um diese in Fluidkommunikation zu halten, wobei die besagten Leitungselemente (25; 102 und 36; 106) bezüglich einander in einer verschließenden Bewegung in eine verschließende Position und in einer entgegengesetzten aufschließenden Richtung in eine aufgeschlossene Position zum Lösen besagter Gewindekupplungsvorrichtung (10; 100) zueinander rotierbar sind, wobei die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes umfasst:

    ein Verschlussring (43; 104), welcher auf der Umfangsoberfläche des besagten ersten Kupplungselementes (25; 102) angebracht ist und in einer geschlossenen Position der Vorrichtung (10, 100) gegen Rotation bezüglich des ersten Kupplungselementes (25; 102) gehalten ist;

    und wenigstens eine komplementäre Rastausnehmung (58; 132) an besagtem Verschlussring (43; 104);

    wenigstens ein komplementärer Rastvorsprung (68; 142) an besagtem zweitem Kupplungselement (36; 106);

    Außengewindegänge (34; 116) an besagtem ersten Kupplungselement (25; 102), wobei die besagten Außengewindegänge (34; 116) alternierende Grate und Furchen formen, wobei die Grate eine ersten größeren Durchmesser und die Furchen einen zweiten kleineren Durchmesser haben;

    Innengewindegänge an besagtem zweitem Kupplungselement (36; 106) zum zusammenwirkenden Eingriff mit besagten Außengewindegängen (34; 116), wobei die Gewindegänge (34, 115 und 42, 140) schräg mit besagter wenigstens einer Rastausnehmung (58; 132) und besagtem wenigstens einen Rastvorsprung (68, 142) derart angeordnet sind, dass sie dann fluchtend sind, nur wenn die besagten Kupplungselemente (25, 102 und 36, 106) bezüglich einander in eine geschlossene Position rotiert sind; und

    ein ringförmig federndes Element (44; 88) welches eine innere Umfangskante aufweist die einen Durchmesser hat, welcher kleiner ist als besagter erster größerer Durchmesser der im Inneren angebracht ist und besagten Verschlussring (43; 103) unterstützt und derart auf besagtem ersten Kupplungselement (25; 102) positioniert ist, dass die wenigstens eine Rastausnehmung (58; 132) zu besagtem wenigstens einen Rastvorsprung (68; 142) gedrängt ist; derart, dass diese miteinander in Kontakt geraten und nachfolgend während einer Rotation in eine Verschlussrichtung verbunden sind, wenn besagte wenigstens eine Rastausnehmung (58, 132) und besagter wenigstens einer Rastvorsprung (68; 142) derart fluchten, dass sie besagte erste und zweite Kupplungselemente (25; 102 und 36; 106) in einer festen lösbaren Verschlussbeziehung zueinander halten.
  2. Die Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, wobei besagter Durchmesser der inneren Umfangskante von besagtem ringförmigen, federndem Element (44; 108) kleiner als besagter erster größerer Durchmesser von besagten Graten ist.
  3. Vorrichtung, wie sie in Anspruch 2 beansprucht ist, wobei besagte innere Umfangskante von besagtem ringförmigem federndem Element (108) gewindeartig auf besagten Außengewindegängen (34; 116) aufgenommen wird.
  4. Vorrichtung, wie in Anspruch 1, beansprucht, wobei besagtes nachgebendes Element (108) eine ringförmige Federscheibe ist.
  5. Die Vorrichtung wie sie in Anspruch 4 beansprucht ist, wobei besagte ringförmige Federscheibe (108) gespalten ist, so dass sie radial zu einem Durchmesser größer als besagter erster größerer Durchmesser von besagten Graten erweitert ist und über besagten Außengewindegängen (116) montiert ist und dann zu einem Durchmesser welcher kleiner als besagter erster äußerer Durchmesser ist, zurückgekehrt ist.
  6. Die Vorrichtung wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, wobei besagtes federndes Element des Weiteren folgendes umfasst:

    einen kranzförmigen Ring; und

    eine Vielzahl von umfangsseitig beabstandeten Fingern (45) auf besagtem kranzförmigen Ring geformt sind und eingreifend in besagten Verschlussring (43) sind, um besagte wenigstens eine Rastausnehmung (58) in Richtung besagtem wenigstens einen Rastvorsprung (68) zu drängen.
  7. Die Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, wobei besagte wenigstens eine Rastausnehmung (58; 132) eine Vielzahl von Rastausnehmungen (58; 132) umfasst, die gleichmäßig und schräg beabstandet zu der Umfangsoberfläche von besagtem Verschlussring (43; 104) sind; und besagter wenigstens einer Rastvorsprung (68; 142) eine Vielzahl von Vorsprüngen (68; 142) schräg beabstandet auf besagtem zweiten Kupplungselement (36; 106) in Abständen, welche gleich zu den Beabstandungen von besagter Vielzahl von Ausnehmungen sind umfasst, so dass, wenn besagte Vorsprünge fluchtend zu besagten Ausnehmungen (58; 132) sind, besagter Verschlussring (43; 104) derart axial bewegbar ist, dass besagte Vorsprünge (68; 142) in besagte Ausnehmungen (58; 132) einschnappen um einen Formschluss zwischen besagten ersten und zweiten Kupplungselement (25; 102 und 36; 106) in einer festen Rotationsposition zu verschließen.
  8. Die Vorrichtung, wie in Anspruch 7 beansprucht ist, wobei die Vorsprünge (68; 142) eine vorbestimmte Höhe und besagtes zweites Kupplungselement (36; 106) des weiteren Folgendes umfasst:

    ein Indikatorstreifen (70; 144) der sich um besagte Umfangsfläche davon erstreckt und eine Breite nicht größer als die vordefinierte Höhe der besagten Vorsprünge (68; 142) hat, so dass besagter Verschlussring (43; 104) in Längsrichtung sich bewegt um besagten Indikatorstreifen (70; 144) zu überdecken, wenn besagte Vorsprünge (68; 142) in besagte Ausnehmungen (58; 152) eingreifen.
  9. Vorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei besagte Außengewindegänge (34; 116) Folgendes umfassen:

    eine Vielzahl an Gewindegängen, anzahlgleich zu der Vielzahl von Ausnehmungen (58; 132), wobei jeder an eine schräge Länge gleich der Beabstandung zwischen Entlastungen und eine Gewindesteigung hat, die das Bewegen von besagtem ersten und zweiten Kupplungselement (25; 102 und 36; 106) in Längsrichtung zwischen einer unverschlossenen und einer verschlossenen Position durch eine schräge Rotation erlaubt, die gleichgroß zu besagter schräger Beabstandung der Ausnehmungen (58; 132) ist.
  10. Die Vorrichtung, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei besagtes erstes Kupplungselement (102) eine Umfangsflanke (118) beabstandet zu besagten Außengewindegängen (116) hat;

    wobei besagter Verschlussring (104) eine umfangsseitig ausgerichtete Oberfläche umfasst, die eine Vielzahl von besagten Ausnehmungen (132) darin aufweist; und

    eine Vielzahl von umfangsseitig beabstandeten Fingern (128), die sich in Längsrichtung von besagter angrenzender Oberfläche zu besagten umfangseitigen Flansch von besagtem ersten Kupplungselement (102) erstrecken, wobei jeder der besagten Finger (128) eine nach Innen gerichtete Lippe (130) aufweist, die radial nach Innen sich erstreckt und mit besagter Umfangsflanke (118) in Eingriff gerät um eine Bewegung des Verschlussring (104) zu besagten Außengewindegängen durch besagte Federscheibe zu limitieren.
  11. Vorrichtung, wie in Anspruch 10 beansprucht, wobei besagte Außengewindegänge (116) jeweils Enden (124) haben, welche mit besagter Umfangsflanke (118) von besagtem ersten Kupplungselement (102) derart kooperieren, dass es eine Umfangsriefe (122) ausformt, in der besagte ringförmige Federscheibe (108) gefangen ist nachdem die innere Umfangskante zu besagtem Durchmesser zurückgekehrt ist, welcher kleiner als besagter erster Durchmesser der besagten Grate ist.
  12. Vorrichtung, wie in Anspruch 10 beansprucht, wobei besagte Umfangsflanke (118) Folgendes umfasst:

    eine Vielzahl von Ausklinkungen (120) umfangsseitig herum in einem Abstand gleich der Beabstandung zwischen den Fingern (128), wobei sich die Finger (128) durch die passenden Ausklinkungen (120) hindurch erstrecken.
  13. Vorrichtung, wie in Anspruch 12 beansprucht, wobei besagter Verschlussring (104) eine Umfangsschulter (134) hat; ein Band (133), welches gegenüberstehende Seitenkanten und innere und äußere Umfangsoberflächen hat, sich um besagte Finger (128) herumerstreckt, derart, dass deren innere Umfangsfläche unterstützt durch die Finger (128) ist, und eine Seitenkante an besagte Schulter (134) angrenzt; und besagtes Ende von jedem der besagten Finger (128) eine radial nach außen sich erstreckende Lippe (136) hat, so dass besagte sich gegenüberstehende Seitenkanten besagten Bandes (133) zwischen besagter Schulter (134) und besagten nach außen sich radial erstreckenden Lippen (136) entsprechend gefangen sind.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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