Соединительная муфта для гидравлического соединения - RU2704580C1
Код документа: RU2704580C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к соединительной муфте для гидравлического соединения линии рабочей среды под давлением для создания соединения, с геометрическим замыканием с соединительным ниппелем в соответствии с ограничительной частью независимых пунктов 1, 18 и 20 формулы изобретения.
Гидравлические соединения, а именно сочетание соединительной муфты и соединительного ниппеля, служат для соединения двух участков линии рабочей среды под давлением и, в частности, используются для соединения гидравлических устройств с гидравлическим источником, например, для соединения инструмента или приспособления с сельскохозяйственной или строительной техникой.
Так называемые соединительные муфты с плоским уплотнением и соединительные ниппели известны из уровня техники, например, в соответствии со стандартом ISO 16028 (состояние: декабрь 1999 года с изменениями на январь 2006 года), которые отличаются тем, что плоская и закрытая поверхность образована компонентами соединительного ниппеля или соединительной муфты в области взаимодействия в отсоединенном – разъединённом – состоянии. Эта плоская поверхность может быть легко очищена перед соединением, что предотвращает попадание грязи в корпус и между компонентами. Кроме того, в отличие от соединений с коническим клапаном, например, в соответствии со стандартом ISO 7241 (состояние на 15 июля 2014 года), эти соединения имеют лишь минимальную утечку среды под давлением – утечку масла – во время процедуры разъединения. Такие гидравлические соединения с плоским уплотнением особенно подходят для использования в средах, в которых разлив рабочей среды под давлением является проблематичным.
Кроме того, проводится различие между теми гидравлическими соединениями, которые разъединяются приведением в действие внешней скользящей муфты, и теми, которые разъединяются автоматически, когда превышено заданное относительное усилие между соединительным ниппелем и соединительной муфтой, и в то же время соединяют каналы потока с соединительной муфтой или соединительным ниппелем. Таким образом, предотвращаются утечки среды под давлением.
Из документа EP 1 273 844 B1 известно, например, гидравлическое соединение с плоским уплотнением с соединительным ниппелем и соединительной муфтой, в котором разъединение, то есть отделение соединительного ниппеля и соединительной муфты, происходит в результате приложения относительного усилия между соединительным ниппелем и соединительной муфтой.
Соединение гидравлического соединения, то есть создание соединения с геометрическим замыканием между соединительной муфтой и соединительным ниппелем, обычно выполняется путем вставки пользователем соединительного ниппеля в соединительную муфту, посредством чего по меньшей мере один клапан также соответственно открывается в результате усилия, прикладываемого пользователем, для соединения по текучей среде линии рабочей среды под давлением в соединительном ниппеле с линией рабочей среды под давлением в соединительной муфте, а также для создания соединения с геометрическим замыканием между соединительным ниппелем и соединительной муфтой для стабилизации соединения или соединенного состояния.
Однако гидравлические соединения, известные из уровня техники, имеют недостаток, заключающийся в том, что пользователь не может определить, имеется ли или какое давление, например, на соединительном ниппеле или соединительной муфте, когда инструмент должен быть соединён с гидравлическим источником, что приводит к угрозе безопасности пользователя.
В связи с этим специалист в данной области техники сталкивается с задачей раскрытия соединительной муфты, в частности, соединительной муфты для гидравлического соединения, которая улучшена в отношении безопасности и простоты при эксплуатации.
Вышеупомянутая задача решается с помощью типовой соединительной муфты для гидравлического соединения, имеющей признаки отличительной части п. 1 формулы изобретения, а именно величины площадей, в частности, площадей нажимной втулки, при которых на нажимной втулке возникает прямое или опосредованное усилие в направлении положения закрытия по меньшей мере в положении закрытия нажимной втулки (высокого давления) при давлении p рабочей среды под давлением, присутствующим в канале потока, выбираются таким образом, что при заданном верхнем значении давления p превышается заданное первое пороговое значение усилия соединения соединительной муфты, чтобы предотвращать осуществление пользователем принудительного соединения посредством соединительного ниппеля.
Соединительная муфта содержит предпочтительно цилиндрический корпус, в котором расположены компоненты соединительной муфты. Корпус ограничивает по меньшей мере частично канал потока для рабочей среды под давлением и проходит предпочтительно осесимметрично вокруг проходящей в продольном направлении оси соединения. На первом конце корпус имеет соединение, в частности, винтовое соединение, для соединения канала потока с линией рабочей среды под давлением. На корпусе вдоль оси соединения противоположно винтовому соединению, а именно на втором конце корпуса, предусмотрена соединительная муфта, имеющая предпочтительно конфигурацию плоского уплотнения так, что корпус образует плоскую поверхность с внутренними компонентами в разъединенном состоянии. Эта поверхность представляет собой поверхность стыка с соединительным ниппелем.
Узел уплотнения, который предпочтительно содержит все подвижные компоненты соединительной муфты внутри соединения, расположен внутри корпуса. Например, узел уплотнения вставляется в корпус через отверстие корпуса на втором конце корпуса и удерживается внутри корпуса посредством стопорной втулки. Предпочтительно Нажимная втулка может предпочтительно перемещаться между первым положением – в разъединенном состоянии – и вторым положением – в соединенном состоянии – в корпус. Стопорная втулка неподвижно соединена на конце с корпусом, например, привинчена к корпусу. Стопорная втулка свинчивается, например, посредством резьбы, выполненной по её периферии, с соответствующей резьбой, выполненной на внутренней периферии корпуса, причём по меньшей мере одно уплотнение, в частности, по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, дополнительно расположено между стопорной втулкой и корпусом.
Узел уплотнения содержит корпус втулки, нажимную втулку и толкатель клапана. Узел уплотнения ограничивает часть канала потока внутри корпуса, причём канал потока ограничен по меньшей мере частично корпусом втулки узла уплотнения. Корпус втулки предпочтительно имеет на своей внешней периферии по меньшей мере две области уплотнения, каждая с соответственно по меньшей мере одним уплотнением, которое герметично прилегает к соответствующей внутренней периферии корпуса. Области уплотнения предпочтительно обеспечены на разных диаметрах корпуса втулки.
Толкатель клапана удерживается на корпусе втулки посредством направляющей толкателя таким образом, что толкатель клапана предпочтительно расположен по центру в пределах канала потока, таким образом, толкатель клапана окружен со всех сторон каналом потока. Направляющая толкателя предпочтительно имеет множество канавок, через которые может протекать рабочая среда под давлением, и которые, таким образом, образуют часть канала потока. Толкатель клапана предпочтительно привинчен или прикреплён к направляющей толкателя.
Нажимная втулка узла уплотнения расположена таким образом, что она окружает толкатель клапана. Кроме того, нажимная втулка может удерживаться с возможностью смещения вдоль оси соединения между положением закрытия, в котором канал потока закрывается нажимной втулкой, и положением открытия, в котором нажимная втулка открывает канал потока. Нажимная втулка выполнена в виде полого цилиндра и предпочтительно имеет различные толщины стенок вдоль своего продольного направления. Таким образом, например, обеспечено, что толщина стенки является наибольшей в области первого торца, ориентированного в направлении положения открытия. Более того, также обеспечено, что толщина стенки уменьшается, в частности, постепенно, начиная с толщины стенки в области первого торца по направлению ко второму торцу, который ориентирован в направлении положения закрытия. Толщина стенки нажимной втулки является наименьшей, в частности, в области второго торца.
Нажимная втулка предпочтительно окружает толкатель клапана таким образом, что второй торец нажимной, который обращен в направлении положения закрытия, расположен в одной плоскости с внешним торцом толкателя клапана. Затем второй торец становится частью поверхности с плоским уплотнением на втором конце корпуса вместе с внешним торцом толкателя клапана в разъединенном состоянии соединительной муфты. Уплотнение между внешней периферией толкателя клапана, которая предпочтительно расширена по сравнению с валом толкателя клапана, головкой толкателя клапана и внутренней поверхностью нажимной втулки происходит в положении закрытия нажимной втулки. По меньшей мере одно периферийное уплотнение расположено между толкателем клапана и нажимной втулкой, в частности, между внутренней периферией нажимной втулки и внешней периферией толкателя клапана.
Альтернативно, обеспечено, что нажимная втулка упирается по меньшей мере опосредованно в толкатель клапана, в частности, в головку толкателя клапана, в своем положении закрытия так, что на толкатель клапана нажимной втулкой оказывается усилие, параллельное оси соединения. В этом случае второй торец не является частью внешнего торца. Между предпочтительно конической поверхностью головки толкателя клапана и предпочтительно конической поверхностью нажимной втулки в положении закрытия располагается уплотнение. На головке толкателя клапана дополнительно обеспечено уплотнение, которое прилегает к внутренней периферии нажимной втулки в положении закрытия нажимной втулки
нажимная втулка может перемещаться из положения закрытия, преодолевая действие силы нажимной пружины в направлении положения открытия, посредством чего нажимной втулкой открывается канал потока между нажимной втулкой и толкателем клапана. Нажимная втулка предпочтительно опосредованно или непосредственно смещается в свое положение разблокировки посредством усилия, прикладываемого пользователем через соединительный ниппель.
Соединительный ниппель прикрепляется пользователем с помощью его основного корпуса ниппеля к соединительной муфте, в частности, к торцу с плоским уплотнением на втором конце корпуса, для создания соединения с геометрическим замыканием между соединительным ниппелем и соединительной муфтой и, таким образом, для соединения – связывания– каналов потока и соединительного ниппеля, причём соединительный ниппель вставляется по меньшей мере частично в корпус соединительной муфты так, что толкатель клапана соединительной муфты изначально оказывает усилие на – подпружиненный – толкатель соединительного ниппеля, посредством чего ниппель соединительного ниппеля перемещается в направлении своего положения разблокировки. Основной корпус ниппеля одновременно оказывает усилие непосредственно или опосредованно – параллельно оси соединения – на нажимную втулку так, что нажимная втулка смещается усилием пользователя в направлении своего положения разблокировки.
Соединительный ниппель имеет внешнюю периферийную канавку в своем основном корпусе ниппеля, в которую могут перемещаться стопорные элементы, в частности, удерживающие шарики, установленные радиально в узле уплотнения в заданном положении. Заданное положение достигается, когда периферийная канавка основного корпуса ниппеля вставляется так далеко в корпус соединительной муфты, что периферийная канавка располагается на одном уровне со стопорными элементами.
Как только стопорные элементы могут перемещаться в периферийную канавку соединительного ниппеля, перемещение узла уплотнения – при условии, что он может быть перемещен – который упирается в стопорную втулку в разъединенном состоянии в своем первом положении, разблокируется так, что весь узел уплотнения перемещается в направлении внутренней части корпуса – во второе положение узла уплотнения – посредством чего стопорные элементы фиксируются посредством стопорной поверхности стопорной втулки в периферийной канавке соединительного ниппеля, и создается соединение с геометрическим замыканием между соединительным ниппелем и соединительной муфтой. Таким образом, в то же время нажимная втулка удерживается в своем положении открытия, так, что канал потока соединительного ниппеля соединяется по текучей среде с каналом потока соединительной муфты.
Во время соединения пользователем вручную должно быть приложено усилие соединения для создания соединения с геометрическим замыканием, которое в соединительной муфте при давлении p в канале потока состоит, например, из усилия нажимной пружины, действующего на нажимную втулку, сил давления, действующих в направлении положения закрытия нажимной, которые возникают при давлении p, действующем на соответствующие поверхности нажимной, а также зависящих от давления сил трения компонентов в корпусе соединительной муфты. Усилие соединения соединительного ниппеля состоит из усилия пружины подпружиненного толкателя и сил трения.
Усилие соединения соединительного ниппеля и соединительной муфты может быть определено согласно изобретению, например, с помощью процесса, при котором соединительный ниппель и соединительная муфта механически перемещаются по направлению друг к другу на измерительной установке, и усилие соединения, требуемое для соединения, определяется с помощью датчиков усилия, в частности, тензометрического датчика или преобразователя усилия с пьезоэлектрическим элементом.
С этой целью соединительная муфта и соединительный ниппель заполняются гидравлическим маслом и герметизируются. Например, подходящим гидравлическим маслом является минеральное гидравлическое масло типа HLP в соответствии с частью 2 стандарта DIN 51524 (состояние: апрель 2006 года) класса вязкости ISO VG 46 в соответствии с DIN ISO 3448 (состояние: февраль 2010 года). Давление внутри соединительного ниппеля соответствует давлению окружающей среды, в то время как давление в соединительной муфте адаптируется для каждого измерения в соответствии с пороговым значением для давления и составляет, например, от 0 МПа до 2 МПа. Для измерения усилия соединения соединительный ниппель и соединительная муфта размещаются противоположно друг другу в измерительной установке, и соединительный ниппель перемещается по направлению к соединительной муфте со скоростью 40 мм в минуту до создания соединения. С этой целью используется универсальная машина для испытания на растяжение-сжатие (тип 112.20N от производителя Test GmbH). Преобразователи усилия машины для испытания используют тензометрические датчики для определения усилия. Измеренное максимальное усилие, требуемое для процедуры соединения, соответствует усилию соединения соединительного ниппеля и соединительной муфты. Необходимо вычесть усилие соединения соединительного ниппеля, которое обычно может составлять от 70 Н до 140 Н, для вычисления усилия соединения соединительной муфты.
Согласно изобретению обеспечено, что величины площадей, в частности, нажимной, при которых возникает усилие в направлении положения закрытия нажимной, если давление p присутствует в канале потока, выбираются таким образом, что с заданным верхним значением давления p превышается заданное первое пороговое значение для усилия соединения соединительной муфты так, что предотвращается создание пользователем вручную принудительного соединения с соединительным ниппелем. Согласно изобретению граничные условия применяются при обычных рабочих давлениях гидравлических соединений, а именно при давлениях до 42 МПа, в частности, от 25 МПа до 42 МПа. Соединительная муфта согласно изобретению предпочтительно имеет номинальную ширину, составляющую 19, 16 или 12,5.
Если приемник, например, инструмент или приспособление, соединенный с оборудованием через гидравлическое соединение с помощью соединительной муфты, управляется через систему определения нагрузки машины, то объёмный расход, подаваемый насосом, регулируется посредством давления, прикладываемого к приемнику. Для работы такой системы по меньшей мере одна измерительная линия, которая передает сигнал давления от приемника оборудованию, линия давления, через которую приемник обеспечивается текучей средой под давлением, и линия резервуара, через которую текучая среда снова возвращается обратно в резервуар оборудования, должны быть расположены между оборудованием и приемником. Когда оборудование приведено в действие, насос с рабочим давлением от 20 МПа до 25 МПа подает давление приблизительно 2 МПа на соединительную муфту. Это давление также должно применяться, если приёмник не расходует гидравлическую мощность. Если линия давления соединена при 2 МПа, приемник, например, инструмент, может при определенных условиях выполнять движения, которые нежелательны, с одной стороны, и подвергать пользователя риску, с другой стороны. В связи с этим целесообразно выполнять соединительную муфту таким образом, что ручное соединение при давлении 2 МПа в пределах линии потока невозможно. В связи с этим предпочтительно, чтобы, что верхнее значение давления было ниже или равно 2 МПа, в частности, предпочтительно ниже 1,5 МПа, в частности, ниже 1 МПа.
В частности, согласно изобретению во время выбора учитываются только те площади поверхностей или части площадей поверхностей, на которых фактически возникает эффективное усилие. Такие площади поверхностей или части площадей поверхностей, на которых давление p действительно действует в направлении положения закрытия, но для которых существует одинаково большая площадь поверхность или часть площади поверхности, на которую подобным образом действует давление p и при которой подобным образом возникает усилие в направлении положения открытия нажимной, не учитываются, поскольку эти усилия уравновешивают друг друга. Вследствие этого используются только соответствующие площади поверхностей, на которых возникает эффективное усилие в направлении положения закрытия. Выбранные величины площадей поверхностей, то есть выбранная общая величина всех отдельных площадей поверхностей, вследствие этого определяется как разница между величиной всех площадей поверхностей, на которых фактически возникает любое усилие в направлении положения закрытия, минус величинами площадей поверхностей, от которых возникает усилие в противоположном направлении. В результате нажимная втулка выполняется таким образом, что нажимная втулка имеет площади поверхностей с выбранными величинами, при которых возникает усилие в направлении положения закрытия, если на канал потока подается давление.
В конструкции учитываются площади поверхностей самой нажимной втулки, а также по меньшей мере частично площади поверхностей элементов, присутствующих на нажимной втулке, например, уплотнений, при которых также возникает вызываемое давлением усилие в направлении закрытия по направлению к нажимной втулке. Усилие на нажимной втулке может действовать в направлении положения закрытия, например, от уплотнения, расположенного в канавке во внешней периферии нажимной.
Соответствующая площадь поверхности, от которой усилие действует на нажимную втулку в направлении положения закрытия, вычисляется, в частности, как кольцевая площадь поверхности, а именно как площадь кольцевой поверхности, вычисляемая на основе разницы площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра компонента, в котором нажимная втулка направляется в продольном направлении, и к которому прилегает уплотнение, расположенное на нажимной втулке, то есть диаметра уплотнения на компоненте, который направляет нажимную втулку, и площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра нажимной втулки в области толкателя клапана, то есть диаметра уплотнения в области корпуса толкателя клапана, в частности, внутреннего диаметра в концевой области нажимной втулки, которая обращена в направлении положения закрытия.
В связи с этим при вычислении учитывается внутренний диаметр компонента, в котором направляется нажимная втулка, поскольку учитываемая площадь поверхности уплотнения, которая расположена между нажимной втулкой и компонентом, который направляет нажимную втулку, и при которой возникает усилие на нажимной втулке в направлении положения закрытия, затем также учитывается. Если величина площади кольцевой поверхности, то есть величины площадей поверхностей, от которых возникает усилие, вычисляются таким образом, площади поверхностей, на которые действует давление, но при которых не возникает усилия в направлении положения закрытия, автоматически не учитываются.
Величины соответствующих площадей поверхностей нажимной втулки и элементов, расположенных на нажимной втулке, в частности, уплотнения, согласно изобретению выбираются таким образом, что усилие соединения соединительной муфты с верхним значением давления по меньшей мере является достаточно высоким - в связи с этим превышает пороговое значение – чтобы соединение вручную соединительного ниппеля было гарантированно предотвращено. С этой целью диаметр и/или толщина стенки нажимной втулки, например, может быть изменена. Усилия, действующие на соответствующие площади поверхностей нажимной втулки и уплотнения, содержат значительную часть усилия соединения соединительной муфты, которое должно быть приложено, эта часть дополнительно увеличивается путем определенного повышения давления нажимной втулки посредством выбора и определения величин площадей поверхностей.
Первое пороговое значение для усилия соединения обычно составляет около 900 Н, предпочтительно по меньшей мере 1000 Н, особенно предпочтительно по меньшей мере 1200 Н. Посредством этого выбора величин площадей поверхностей нажимной с уплотнением, расположенным на ней, обеспечено, что процедура соединения, начиная с определенного значения давления, больше невозможна, и, таким образом, открытие канала потока не может происходить. Таким образом, повышается безопасность пользователя.
Соединение соединительного ниппеля, то есть создание принудительного соединения, может только тогда произойти снова, когда давление в канале потока уменьшается до такой степени, например, путем выключения насоса, что значение давления падает ниже первого порогового значения.
Выбор верхнего значения давления и первого порогового значения для усилия соединения соединительной муфты всегда выполняется с учетом факторов, которые влияют на усилие соединения, а именно усилия пружины и силы трения, которые также влияют на усилие соединения. Однако окончательное и таким образом зависящее от давления управление усилием соединения выполняется посредством конструктивного выбора величин площадей поверхностей, находящихся под давлением p, которое создаёт сила, приложенная к нажимной втулке в направлении её положения закрытия. Таким образом, согласно изобретению намеренное повышение давления нажимной втулки происходит таким образом, что усилие в направлении положения закрытия увеличивается.
Отделение соединительной муфты и соединительного ниппеля происходит таким образом, что относительное усилие, например, тяговое усилие, прикладывается между соединительным ниппелем и соединительной муфтой, что заставляет узел уплотнения перемещаться в пределах корпуса соединительной муфты из своего второго положения, в котором обеспечено принудительное соединение с соединительным ниппелем, в свое первое положение. В первом положении узла уплотнения стопорные элементы могут снова активно перемещаться во внутреннюю канавку, предпочтительно в стопорную втулку, посредством чего узел уплотнения удерживается принудительным образом в своем первом положении – положении разблокировки – посредством стопорных элементов.
Во время такой процедуры отделения закрытие каналов потока происходит автоматически в результате перемещения нажимной втулки, среди прочего, посредством нажимной пружины из своего положения открытия в свое положение закрытия. Во время перемещения узла уплотнения в направлении первого положения или соединительного ниппеля из соединительной муфты в то же время подпружиненный толкатель соединительного ниппеля перемещается в свое положение закрытия так, что соединительный ниппель, а также соединительная муфта герметизируются после завершения процедуры полного отделения.
Поскольку опыт показал, что давление на участке линии между насосом и соединительной муфтой полностью падает только через определенное время, дополнительно обеспечено, что соединение возможно при низких прикладываемых давлениях со стороны муфты. C этой целью в первом варианте осуществления обеспечивается, что величины площадей поверхностей, в частности, нажимной втулки и расположенного на ней уплотнения, при которых по меньшей мере опосредованно на нажимной втулке возникает давление в направлении положения закрытия, когда имеется давление p, присутствующее в канале потока, выбираются так, что ниже заданного нижнего значения давления p будет устанавливаться заданное второе пороговое значение для усилия соединения соединительной муфты.
Посредством предполагаемого выполнения – выбора – площадей поверхностей, при которых на нажимной втулке возникает усилие по меньшей мере опосредованно в направлении положения закрытия так, что превышается пороговое значение усилия при верхнем значении давления, и в то же время, начиная с нижнего значения, пороговое значение усилия соединения не удовлетворяется, обеспечивается, что, с одной стороны, соединение гарантированно предотвращается при слишком высоком давлении, что привело бы к угрозе безопасности пользователя, и однако в то же время обеспечивается, что соединение соединительного ниппеля в соединительной муфте возможно удобным и легким образом с более низким значением давления. Таким образом, оказывающими влияние переменными для обеспечения этих ограничительных условий всегда являются величины площадей поверхностей, то есть сумма всех соответствующих отдельных площадей поверхностей, при которых на нажимной втулке возникает усилие в направлении её положения закрытия.
Нижнее значение давления составляет предпочтительно 0,5 МПа, предпочтительно 0,3 МПа, особенно предпочтительно 0,25 МПа. Второе пороговое значение для усилия соединения, например, составляет 450 Н, предпочтительно 350 Н, особенно предпочтительно 300 Н.
Также в данном документе применяется то, что усилия пружин, установленных в соединительной муфте, а также зависящие от давления силы трения в подвижных компонентах соединительной муфты, должны учитываться при конструктивном выборе площадей поверхностей. Однако в данном документе средством принятия решений для конструктивной регулировки усилия соединения также является выбор величины и соответствующей конструктивной формы площади поверхности нажимной втулки с уплотнением, расположенным на нём, при которой с приложенным давлением на нажимной втулке возникает усилие в направлении положения закрытия.
Преимущество этого примерного варианта выполнения заключается в том, что соединение является очень удобным и обеспечивается до достижения нижнего порогового значения, и в том, что соединение вручную гарантированно предотвращается при достижении верхнего значения давления.
Показано, что особенно предпочтительно согласно другому варианту выполнения, если обеспечено, что усилие соединения соединительной муфты с верхним значением давления 1 МПа составляет по меньшей мере 800 Н, предпочтительно по меньшей мере 1000 Н, особенно предпочтительно по меньшей мере 1200 Н. Посредством соответствующего выбора площадей поверхностей, в частности, нажимной втулки, в этом примерном варианте выполнения обеспечивается, что усилие соединения по меньшей мере 800 Н, особенно 1000 Н, предпочтительно 1200 Н достигается при давлении p 1 МПа, приложенном в канале потока. При усилии соединения 1200 Н даже для очень сильного человека также невозможно присоединить соединительный ниппель таким образом к соединительной муфте, чтобы канал потока открылся. В результате при таком давлении соединение соединительной муфты с соединительным ниппелем невозможно, и, таким образом, обеспечивается, что площади поверхностей, в частности, нажимной втулки, выбираются таким образом, что давление p на конструктивно выбранных площадях поверхностей оказывает особенно большое усилие на нажимную втулку в направлении положения закрытия.
Удобное управление соединительной муфтой обеспечивается тем, что в соответствии с другим примерным вариантом выполнения обеспечено, что усилие соединения с нижним значением давления 0,5 МПа составляет по большей мере 450 Н. Если вследствие этого давление p 0,5 МПа прикладывается в канале потока соединительной муфты, посредством выбора площадей поверхностей обеспечивается, что усилие соединения составляет по большей мере 450 Н. Оно составляет предпочтительно по большей мере 350 Н при давлении p менее 0,3 МПа, предпочтительно по большей мере 300 Н при давлении p менее 0,25 МПа. В частности, опыт показал, что начиная с 350 Н, гидравлическое соединение может быть легко выполнено вручную пользователем.
Для дополнительного улучшения соединительной муфты согласно дополнительному варианту выполнения обеспечено, что узел уплотнения содержит внутренний корпус втулки, и что нажимная втулка направляется внутренним корпусом втулки. Нажимная втулка предпочтительно направляется внутри внутреннего корпуса втулки. Внутренний корпус втулки предпочтительно установлен на корпусе втулки. Нажимная втулка предпочтительно имеет канавку на своей внешней периферии в направлении внутреннего корпуса втулки, причём в канавке расположено уплотнение, в частности, уплотнительное кольцо. Между внешней периферией нажимной втулки и внутренней периферией внутреннего корпуса втулки имеется кольцевой зазор, к которому направляется нажимная втулка, и который заполняется уплотнением. Существующее давление действует на поверхность кольцевого зазора, в частности, на уплотнение в этой области, посредством чего оказывается усилие – опосредованно – на нажимную втулку в направлении положения закрытия. Следовательно, площадь поверхности кольцевого зазора представляет собой соответствующую площадь поверхности для усилия соединения соединительной муфты, которая учитывается в конструкции согласно изобретению. Следовательно, вычисление выполняется с использованием диаметра уплотнения в области внутреннего корпуса втулки.
Передача усилия между нажимной втулкой и внутренним корпусом втулки может быть улучшена согласно другому варианту осуществления тем, что обеспечивается, что нажимная втулка имеет первый выступ, и внутренний корпус втулки имеет второй выступ, и тем, что с помощью первого выступа и второго выступа может передаваться усилие от нажимной втулки внутреннему корпусу втулки, в частности, усилие, действующие в направлении положения закрытия нажимной втулки. Первый выступ и второй выступ предпочтительно выполнены как периферийные, так что может происходить равномерная передача усилия. Преимущество этого примерного варианта выполнения состоит в том, что усилие, исходящее от нажимной, вводится в корпус втулки через внутренний корпус втулки. В связи с этим толкатель клапана не загружен дополнительными, в частности, зависящими от давления усилиями в осевом направлении, то есть вдоль оси соединения. В связи с этим это является предпочтительным, поскольку нажимная втулка, в частности, находится под давлением при зависящих от давления усилиях согласно изобретению.
Например, первый выступ и второй выступ в ненагруженном закрытом состоянии и в закрытом состоянии при давлениях менее 2 МПа разнесены друг от друга в направлении, параллельном оси соединения. С этой целью нажимная втулка имеет такую длину, что нажимная втулка упирается в толкатель клапана, в частности, в головку толкателя клапана, и в то же время первый выступ и второй выступ взаимно разнесены друг от друга. Толкатель клапана продвигается в результате зависящих от давления усилий, и нажимная втулка продвигается, начиная с заданного давления, посредством чего первый выступ и второй выступ входят в контакт только при заданном рабочем состоянии соединительной муфты. В частности, передача усилия между первым выступом и вторым выступом параллельно оси соединения происходит, только начиная с давлений в канале потока, превышающих 15 МПа, предпочтительно превышающих 25 МПа, предпочтительно превышающих 35 МПа. Обычное рабочее давление соединительной муфты составляет от 25 МПа до 40 МПа, в частности, 35 МПа; предпочтительно обеспечено, что первый выступ и второй выступ входят в контакт, начиная с давления в 1,5 и 2 раза, превышающего предполагаемое рабочее давление.
Дополнительный вариант выполнения соединительной муфты обеспечивает, что нажимная втулка направляется во внутреннем корпусе втулки направляющей поверхностью. В частности, направляющая поверхность представляет собой осесимметричную внутреннюю поверхность внутреннего корпуса втулки. Нажимная втулка может перемещаться вдоль направляющей поверхности между своим положением закрытия и своим положением открытия. В настоящем документе уплотнение, которое обеспечивает уплотнение в закрытом состоянии нажимной втулки, расположено между толкателем клапана и нажимной втулкой, в частности, между нажимной втулкой и головкой толкателя клапана. Уплотнение предпочтительно прилегает по меньшей мере частично к внутренней периферии нажимной. Величины площадей поверхностей, при которых на нажимной втулке возникает усилие по меньшей мере опосредованно в направлении положения закрытия с давлением p среды под давлением, присутствующим в канале потока, определяются как площадь кольцевой поверхности, а именно вычисляются на основе разницы площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра направляющей поверхности внутреннего корпуса втулки и площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра нажимной втулки в области уплотнения на толкателе клапана. Таким образом, учитываются диаметр уплотнения на внутренней периферии внутреннего корпуса втулки и диаметр уплотнения на головке толкателя клапана.
Когда таким образом определяется соответствующая площадь поверхности, с одной стороны, площади поверхности, которые вызывают усилие в противоположном направлении, не учитываются; с другой стороны, площадь поверхности кольцевого зазора между внутренним корпусом втулки и нажимной втулкой учитывается для зазора, в котором через уплотнение, расположенное в нём, действует усилие – опосредованно – на нажимную втулку в направлении положения закрытия.
Чтобы оказывать влияние на усилие соединения соединительной муфты, было показано, что согласно другому варианту выполнения неожиданно предпочтительно обеспечивать, чтобы площадь кольцевой поверхности имела величину от 160 мм2 до 350 мм2, в частности, величину площади от 210 мм2 до 300 мм2. При таком выборе величины площади кольцевой поверхности простым образом может быть обеспечено, чтобы первое пороговое значение для усилия соединения было гарантированно превышено, и, чтобы второе пороговое значение для усилия соединения гарантированно не достигалось при заданном давлении.
Показано, что для свойств потока соединительной муфты согласно другому варианту выполнения является предпочтительным, если обеспечено, что нажимная втулка упирается по меньшей мере опосредованно в толкатель клапана в своем закрытом состоянии так, что усилие передается от нажимной втулки на толкатель клапана параллельно оси соединения. С этой целью между нажимной втулкой и толкателем клапана, в частности, головкой толкателя клапана, предпочтительно выполнено коническое уплотнение, в результате чего нажимная втулка упирается в конически проходящую поверхность толкателя клапана. Конически проходящая встречная уплотняющая поверхность, которая по меньшей мере частично упирается в конически проходящую поверхность в закрытом состоянии, также предпочтительно обеспечена на нажимной втулке. Таким образом, обеспечено, что поверхность и встречная уплотняющая поверхность имеют совпадающий или различный наклон. При различном наклоне встречная уплотняющая поверхность прилегает только к краю поверхности на головке толкателя клапана, посредством чего достигается предпочтительное уплотнение.
Согласно дополнительному варианту выполнения соединительной муфты предпочтительно обеспечено, что узел уплотнения содержит основной корпус втулки и поршень. Поршень расположен таким образом, что он может перемещаться относительно основного корпуса втулки, в частности, также относительно внутреннего корпуса втулки. Более того, предпочтительно обеспечена пружина поршня, которая действует между поршнем и внутренним корпусом втулки и оказывает усилие на поршень в направлении положения уплотнения. Поршень может перемещаться между положением уплотнения и положением разблокировки, причём поршень оказывает усилие на нажимную втулку со смещением из положения уплотнения в положение разблокировки вдоль оси соединения после определенного хода так, что усилие поршня действует на нажимную втулку в направлении положения разблокировки нажимной втулки.
Внутренний корпус втулки и основной корпус втулки предпочтительно неподвижно соединены с корпусом втулки. В частности, направляющая толкателя также прикреплена к корпусу втулки через внутренний корпус втулки и/или основной корпус втулки. Основной корпус втулки предпочтительно привинчен к корпусу втулки, и в то же время внутренний корпус втулки и направляющая толкателя зажаты между основным корпусом втулки и корпусом втулки или установлены подвижным образом между ними. Между основным корпусом втулки и внутренним корпусом втулки расположено по меньшей мере одно уплотнение, в частности, в области в которой внутренний корпус втулки прижат основным корпусом втулки к корпусу втулки. Поршень является частью торца с плоским уплотнением соединительной муфты – второго конца корпуса – в разъединенном состоянии так, что поршень лежит с по меньшей мере частью поверхности в той же плоскости, что и торец толкателя клапана. Таким образом обеспечено, что проникновение грязи через торец соединительной муфты гарантированно предотвращается.
Поршень предпочтительно удерживается между внутренним корпусом втулки и основным корпусом втулки и может перемещаться в продольном направлении соединительной муфты вдоль оси соединения – параллельно оси соединения. Смещение поршня из его положения уплотнения в его положение блокировки всегда происходит против усилия пружины поршня, которая толкает поршень в его положение уплотнения, и которая предпочтительно поддерживается на внутреннем корпусе втулки. В частности, поршень имеет периферийный выступ, который взаимодействует с соответствующим выступом на основном корпусе втулки и определяет положение поршня в его положении уплотнения.
Для установления соединения с соединительным ниппелем соединительная муфта содержит множество расположенных по периферии стопорных элементов, в частности, удерживающих шариков, которые соответственно взаимодействуют в разъединенном состоянии с канавкой в основном корпусе втулки и соответствующей периферийной внутренней канавкой в стопорной втулке на корпусе таким образом, что – смещаемый – узел уплотнения фиксируется в своем первом положении. Стопорные элементы предотвращены от выхода из внутренней периферийной канавки стопорной втулки посредством поршня в его положении уплотнения.
Если поршень выводится из его положения уплотнения, например, в результате действия основного соединительного корпуса соединительного ниппеля против усилия пружины поршня в направлении его положения разблокировки, после заданного хода в основном корпусе втулки сначала разблокируется выемка, в то время как перемещение стопорных элементов изначально все еще заблокировано – вставленным – основным корпусом ниппеля соединительного ниппеля. После дальнейшего хода поршня в направлении своего положения разблокировки поршень достигает выступа на нажимной втулке, с которым он взаимодействует так, что в дальнейшем перемещения поршня в направлении своего положения разблокировки и перемещение нажимной втулки в направлении своего положения разблокировки происходят одновременно, поскольку поршень несет на себе нажимную втулку.
При дальнейшей вставке соединительного ниппеля внешняя канавка основного корпуса ниппеля соединительного ниппеля достигает положения, которое совпадает с положением стопорных элементов, так что стопорные элементы могут перемещаться из внутренней периферийной канавки стопорной втулки через канавку в основном корпусе втулки во внешнюю периферийную канавку основного корпуса ниппеля, посредством чего перемещение узла уплотнения в направлении внутренней части корпуса – в его второе положение – становится возможным, и, таким образом, выполняется соединение с геометрическим замыканием между соединительным ниппелем и соединительной муфтой с одновременным открытием канала потока. Если нажимная втулка находится в своем положении открытия, поршень находится в своем положении разблокировки.
Пружина втулки, которая зажимается в разъединенном состоянии соединительной муфты и толкает узел уплотнения в направлении внутренней части корпуса – во второе положение – предпочтительно расположена между стопорной втулкой и основным корпусом втулки. В то же время перемещение узла уплотнения блокируется стопорными элементами во внутренней периферийной канавке стопорной втулки и разблокируется только тогда, когда стопорные элементы могут перемещаться во внешнюю периферийную канавку соединительного ниппеля и, таким образом, разблокировать перемещение в узел уплотнения.
Что касается распределения усилия в соединительной муфте, также определено, что согласно другому варианту выполнения предпочтительно обеспечивать, чтобы нажимная пружина, которая взаимодействует с нажимной втулкой, поддерживалась на направляющей толкателя. Здесь преимущество состоит также в том, что усилие нажимной пружины вводится в корпус втулки через направляющую толкателя. Основные усилия в отношении нажимной втулки поглощаются внутренним корпусом втулки, который, в свою очередь, передает их на корпус втулки.
Согласно другому варианту выполнения приведение в действие соединительной муфты может предпочтительно быть дополнительно упрощено тем, что между нажимной втулкой и толкателем клапана расположено уплотнение, и тем, что материалом уплотнения является политетрафторэтилен (PTFE) или полиуретан (PU) или фторкаучук (FKM). Трение между нажимной втулкой и толкателем клапана уменьшается посредством выбора материала, посредством чего в то же время гарантированно обеспечивается функция уплотнения. Другими возможными материалами для уплотнения являются бутадиен-нитрильный каучук (NBR) или гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (HNBR).
Согласно другому варианту выполнения удобство использования соединительной муфты повышается в том, что между блоком уплотнения и корпусом обеспечена компенсационная камера; компенсационная камера соединена с каналом потока, и в компенсационной камере расположена пружина втулки. В компенсационной камере всегда присутствует то же давление, что и в канале потока, поскольку компенсационная камера соединена с каналом потока. Силы, действующие на узел уплотнения, которые возникают из-за давления в канале потока, по меньшей мере частично компенсируются посредством находящихся под давлением площадей в компенсационной камере, так что соединительный ниппель легче соединять в соединительной муфте. Пружина втулки действует на узел уплотнения, в частности, на основной корпус втулки узла уплотнения таким образом, что пружина втулки оказывает усилие на узел уплотнения в направлении его второго положения. Таким образом, пружина втулки уменьшает усилие соединения, так что усилие или свойства пружины втулки должны быть учтены при выборе площадей нажимной втулки.
Согласно другому варианту потеря давления рабочей среды под давлением во время соединения и разъединения может быть предпочтительно дополнительно уменьшена за счет того, что на корпусе обеспечено грязесъёмное уплотнение, и того, что грязесъёмное уплотнение прилегает по меньшей мере частично к поршню. Грязесъёмное уплотнение предпочтительно установлено на стопорной втулке корпуса таким образом, что свободная область уплотнения проходит по торцевой стороне на свободной поверхности соединительной муфты по торцевой стороне основного корпуса втулки. Дополнительно обеспечено, что грязесъёмное уплотнение прилегает по меньшей мере частично к поршню так, что грязесъёмное уплотнение также прилегает к основному корпусу ниппеля при вставке соединительного ниппеля или основного корпуса ниппеля, когда поршень смещается из его положения уплотнения в положение разблокировки во время процедуры соединения.
Усилие соединения соединительной муфты может быть рассчитано следующим образом, так что площади поверхностей, в частности, нажимной, могут быть конструктивно выбраны. Следующее соотношение применяется для усилия соединения соединительной муфты, которое зависит от давления:
,
таким образом, - сумма фактических усилий пружины, – зависящие от давления усилия на нажимной втулке в направлении положения закрытия и – зависящие от давления силы трения в соединительной муфте. Дополнительно применяется следующее:
,
– усилие пружины поршня и – усилие нажимной пружины. Также применяется следующее:
,
- сумма соответствующих площадей поверхностей, в частности, площадей нажимной втулки и уплотнения, расположенного на нажимной втулке, при которых на нажимной втулке возникает усилие в направлении положения закрытия по меньшей мере в положении закрытия нажимной втулки с давлением p, присутствующим в канале потока. Это, например, площадь кольцевой поверхности, которая вычисляется с использованием диаметра уплотнения. Если также присутствует пружина втулки, применяется следующее:
,
- усилие пружины втулки, которое действует против других усилий пружины.
Кроме того, изначально вышеупомянутая задача решается с помощью соединительной муфты в соответствии с п. 18 формулы изобретения, а именно за счет того, что первый торец нажимной втулки, обращенный в направлении положения открытия, больше второго торца нажимной втулки, обращенного в направлении положения закрытия. Это относится к соответствующему торцу нажимной втулки, вычисленному с учетом соответствующего внешнего диаметра. Учитывая давления, которые являются обычными для гидравлических соединений, и применяемую минимальную толщину стенки, достаточное усилие, возникающее в результате давления p, прикладываемого в канале потока, достигается за счет того, что первый торец нажимной втулки больше второго торца нажимной втулки.
Толщина стенки нажимной втулки на первом торце предпочтительно больше толщины стенки на втором торце. В частности, если толщина стенки является наибольшей на первом торце, она уменьшается, в частности, постепенно, в направлении второго торца.
Доказано, что согласно первому варианту выполнения особенно предпочтительно, если обеспечено, что отношение величины площади поверхности второго торца к величине площади поверхности первого торца составляет от 0,4 до 0,7, в частности, от 0,54 до 0,67. Соответствующее отношение внешних диаметров, то есть внешнего диаметра на втором торце к внешнему диаметру на первом торце, получается на основе этого и предпочтительно составляет от 0,7 до 0,85, в частности, от 0,74 до 0,82. Отношение величин площадей поверхностей при соединительной муфтой, имеющей номинальную ширину 19, составляет от 0,62 до 0,72, в частности, 0,67. Более того, при соединительной муфте с номинальной шириной 16, оно составляет от 0,55 до 0,65, в частности, 0,6. Кроме того, при соединительной муфте, имеющей номинальную ширину 12,5, оно составляет от 0,49 до 0,61, в частности, 0,54.
При таких отношениях величин площадей поверхностей может быть гарантированно обеспечено, что давление, прикладываемое в канале потока, ведет к достаточно большому усилию соединения с верхним значением давления и ведет к минимальному усилию соединения с нижним значением давления.
Кроме того, изначально вышеупомянутая задача решается с помощью соединительной муфты в соответствии с п. 20 формулы изобретения, в котором обеспечено, что между узлом уплотнения и корпусом в разъединенном состоянии соединительной муфты обеспечена кольцевая камера, узел уплотнения смещается в кольцевую камеру в соединенном состоянии соединительной муфты, корпус имеет по меньшей мере одно отверстие, и узел разъединения соединен с отверстием, и узел разъединения расположен и выполнен таким образом, что кольцевая камера может находиться под давлением с рабочей средой, находящейся под давлением. Кольцевая камера выполнена таким образом, что она содержит площади поверхностей, при которых при повышении давления на узле уплотнения возникает усилие, которое обращено в направлении первого положения узла уплотнения.
В соединенном состоянии соединительного ниппеля узел уплотнения соединительной муфты может быть смещен таким образом в корпусе, что кольцевая камера полностью или почти полностью заполняется узлом уплотнения, в частности, корпусом втулки узла уплотнения – второе положение узла уплотнения. Для отсоединения соединительного ниппеля узел уплотнения должен быть перемещен, в частности, против усилия пружины втулки. Обычно это достигается усилием пользователя.
Согласно изобретению обеспечено, что кольцевая камера может находиться под давлением с рабочей средой, находящейся под давлением, через узел разъединения так, что узел уплотнения продвигается в свое первое положение при повышении давления кольцевой камеры с рабочей средой, находящейся под давлением, так что соединительный ниппель также выталкивается из своего зацепления с соединительной муфтой. Таким образом, пользователь больше не должен прикладывать усилие для разъединения гидравлического соединения или отсоединения соединительной муфты, посредством чего повышается простота использования. Сжатый воздух особенно подходит для использования в качестве рабочей среды под давлением, поскольку сжатый воздух в любом случае обычно доступен в сельскохозяйственной и лесохозяйственной технике, а также в строительной технике.
Доказано, что особенно предпочтительно, если обеспечено, что узел разъединения содержит по меньшей мере один клапан. Например, приток и отток находящейся под давлением среды в кольцевой камере может регулироваться через клапан.
Кроме того, доказано, что предпочтительно, если обеспечено, что узел разъединения расположен и выполнен так, что продолжительность повышения давления кольцевой камеры с помощью рабочей среды, находящейся под давлением, может регулироваться с помощью узла разъединения, и/или количество рабочей среды, находящейся под давлением в кольцевой камере, может регулироваться с помощью узла разъединения, и/или давление носителя может регулироваться с помощью узла разъединения.
Узел разъединения расположен и выполнен таким образом, что кольцевая камера находится под давлением, например, в течение заданного периода времени, с рабочей средой, находящейся под давлением, так, что обеспечено, что соединение с геометрическим замыканием между соединительным ниппелем и соединительной муфтой разблокируется при продвижении узла уплотнения в его исходное положение. Кроме того, также обеспечено, что узел разъединения расположен и выполнен таким образом, что кольцевая камера находится под давлением с определенным объёмом сжатого воздуха, причём объём выбирается таким образом, что соединительный ниппель гарантированно выводится из соединительной муфты.
В частности, в настоящее время существует множество возможностей для предполагаемого исполнения и дальнейшего развития описанных соединительных муфт. В связи с этим сделана ссылка как на пункты формулы изобретения, которые зависимые от пунктов 1, 18 и 20 формулы изобретения, так и на последующее описание предпочтительных примерных вариантов выполнения в сочетании с чертежом. На чертежах показано:
фиг. 1 показывает местный вид сбоку в разрезе примерного варианта выполнения соединительной муфты и соединительного ниппеля,
фиг. 2 показывает пример осуществления в соответствии с фиг. 1 с соединительным ниппелем, частично вставленным в соединительную муфту,
фиг. 3 показывает пример осуществления в соответствии с фиг. 1 и 2 с соединительным ниппелем, вставленным дальше в соединительную муфту,
фиг. 4 показывает пример осуществления в соответствии с фиг. 1-3 в соединенном состоянии соединительной муфты,
фиг. 5а показывает местный вид сбоку в разрезе другого примерного варианта выполнения соединительной муфты,
фиг. 5b показывает область Z в соответствии с фиг. 5а,
фиг. 6 показывает местный вид сбоку в разрезе другого примерного варианта выполнения соединительной муфты,
фиг. 7 показывает местный вид сбоку в разрезе другого примерного варианта выполнения соединительной муфты, и
фиг. 7а показывает область Z в соответствии с фиг. 7.
Фиг. 1-4 показывают пример осуществления соединительной муфты 1 для гидравлического соединения для создания соединения с геометрическим замыканием с соединительным ниппелем 2. Фиг. 5а, 5b, и 6, и 7 подобным образом показывают пример осуществления муфты 2. Соединительная муфта 1 содержит корпус 3 с узлом 4 уплотнения. Корпус 3 ограничивает канал 5 потока для рабочей среды под давлением, причём корпус 3 проходит осесимметрично вокруг оси А соединения. Блок 4 уплотнения содержит корпус 6 втулки, нажимную втулку 7 и толкатель 8 клапана.
Толкатель 8 клапана установлен посредством направляющей 9 толкателя на корпусе 6 втулки таким образом, что толкатель 8 клапана центрирован в канале 5 потока, и канал 5 потока окружает толкатель 8 клапана. Направляющая 9 толкателя имеет множество канавок, через которые течет рабочая среда под давлением, и которые, таким образом, являются частью канала 5 потока. Нажимная втулка 7 расположена таким образом, что она окружает толкатель 8 клапана.
В соответствии с фиг. 1 нажимная втулка 7 представлена в её положении закрытия, в котором канал 5 потока полностью герметизирован нажимной втулкой 7. Нажимная втулка 7 прижимается в направлении её положения закрытия посредством нажимной пружины 10, причём в этом примерном варианте выполнения нажимная пружина 10 поддерживается на направляющей 9 толкателя. Площадь поверхности, при которой на нажимной втулке 7 возникает усилие, действующее в направлении положения закрытия с давлением p, присутствующим в канале 5 потока в положении закрытия нажимной втулки 7, в этом примерном варианте выполнения может быть вычислена по меньшей мере в положении закрытия нажимной втулки 7 как площадь кольцевой поверхности на основе разницы площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра DMI внутреннего корпуса 13 втулки в области уплотнения 42 или направляющей поверхности 41 и площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра DID нажимной втулки 7 в области уплотнения 25. Эта площадь кольцевой поверхности, которая вычисляется на основе диаметров DMI и DID уплотнения, представляет собой площадь поверхности – соответствующую площадь поверхности – при которой вызываемое давлением усилие действует на нажимную втулку 7 в направлении положения закрытия. В этом примерном варианте выполнения первый торец 11 больше второго торца 40.
Площадь поверхности, вычисляемая таким образом, а именно площадь кольцевой поверхности, основанная на разнице площадей круговых поверхностей в пределах диаметров DMI и DID, в этом примерном варианте выполнения рассчитывается таким образом, что усилие в направлении положения закрытия нажимной втулки 7, возникающее в результате давления p, прикладываемого в канале 5 потока, увеличивает усилие соединения соединительной муфты так, что усилие соединения превышает первое пороговое значение при верхнем значении давления p. Таким образом, гарантированно предотвращается соединение вручную соединительного ниппеля 2, и повышается безопасность для пользователя. Более того, площадь поверхности, в данном документе вычисляемая площадь кольцевой поверхности, рассчитывается таким образом, что усилие соединения падает ниже заданного порогового значения, начиная с более низкого значения давления p.
Кроме того, узел 4 уплотнения содержит основной корпус 12 втулки, внутренний корпус 13 втулки, и поршень 14, которые установлены на корпусе 6 втулки. Основной корпус 12 втулки и внутренний корпус 13 втулки соединены друг с другом и установлены на корпусе 6 втулки таким образом, что направляющая 9 толкателя вместе с толкателем 8 клапана удерживаются в канале 5 потока. С этой целью основной корпус 12 втулки свинчен вместе с корпусом 6 втулки. В этом примерном варианте выполнения узел 4 уплотнения установлен с возможностью перемещения в корпусе 3, причём узел 4 уплотнения находится в своем первом положении в соответствии с фиг. 1-3. Узел 4 уплотнения расположен между корпусом 3 и блокирующей втулкой 15, которая находится на втором открытом конце корпуса 3.
Стопорная втулка 15 ввинчена в корпус 3 посредством резьбы и таким образом удерживает узел 4 уплотнения внутри корпуса 3. Уплотнение 16 расположено между стопорной втулкой 15 и корпусом 3. Уплотнение 17 также расположено между стопорной втулкой 15 и основным корпусом 12 втулки. Стопорная втулка 15 имеет внутреннюю периферию 18, которая вмещает по меньшей мере частично удерживающие шарики 19, которые удерживаются по периферии в канавках основного корпуса 12 втулки в представленном первом положении узла 4 уплотнения. Поршень 14 фиксирует удерживающие шарики 19 в первом положении узла 4 уплотнения в пределах внутренней периферийной канавки 18 стопорной втулки 15 так, что узел 4 уплотнения жестко фиксируется посредством удерживающих шариков 19.
Между основным корпусом 12 втулки и внутренним корпусом 13 втулки расположена кольцевая камера, в которой расположена пружина 20 поршня, который толкает поршень 14 в его положение уплотнения – показанное на фиг. 1 – так, что поршень 14 находится по меньшей мере частично с торцом толкателя 8 клапана, в частности, головкой толкателя 8 клапана, в пределах одной плоскости, а именно в пределах плоскости торца с плоским уплотнением соединительной муфты 1. Поршень 14 имеет первый выступ 21, который взаимодействует со вторым выступом 22 основного корпуса 12 втулки таким образом, что выступы 21, 22 фиксируют положение уплотнения поршня 14, причём пружина 20 поршня приводит выступы 21, 22 в контакт друг с другом.
Нажимная втулка 7 имеет первый выступ 23, а внутренний корпус 13 втулки имеет второй выступ 24, которые также взаимодействуют друг с другом таким образом, что выступы 23, 24 фиксируют положение закрытия нажимной втулки 7. Нажимная пружина 10 заставляет выступ 23 прижиматься к выступу 24. Выступы 23, 24 имеют преимущество, заключающееся в том, что нажимная втулка 7 поддерживается исключительно на внутреннем корпусе 13 втулки, и не происходит никакой передачи осевого усилия от нажимной втулки 7 толкателю 8 клапана.
В положении закрытия, изображенном на фиг. 1, нажимная втулка 7 окружает толкатель 8 клапана в своей концевой области, головку толкателя 8 клапана, которая расширяется относительно своего вала, посредством чего канал 5 потока закрывается посредством нажимной втулки 7. Уплотнение происходит с помощью уплотнения 25, расположенного по периферии в толкателе 8 клапана, которое в этом примерном варианте выполнения выполнено из политетрафторэтилена (PTFE).
Между узлом 4 уплотнения и корпусом 3, в частности, между основным корпусом 12 втулки и корпусом 6 втулки и корпусом 3 обеспечена компенсационная камера 26, которая соединена с каналом 5 потока через по меньшей мере одно отверстие 27 так, что давление p, присутствующее в компенсационной камере 26, преобладает в компенсационной камере 26. Компенсационная камера 26 служит для компенсации усилия, возникающего в результате приложения давления p к блоку 4 уплотнения, в частности, к корпусу 6 втулки, посредством чего повышается удобство использования соединительной муфты 1.
Пружина 28 втулки, которая толкает узел 4 уплотнения в его второе положение, расположена в компенсационной камере 26 между стопорной втулкой 15 и узлом 4 уплотнения, в частности, между стопорной втулкой 15 и основным корпусом 12 втулки. Однако в состоянии, изображенном на фиг. 1-3 – в первом положении – узел 4 уплотнения удерживается в своем первом положении посредством удерживающих шариков 19, которые взаимодействуют с внутренней периферийной канавкой 18 стопорной втулки 15.
Фиг. 2 показывает пример осуществления в соответствии с фиг. 1 в состоянии, в котором соединительный ниппель 2 расположен у торца с плоским уплотнением соединительной муфты 1 с целью получения соединения с геометрическим замыканием между соединительным ниппелем 2 и соединительной муфтой 1. Основной корпус 29 ниппеля в то же время первоначально оказывает усилие на поршень 14, который перемещается в направлении оси А соединения, преодолевая действие силы пружины 20 поршня в направлении своего положения разблокировки. Таким образом, толкатель 8 клапана соединительной муфты 1 оказывает усилие на подпружиненный толкатель 30 соединительного ниппеля 2.
В частности, как может быть видно на фиг. 3, усилие направляет первоначально зафиксированный толкатель 8 клапана соединительной муфты 1 так, что толкатель 30 соединительного ниппеля 2 перемещается таким образом, что канал 31 потока соединительного ниппеля 2 по меньшей мере частично открывается. В положении нажимной втулки 7, изображенном на фиг. 3, канал 5 потока частично открыт. Поршень 14 продвигается дальше в корпус 3 – параллельно оси А соединения – посредством усилия, прикладываемого к поршню 14 в направлении оси А соединения через основной корпус 29 ниппеля, так, что поршень 14 упирается в контактную поверхность 32 на нажимной втулке 7 таким образом, что нажимная втулка 7 продвигается дальше поршнем 14 в направлении своего разблокированного положения, что, в свою очередь, происходит против усилия нажимной пружины 10.
На фиг. 3 также видно, что кольцевая камера 33, в которую может быть смещен узел 4 уплотнения, в частности, корпус 6 втулки, находится между корпусом 3 и узлом 4 уплотнения, в частности, между корпусом 6 втулки и корпусом 3. Однако перемещение узла 4 уплотнения по-прежнему заблокировано удерживающими шариками 19 в состоянии, показанном на фиг. 3, при этом в своем положении они больше не удерживаются поршнем 14, а удерживаются основным корпусом 29 ниппеля.
На фиг. 4 видно полностью соединенное состояние соединительного ниппеля 2 в соединительной муфте 1. Узел 4 уплотнения может быть смещен в направлении своего второго положения, поскольку удерживающие шарики 19 перемещены во внешнюю периферийную канавку 34 соединительного ниппеля 2, так что объём кольцевой камеры 33 далее уменьшается корпусом 6 втулки. Узел 4 уплотнения продвигается пружиной 28 втулки, присутствующей в компенсационной камере 13, в направлении второго положения и, таким образом, удерживается во втором положении в тот самый момент, когда снимается блокировка удерживающими шариками 19 его перемещения из первого положения в направлении второго положения. Затем удерживающие шарики 19 перемещаются из внутренней периферийной канавки 18 стопорной втулки 15 и удерживаются посредством стопорной поверхности 35 стопорной втулки 15 во внешней периферийной канавке 34 соединительного ниппеля 2.
В полностью заблокированном положении, показанном на фиг. 4, основной корпус 29 ниппеля так далеко входит в узел 4 уплотнения или соединительную муфту 1, что нажимная втулка 7 находится в своем положении разблокировки. В этом состоянии канал 5 потока полностью открывается и соединяется по текучей среде с каналом 31 потока соединительного ниппеля 2.
Относительное усилие, которое преодолевает усилие пружины 28 втулки и силы трения, в частности, уплотнений и удерживающих шариков 19, а также усилия зажима, передаваемые удерживающими шариками 19 между основным корпусом 29 ниппеля и стопорной втулкой 15, должно быть применено между соединительным ниппелем 2 и соединительной муфтой 1, чтобы снова отделить соединительный ниппель 2 от соединительной муфты 1 так, что узел 4 уплотнения перемещается снова в свое первое положение, в котором удерживающие шарики 19 могут снова перемещаться во внутреннюю периферийную канавку 18 стопорной втулки 15, и соединительный ниппель 2 разблокируется.
В то же время и подпружиненная нажимная втулка 7, и подпружиненный поршень 14 следуют за перемещением назад соединительного ниппеля 2 так, что первоначально посредством нажимной втулки 7 закрывается канал 5 потока соединительной муфты 1, в результате чего в дальнейшем посредством толкателя 30 после того, как толкатель 8 клапана соединительной муфты 1 больше не оказывает усилия на толкатель 30, закрывается канал 31 потока соединительного ниппеля 2.
Фиг. 5a показывает пример осуществления соединительной муфты 1, который по существу выполнен в соответствии с примерными вариантами выполнения, показанными на фиг. 1-4, с той разницей, что на стопорной втулке 15 расположено грязесъёмное уплотнение 36. Режим работы примерных вариантов выполнения неизменен; компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В этом примерном варианте выполнения первый торец 11 также больше второго торца 40. Область Z, показанная на фиг. 5а, представлена увеличенной на фиг. 5b.
Грязесъёмное уплотнение 36 установлено на стопорной втулке 15 таким образом, что его торцевая поверхность проходит по торцу основного корпуса 12 втулки и образует часть торца с плоским уплотнением соединительной муфты 1. Грязесъёмное уплотнение 36 удерживается на стопорной втулке 15 с помощью зажимного элемента 37. Грязесъёмное уплотнение 36 упирается в поршень 14 его свободной уплотняющей поверхностью так, что грязесъёмное уплотнение 36 также упирается в основной корпус 29 ниппеля соединительного ниппеля 2 при вставке последнего в соединительную муфту 1.
На увеличенной части изображения в соответствии с фиг. 5b можно увидеть точную конфигурацию уплотнения 25 между нажимной втулкой 7 и толкателем 8 клапана, которое в этом примерном варианте выполнения выполнено из фторкаучука (FKM).
Фиг. 6 показывает пример осуществления соединительной муфты 2, который выполнен идентично примеру осуществления в соответствии с фиг. 5а, за исключением того, что кольцевая камера 33 имеет отверстие 38, и на отверстии 38 расположен узел 39 разъединения так, что кольцевая камера 33 может находиться под давлением за счет рабочей среды, находящейся под давлением, с целью разъединения. Узел 39 разъединения содержит по меньшей мере один клапан, с помощью которого может регулироваться приток и отток рабочей среды, находящейся под давлением в кольцевой камере 33.
Кольцевая камера 33 предпочтительно находится под давлением с помощью узла 39 разъединения с использованием находящейся под давлением рабочей среды так, что узел 4 уплотнения, который находится в своем втором положении в соединенном состоянии соединительного ниппеля 2 – см., например, фиг. 4 – продвигается находящейся под давлением рабочей средой в направлении своего первого положения – преодолевая действия силы пружины 28 втулки и сил трения, в частности, уплотнений и удерживающих шариков 19, а также усилий зажима между основным корпусом 29 ниппеля и стопорной втулкой 15 через удерживающие шарики 19 – поскольку находящаяся под давлением рабочая среда создает усилие на узел 4 уплотнения, в частности, на корпусе 6 втулки, через поверхности кольцевой камеры 33, которые имеют отношение к действию давления. Вследствие результирующего перемещения узла 4 уплотнения в направлении своего первого положения соединительный ниппель 2 одновременно выталкивается из соединительной муфты 1 так, что происходит разъединение.
Фиг. 7 показывает местный вид сбоку в разрезе другого примера осуществления соединительной муфты 1. Режим работы подобен режиму работы примера осуществления в соответствии с фиг. 1, так что компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Однако в этом примере осуществления нажимная втулка 7 и толкатель 8 клапана, в частности, головка толкателя клапана, выполнены таким образом, что нажимная втулка 7 таким образом упирается в головку толкателя клапана в своем положении закрытия, так что нажимная втулка 7 оказывает усилие на головку толкателя клапана параллельно оси А соединения. Область Z на головке толкателя клапана показана увеличенной на фиг. 7а.
Головка толкателя клапана имеет наклонную поверхность 43, в которую нажимная втулка 7 упирается подобной наклонной встречной поверхностью 44 в своем изображенном положении закрытия. В этом примере осуществления наклоны поверхности 43 и встречной уплотняющей поверхности 44 идентичны. Для улучшения функции уплотнения в поверхности 43 дополнительно расположено уплотнение 25. Нажимная втулка 7 выполнена таким образом, в частности, длина нажимной втулки 7 выбирается таким образом, что выступ 23 в изображенном закрытом состоянии нажимной втулки 7 без приложения давления разнесен от выступа 24. Передача усилий от нажимной втулки 7 параллельно оси А соединения происходит только на толкатель 8 клапана, в частности, на головку толкателя клапана. Только при определенном давлении в пределах заблокированного канала потока, под действием которого толкатель 8 клапана выдвигается, и нажимная втулка 7 выдвигается, выступы 23, 24 входят в контакт друг с другом, посредством чего происходит передача усилия от нажимной втулки 7 корпусу 13 втулки, и, таким образом, толкатель 8 клапана высвобождается. Выступы 23, 24 входят в контакт, предпочтительно начиная с давления в 1,5 и 2 раза, превышающего рабочее давление.
Площадь кольцевой поверхности, при которой зависящее от давления усилие действует на нажимную втулку 7 в направлении её положения закрытия, когда давление p присутствует в канале потока, в этом примере осуществления может быть вычислена как разница площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра DMI на направляющей поверхности 41 внутреннего корпуса 13 втулки и площади круговой поверхности в пределах внутреннего диаметра DID нажимной втулки 7 в области уплотнения 25.
Реферат
Изобретение относится к соединительной муфте (1) для гидравлического соединения на линии рабочей среды под давлением для создания принудительного соединения с соединительным ниппелем (2), имеющей корпус (3) и узел (4) уплотнения, причём корпус (3) имеет канал (5) потока для рабочей среды под давлением и ось А соединения, узел (4) уплотнения содержит корпус (6) втулки, нажимную втулку (7) и толкатель (8) клапана, узел (4) уплотнения ограничивает часть канала (5) потока, толкатель (8) клапана удерживается на корпусе (6) втулки через направляющую (9) толкателя таким образом, что толкатель (8) клапана расположен в канале (5) потока, нажимная втулка (7) окружает толкатель (8) клапана, нажимная втулка (7) может быть смещена вдоль оси А соединения и удерживается между положением закрытия, в котором канал (5) потока закрывается посредством нажимной втулки (7), и положением открытия, в котором канал (5) потока открывается посредством нажимной втулки (7), нажимная втулка (7) подпружинена посредством нажимной пружины (10) в направлении её положения закрытия, и для создания принудительного соединения с соединительным ниппелем (2) пользователем должно быть приложено усилие соединения. Соединительная муфта (1), которая улучшена в отношении безопасности и простоты в эксплуатации, выполнена таким образом, что величины площадей поверхностей, при которых на нажимной втулке (7) возникает усилие в направлении положения закрытия с давлением p рабочей среды под давлением, присутствующим в канале (5) потока, выбираются таким образом, что по меньшей мере в положении закрытия нажимной втулки (7) при заданном верхнем значении давления p превышается заданное первое пороговое значение усилия соединения для предотвращения создания пользователем принудительного соединения с соединительным ниппелем (2). 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.
