DE60022875T2

DE60022875T2 - Sicherung für überwurfmutter

Info

Publication number: DE60022875T2
Application number: DE60022875T
Authority: DE
Inventors: John Austin
Original assignee: Crane Resistoflex Inc
Current assignee: Crane Resistoflex Inc
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: US6557900B1; ATE305584T1; CA2370190C; EP1181475A1; EP1181475B1; ES2249267T3; CA2370190A1; CA2634310A1; US20040036292A1; US7032931B2; DE60022875D1; AU4808800A; CA2634310C; WO2000066930A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft selbst-sichernde Befestigungsmittel zum Verhindern einer unerwünschten Lockerung eines Befestigungsmittels, und spezieller betrifft sie eine Verriegelungsvorrichtung zum Sichern einer Mutter an einer Nippelanordnung einer Fluidkupplung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Problem in Zusammenhang mit der Verwendung von Muttern bei Befestigungsmitteln und Kupplungen besteht in einer Abnutzung oder Lockerung der Mutter. Das Problem steht in Zusammenhang mit Schwingungs-, Umwelt- und anderen dynamischen Faktoren, die zu einem kurzzeitigen Verlust einer Vorbelastung und einer Lockerung der Mutter nach hinten führen.
Dieses Problem ist in der Luftfahrtindustrie besonders deutlich. Bei einer von der Society of Automotive Engineers (SAE) ausgeführten Untersuchung ergab es sich, dass 22% von Fluidverbindungsstücken mit Lecks gelockerten Befestigungen aufgrund einer Lockerung der Mutter nach hinten zuzuschreiben waren.
Zum Stand der Technik gehören Erzeugnisse, bei denen versucht wurde, das Problem zu berücksichtigen. Z.B. wurden für Befestigungsmittel verriegelnde Unterlegscheiben, Federscheiben, Gewinde mit einem vorherrschenden Drehmoment, verformte Gewinde, Kunststoffgewindeeinsätze, anaerobe Klebemittel, Doppelmuttern und Verriegelungsstifte verwendet. US-A-4,063,756 beschreibt eine Kupplung, bei der das Lockern einer Mutter durch den Eingriff einer federbelasteten Kugel in eine Verriegelungsaussparung verhindert wird. Für Fluidverbindungsstücke und dergleichen besteht das üblichste Verfahren zum Verhindern einer Mutterlockerung in der Verwendung eines "Sicherheitsdrahts", wobei ein Stück eines Drahts aus rostfreiem Stahl über ein kleines Loch an der Mutter der Fluidkupplung befestigt wird. Das andere Ende des Drahts wird an eine Komponente in der Nähe gebunden, so dass einer Drehung der Mutter in der Lockerungsrichtung durch den Draht entgegen gewirkt wird.
Diese Sicherheitsdrahtvorrichtung ist jedoch teuer, da sie extrem arbeitsintensiv ist. Ein Mechaniker muss einen Extraschritt ausführen, um zu gewährleisten, dass die Mutter angelegt bleibt, in dem er die Sicherheitsdrahtvorrichtung nach dem Festziehen der Mutter an einer Komponente in der Nähe befestigt. Danach muss ein zusätzlicher Schritt ergriffen werden, um den Draht zu verdrillen, um den Durchhang zu beseitigen. Das Verfahren neigt auch zum Erzeugen einer gefährlichen Beschädigung fremder Ob jekte, da die Drähte abgeschnitten werden müssen – wobei ein Übermaß zu einer Bewegung von Komponenten führen kann, was Schäden verursacht. Außerdem verursacht, da die Drähte abgeschnitten werden müssen, wenn das spezielle Verbindungsstück eine Wartung und/oder ein routinemäßiges Wiederanziehen benötigt, der Schneidvorgang scharte Drahtenden, die an anderen Objekten oder den Händen des Mechanikers hängen bleiben können. Die Drähte können auch brechen, wenn sie verdrillt werden, um einen Durchhang zu beseitigen.
Es erfolgten Versuche zum Verbessern des Sicherheitsdrahtverfahrens durch den Versuch, die Mutter an der passenden Hälfte (der Einsteckhälfte) der Kupplung zu sichern. Ein derartiges herkömmliches Bauteil ist ein Moeller-Verbindungsstück, das dadurch für einen auf die Mutter wirkenden Drehmomentwiderstand sorgt, dass ein Muster von Drehmoment-"Höckern" entlang dem Einsteckende der Kupplung positioniert wird und entsprechende Aussparungen entlang der Innenseite der Mutter positioniert werden, um diese Höcker aufzunehmen, wenn die Einsteck- und die Aufsteckhälfte zusammengesetzt werden. Dieses System erfordert es jedoch, dass sowohl die einsteckende als auch die aufsteckende Kupplungskomponente der Moeller-Konstruktion genügen; d.h., man muss sowohl die Einsteck- als auch die Aufsteckhälfte bei Verwendung der Moeller-Konstruktion ersetzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung wird eine neuartige und einzigartige Vorrichtung angegeben, die dazu dient, eine Mutter zu schaffen, die mit der aufnehmenden Kupplungshälfte einer Nippelanordnung verriegelt wird. Durch Einbauen einer Mutter-Verriegelungsvorrichtung an der aufnehmenden Hälfte der Nippelanordnung kann Verwendung mit standardmäßigen, von allen Herstellern hergestellten Einsteck-Anschlussteilen erfolgen, und es kann auch eine Nachrüstung an Verbindungsstücken erfolgen, die in bereits installierten Fluidsystemen verwendet werden. So können teurere, sperrigere Komponenten in Takt bleiben und mit neuen, verriegelnden Nippelanordnungen gemäß der Erfindung nachgerüstet werden.
Die Erfindung stützt sich auf das Konzept einer Verriegelung der Mutter mit der aufnehmenden Kupplungshälfte, von der sie normalerweise einen Bestandteil bildet. So befinden sich alle Herstell-Konstruktionsabmessungen, Konstruktionsmaterialien und der Vorzusammenbau der Komponenten in der Kontrolle des Herstellers, wodurch ein Zusammenbau hoher Qualität gewährleistet ist.
Durch Verriegeln der Mutter an der aufnehmenden Komponente werden Gegenkräfte von einem passenden Verbindungsstück an ein Rohrstück, das am Hinterende der Nippelanordnung angebracht ist, übertragen, das direkten Widerstand leistet. Die Kräfte werden über die Mutter und ein Sicherungselement, das zum Sichern derselben an der Nippelanordnung verwendet wird, an das Rohrstück übertragen.
Außerdem wird durch die Nippelanordnungskomponente, die am häufigsten unbeweglich am starren Rohr befestigt ist, was durch Verschweißen oder eine andere Befestigungsmaßnahme erfolgt, durch das starre Rohr selbst ein Widerstand gegen Lockern realisiert. Das starre Rohr sorgt für einen zusätzlichen Drehwiderstand um die Achse des Endverbindungsstücks. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Geometrie des Rohrs Biegungen und Klemmungen enthält.
In Situationen, in denen zwei Nippelanordnungen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mutterverriegelungsvorrichtung an jedem Ende irgendeiner geometrisch komplizierten Ausgestaltung eines Rohrs, einschließlich einem im Wesentlichen geraden Rohrverlauf, verwendet werden, wird jeglichem lockernden Drehmoment, wie es an einem Endverbindungsstück auftritt, direkt durch das die Mutter verriegelnde Verbindungsstück am anderen Ende entgegen gewirkt. Dieses Szenarium ist in den 9A und 9B dargestellt. Ein lockerndes Drehmoment (Negativdrehung) wegen Schwingungen oder anderen dynamischen Effekten, die an einem Endverbindungsstück auf die Mutter der Nippelanordnung einwirken, zieht tatsächlich die Mutter (sorgt für eine Positivdrehung) von der Nippelanordnung auf das Einsteck-Gegenstück am anderen End-Verbindungsstück an.
So wirkt zwar die erfindungsgemäße Mutterverriegelungsvorrichtung ausreichend, um einer Lockerung bei einer einzelnen Nippelanordnung am Ende eines gebogenen Rohrs oder dergleichen ausreichend entgegen zu wirken, jedoch funktioniert die Erfindung bevorzugter als vollständiges System, bei dem eine eine Mutter verriegelnde Nippelanordnung an beiden Enden eines Rohrstücks (insbesondere an geraden Rohrstücken) angebracht ist.
Die Erfindung kann auch bei vielen Verbindungsstücktypen verwendet werden, einschließlich abdichtenden Trägerverbindungsstücken sowie Verbindungsstücken vom Typ mit Schwenkdraht und vom aufschiebbaren Typ, mit Aufweitung und ohne solche.
Es ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus, dass für mehr Widerstand gegen ein Lockern der Mutter von der Nippelanordnung gesorgt ist, bevorzugter für mindestens das 2,5-fache des Werts des Lockerungsdrehmoments, für den durch das Existieren des Sicherheitsdrahtverfahrens zum Verhindern des Aufschraubens einer Mutter gesorgt wird.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Verriegelungsvorrichtung für eine Fluid-Nippelanordnung zu schaffen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Nippelanordnung zu schaffen, bei der die Mutter einem Aufdrehen widersteht.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Verriegelungsvorrichtung für eine Fluid-Nippelanordnung zu schaffen, die bei vorhandenen Verbindungsstücken mit Einsteckende nachgerüstet werden kann.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Verriegelungsvorrichtung für ein Fluid-Verbindungsstück zu schaffen, die im Design leichter und in der Größe kleiner als die bekannten Vorrichtungen ist.
Durch eine Erscheinungsform der Erfindung ist eine aufnehmende Nippelanordnung für eine Kupplung gemäß dem Anspruch 1 geschaffen.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist eine verriegelnde Rohranordnung gemäß dem Anspruch 7 geschaffen.
Durch andere Erscheinungsformen der Erfindung sind ein Verfahren nach Anspruch 9 und eine Nippelanordnung nach Anspruch 10 geschaffen.
Diese und andere Erscheinungsformen sowie Aufgaben, und viele der zugehörigen Vorteile der Erfindung, werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen leicht zu schätzen und zu verstehen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Seitenansicht einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
1B ist eine Vorderansicht der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
1C ist eine perspektivische Vorderansicht der Verriegelung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
1D ist eine perspektivische Rückansicht der Verriegelungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine perspektivische Rückansicht der Verriegelungsvorrichtung ohne Freigabemechanismus gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine perspektivische Vorderansicht des Freigabemechanismus für die Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine geschnittene Seitenansicht eines aufnehmenden Endes eines Rohrverbindungsstücks zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten und dritten Ausführungsform der Erfindung.
6A ist eine Seitenansicht einer Mutter zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten und dritten Ausführungsform der Erfindung.
6B ist eine geschnittene Seitenansicht der Mutter zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten und dritten Ausführungsform der Erfindung.
7A ist eine Seitenansicht eines Federelements zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
7B ist eine Draufsicht des Federelements zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8A ist eine Draufsicht des Federelements und eines Rastenrings zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8B ist eine Vergrößerung der Verbindung zwischen dem Federelement und dem Rastenring zur Verwendung bei der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht des im Wesentlichen geraden Rohrverlaufs, wobei jedes Ende über die Nippelanordnung mit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung verfügt.
10A ist eine teilgeschnittene Seitenansicht der Verriegelungsvorrichtung für eine Fluidkupplung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Verriegelungsvorrichtung außer Eingriff dargestellt ist.
10B ist eine teilgeschnittene Seitenansicht der Verriegelungsvorrichtung für eine Fluidkupplung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Verriegelungsvorrichtung in Eingriff dargestellt ist.
11A ist eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
11B ist eine Draufsicht der Verriegelungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.
12 ist eine Draufsicht einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 1–9 ist es erkennbar, dass eine Aufnahmeanordnung 2 für eine Fluidkupplung über einen innerhalb einer Mutter 8 positionierten Rohrkörper 6 verfügt. Die Aufnahmeanordnung 2, sowohl der Rohrkörper 6 als auch die Mutter 8, können aus beliebigen Materialien hoher Festigkeit hergestellt werden, einschließlich Kunststoffen, Metalllegierungen oder Verbundstoffen daraus, und vorzugsweise besteht sie aus einer Metalllegierung hoher Festigkeit. Der Rohrkörper 6 ist ein zylindrisches Hohlrohr, das über ein vergrößertes Ende 10 (Vorderende) verfügt, das einen Schulterabschnitt 12, darunter, für die Aufnahmeanordnung 2 bildet. Das andere Ende 14 (Hinterende) der Aufnahmeanordnung 2 wird mit einem Schlauch oder einer Leitung (nicht dargestellt) zusammengesteckt, die ein Fluid oder ein Gas führt, das durch die Fluidkupplung zu schicken ist.
Zwischen den Enden 10 und 14 des Rohrkörpers 6 ist ein Federelement 16 befestigt, das mindestens eine daran positionierte Klinke 18, oder einen Federfinger, trägt. Der Federfinger wird durch eine im Wesentlichen radial nach außen geneigte Fläche 20 mit einem Endabschnitt 22 mit einem Radius über dem des Rohrkörpers 6 gebildet. Das Federelement 16 besteht vorzugsweise aus demselben Material, vorzugsweise einer Legierung hoher Festigkeit, wie die Aufnahmeanordnung 2, das wärmebehandelt werden kann, um speziellen Spezifikationen zu genügen. Das Federelement 16 wird durch Presspassung, Verschweißen, Befestigen, Ankleben oder dergleichen am Rohrkörper 6 befestigt. Alternativ kann das Federelement einstückig mit dem Rohrverbindungsstück-Körper, durch Bearbeitung desselben, ausgebildet sein.
Die Mutter 8 der Aufnahmeanordnung 2 verfügt über einen Innengewindeabschnitt 8.1, der am Vorderende 8.2 der Mutter vorhanden ist, und einen internen Umfangsbund 8.3, der zwischen dem Vorderende und dem Hinterende 8.4 der Mutter positioniert ist. Der Umfangsbund 8.3 verfügt über einen kleineren Durchmesser als das vergrößerte Ende 10 des Rohrkörpers 6, um zu gewährleisten, dass dann, wenn dieser darin platziert ist, er nur in einer Richtung in Bezug auf die Mutter 8 gleiten kann.
Benachbart zum Ende 8.4 der Mutter, und vorzugsweise innerhalb einer Aussparung 8.5 derselben, befindet sich eine Reihe von Rastzähnen 24, die um den Umfang der Aussparung 8.5 herum angeordnet sind. Jeder Rastzahn 26 ist durch eine im Wesentlichen radiale, sich nach innen erstreckende ebene Fläche oder Schulter 28 sowie eine radial nach innen geneigte Schrägfläche 30 gebildet. Die geneigten Flächen 28 und 30 der Rastzähne 24 sind in der Rotationsrichtung radial nach innen geneigt, und sie werden durch einen Basisradius 32 und einen Gangweiteradius 34 gebildet. Der Unterschied zwischen dem Basisradius 32 und dem Schrittweiteradius 34 entspricht selbstverständlich der radialen Länge der Schulter 28.
Vorzugsweise werden die Rastzähne 24 einstückig an der Rückseite der Mutter 8 ausgearbeitet. Jedoch können die Rastzähne auch ein gesondertes Element bilden, das aus einem Material hoher Festigkeit hergestellt wird, einschließlich Kunststoff, einer Metalllegierung und dergleichen, oder Verbundstoffen hiervon, das durch Verschweißen, Ankleben oder andere mechanische Befestigungsmaßnahmen dauerhaft daran befestigt wird.
Die Rastzähne 24 sind an der Rückseite der Mutter 8 angeordnet, und sie sind in zusammenwirkender Beziehung zur Klinke 18 des am Rohrkörper 6 positionierten Fe derelements 16 positioniert, wenn voller Eingriff mit der Einsteckhälfte der Fluidkupplung besteht. Das Klinkenende 22 ist an einem Radius positioniert, der ungefähr dem Basisradius 32 der Rastzähne 24 entspricht. So gleicht, wenn die Mutter 8 der Nippelanordnung das Gegenstück bildende Einsteck-Anschlussteil aufgeschraubt wird, um die eingreifende und die aufnehmende Hälfte 2 der Fluidkupplung miteinander zu verbinden, das Ende der Klinke 22 auf der schrägen Fläche 30 jedes Rastzahns 26 zum Schrittweiteradius 34, wodurch die Klinke 18 zur Mittelachse 6.1 des Rohrkörpers 6 gedrückt wird. Am Ende 30.1 der schrägen Rampe 30 jedes Rastzahns 26 erstreckt sich der Federfinger 18 an der Schulter 28 nach unten, um durch eine Aussparung 32.1 aufgenommen zu werden, die durch die Basisschrittweite 32 und die nächste schräge Rampe gebildet ist. So kann die Mutter 8 nur auf das Einsteck-Anschlussteil aufgeschraubt werden. Die Mutter 8 kann nur dadurch gelöst werden, dass die Klinke 18 manuell zur Mittelachse 6.1 des Rohrkörpers 6 bewegt wird, damit sie aus der Aussparung 32.1 des Rastzahns 26 bewegt werden kann.
Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Mutter 8 der Nippelanordnung 2 nur in einer Richtung dreht, ohne dass eine übermäßige Kraft erforderlich wäre, um sie so auf dem Rohrkörper 6 zu verriegeln. Diese Anordnung gewährleistet, dass die Mutter 8 einem Aufschrauben der Einsteckhälfte der Fluidkupplung unter den schwersten Schwingungs-, Umgebungs- und anderen dynamischen Bedingungen widersteht.
Obwohl die Erfindung wirkungsvoll arbeitet, um einem Lockern an einem Ende eines Rohrstücks zu widerstehen, arbeitet die Erfindung bevorzugter, wenn sie als System verwendet wird, wie es in der 9 dargestellt ist, das an beiden Enden 40 und 42 eines Rohrstücks 38 einer beliebig geometrisch komplizierten Form, einschließlich eines im Wesentlichen geraden Rohrstücks, über eine verriegelnde Nippelanordnung 2 verfügt.
Wie es in der 9 dargestellt ist, ist eine Nippelanordnung 2 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mutter-Verriegelungsvorrichtung an den beiden Enden 40 und 42 eines Rohrstücks 38 durch Verschweißen, Verkleben oder dergleichen befestigt. Wenn eine Verwendung bei einem derartigen System erfolgt, wird einem lockernden Drehmoment, das auf ein Endverbindungsstück einwirkt, direkt durch das Verbindungsstück am anderen Ende entgegen gewirkt. Genauer gesagt wird, wie es in der 9B dargestellt ist, durch ein lockerndes Drehmoment (Negativdrehung) durch Schwingung oder einen anderen dynamischen Effekt, wie es auf ein End-Einsteck-Verbindungsstück einwirkt, tatsächlich das andere Endverbindungsstück angezogen (Positivdrehung), und so wird der Widerstand gegen eine Lockerung weiter erhöht.
Nachfolgend wird detailliert ein Beispiel für das maximale Aufdreh-Drehmoment für eine Fluidkupplung unter Verwendung der Verriegelungsvorrichtung gemäß der ers ten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Das Beispiel vergleicht die Erfindung mit dem Sicherheitsdrahtverfahren zum Festhalten einer Mutter an einer Fluidkupplung. Für dieses Beispiel ist die Stärke des Drehmoments, das dazu erforderlich ist, ein Aufdrehen einer Mutter unter Verwendung des Sicherheitsdrahtverfahrens zu verhindern, die Folgende:
Das Aufdreh-Drehmoment (BOT = Back-off Torque) entspricht der Kraft (F) am Sicherheitsdraht mal dem Abstand (D) vom Sicherheitsdrahtloch in der Mutter bis zur Mittellinie derselben: BOT = F x D
Die Streckfestigkeit des Drahts wird als Spannung im Draht verwendet, um den theoretischen maximalen Drehmomentwert zu erzielen. Es kann eine zusätzliche Kraft im Draht entstehen, wenn es ermöglicht wird, den Fließvorgang fortzusetzen. Jedoch würde die sich ergebende Dehnung des Drahts als nicht akzeptabel zu betrachten sein, da eine Drehung der Mutter auftreten würde.
Beispiel:
Unter Verwendung des Sicherheitsdrahtverfahrens hätte der Sicherheitsdraht maximaler Größe möglicherweise einen Durchmesser von 0,062'' im Fall eines Verbindungsstücks von 1/2''. Die Kraft im Draht (Dehnungsfestigkeit) bei 35.000 Pfund pro Quadratzoll (psi) würde 100 Pfund (lbs.) betragen. So würde die auf die Mutter wirkende Kraft ein Drehmoment von 44,7 Zollpfund (in-lbs.) erzeugen, da die Stelle des Drahtlochs 0,423'' von der Mittellinie der Mutter entfernt liegt.
Jedoch verfügt die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung über eine Kompressionsfestigkeit von 390 lbs. für ein Verbindungsstück von 1/2''. Diese Kraft wirkt an einer effektiven Stelle 0,291'' entfernt von der Mittellinie der Mutter, so dass das Drehmomentvermögen 113 in-lbs. oder ungefähr das 2,5-fache des unter Verwendung des Sicherheitsdrahtverfahrens erzielten maximalen Drehmoments entspricht. Dieses Ergebnis wird unter Verwendung nur eines Federfingers erzielt, und so wird es auf das 5-fache verdoppelt, wenn zwei Federfinger für eine Verriegelung mit den Rastzähnen verwendet werden.
Obwohl die Mutter dadurch gelockert werden kann und/oder vom Einsteckende der Fluidkupplungsanordnung entfernt werden kann, dass eine Kraft zum Überwinden des durch die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung erzeugten Aufdreh-Drehmoments ausgeübt wird, ist es bevorzugt, dass die Klinke 18 als Erstes außer Eingriff mit den Rastzähnen 24 gebracht wird. Andernfalls kann der erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung vorübergehend oder dauerhaft beschädigt werden, und er ist nicht wiederverwendbar. So ist es bevorzugt, um den erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus wiederverwenden zu können, dass die Klinke 18 außer Eingriff mit den Rastzäh nen 24 gebracht wird, bevor mechanisch irgendein Drehmoment zum Lockern der Nut ausgeübt wird.
Demgemäß nutzt die Erfindung einen neuartigen Freigabemechanismus 44, um eine oder mehrere Klinken 18 des Federelements 16 außer Eingriff mit den Rastzähnen 24 zu bringen. Genauer gesagt, verfügt, wie es in den Figuren dargestellt ist, der erfindungsgemäße Freigabemechanismus 44 über einen Freigabering 46, der drehbar am Rohrkörper 6 angebracht ist. Durch Drehen des Freigaberings 46 werden die Klinken 18 dadurch außer Eingriff mit den Rastzähnen 24 gebracht, dass die Enden 22 jeder Klinke 18 zur Mittelachse 6.1 des Rohrkörpers 6 angetrieben werden. Die gleichmäßige und genaue Drehung des Freigaberings 46 erfolgt durch die Beziehung zwischen einer Führungsunterlegscheibe 48 und einer Betätigungshülse 50.
Der Freigabering 46 verfügt über einen Innendurchmesser 46.1 mit einer inneren Aussparung 46.2 zum Aufnehmen einer Klinke 18 in expandiertem Zustand. Durch Drehen des Freigaberings in einer Freigaberichtung 52 wird dafür gesorgt, dass die Klinke 18 zur Mittelachse 6.1 des Rohrkörpers 6 gedrückt wird, wodurch sie außer Eingriff mit den Rastzähnen 24 gebracht wird.
Eine Vorderseite 46.3 des Freigaberings 46 verfügt über eine Umfangsnut 46.4, die eine entsprechende Umfangsrippe 8.6 aufnimmt, die am Ende 8.4 der Mutter 8 positioniert ist und die Rastzähne 24 umgibt. Die Rippe 8.6 verriegelt in der Nut 46.4, so dass der Freigabering 46 und die Mutter 8 untrennbar sind. Jedoch kann sich der Freigabering 16 frei und leicht in Bezug auf die Mutter drehen.
Obwohl es zum Bedienen des erfindungsgemäßen Freigabemechanismus 44 nicht erforderlich ist, gewährleisten eine Führungsunterlegscheibe oder ein Außenelement 48 und eine Hülse 50, dass der Freigabemechanismus 44 in Ausrichtung mit dem Federelement 16 und dem Rohrkörper 6 bleibt, um ein Klemmen zu verhindern und eine gleichmäßige Bedienung zu gewährleisten. Die Führungsunterlegscheibe 48 sorgt für eine Ausrichtung unter Verwendung einer Reihe von Führungen, die unter anderen Elementen in Schlitzen aufgenommen werden. Genauer gesagt, befinden sich an der Rückseite 46.5 des Freigaberings 46 zwei Öffnungen 46.6 zum Befestigen der Enden von Führungsstiften 54, die innerhalb zweier entgegengesetzt positionierter bogenförmiger Schlitze 48.1 laufen, die benachbart zum Außenumfang der Führungsunterlegscheibe 48 positioniert sind. Diese Anordnung ermöglicht es, dass sich der Freigabering 46 frei entlang dem Stück der Bogenschlitze 48.1 relativ zur Führungsunterlegscheibe 48 dreht.
Die Führungsunterlegscheibe 48 sorgt auch für eine gleichmäßige Bedienung zwischen der Hülse 50 und dem Freigabering 46 unter Verwendung zweier rechteckiger Führungselemente 48.3, die einander entgegengesetzt benachbart zum Außendurchmesser 48.5 der Führungsunterlegscheibe 48 positioniert sind. Die rechteckigen Füh rungselemente 48.3 sind in entsprechenden rechteckigen Schlitzen 50.2 aufgenommen, die linear entlang der Innenseite 50.1 der Hülse 50 laufen.
Ein internes Führungselement 48.6, das benachbart zum Innendurchmesser 48.9 der Führungsunterlegscheibe 48 positioniert ist, sorgt für Ausrichtung zwischen der Hülse 50, dem Freigabering 46 und dem Federelement 16. Das interne Führungselement 48.6 wird in einem entsprechenden linearen Schlitz 16.1 im Federelement aufgenommen (und/oder auch einem entsprechendem Schlitz, der innerhalb des Rohrkörpers positioniert sein kann).
Benachbart zu einem Außenumfang 46.8 des Freigaberings 46 befinden sich zwei äußere Führungsstifte 46.7, die in zwei schraubenförmigen Führungsschlitzen 50.5 aufgenommen sind, mit ganzer oder teilweiser Positionierung durch die Wand 50.4 der Hülse 50. Die schraubenförmigen Führungsschlitze 50.5 zwingen den Freigabering 46 dazu, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, wenn die Hülse 50 bei einer geraden Bewegung von einem passenden Verbindungsstück weggedrückt wird. Die Drehung des Freigaberings 46 drückt wiederum die Klinken 18 nach innen gegen den Rohrkörper 6, um sie außer Eingriff mit den Rastzähnen 24 zu bringen.
Die Bewegung der Hülse führt dazu, dass das Muttersechseck bedeckt wird, während die Klinken in Eingriff stehen, und es aufgedeckt wird, wenn sie außer Eingriff stehen. Dies verhindert jegliche Beschädigung der Klinken durch einen ungeübten Mechaniker, und es sorgt auch für eine visuelle Anzeige der Klinkenposition, d.h. ob verriegelt oder nicht verriegelt. Um für ein angemessenes Angreifen an der Hülse durch den Mechaniker zu sorgen, kann eine Reibungsfläche, wie in den Figuren dargestellt, am Außenumfang der Hülse hinzugefügt werden. Die Reibungsfläche kann in die Hülse eingearbeitet werden, oder es kann sich um ein gesondertes Element handeln.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung verfügt, wie es aus den 10A und 10B erkennbar ist, eine Aufnahmeanordnung 58 für eine Fluidkupplung über einen Rohrkörper 62 und ein Hülsenelement 64, das eine Reihe axial vorstehender Rastzähne 66 aufweist. Die Rastzähne 66 des Hülsenelements 64 sind in zusammenwirkender Beziehung mit entsprechenden axial nach hinten stehenden Rastzähnen 68.1 angeordnet, die an der Rückseite einer Mutter 68 der Aufnahmeanordnung 58 der Fluidkupplung vorhanden sind.
Bei dieser Ausführungsform verfügt der Rohrkörper 62 über eine Aussparung 62.1, die im Verlauf zwischen seinen zwei Enden 62.3 und 62.4 vorhanden ist, um ein Kugellager 70 aufzunehmen, wie es auch in einer entsprechenden Aussparung 64.1 im Hülsenelement 64 aufgenommen ist. Das Kugellager 70 ermöglicht es dem Hülsenelement 64 in Bezug auf den Rohrkörper 62 leicht nach oben und unten zu gleiten, so dass die Rastzähne 66 der Hülse 64 mit den Rastzähnen 68.1 der Mutter 68 in Eingriff gelangen oder außer Eingriff mit diesen gelangen können, wenn die Anordnung installiert oder entfernt wird.
Der Rohrkörper 62 kann auch über eine zusätzliche Umfangsaussparung 62.4 zum Vorderende 62.5 hin verfügen, damit ein Schwenkdraht 72 in einer entsprechenden Aussparung 68.2 an der Innenseite der Mutter aufgenommen werden kann. Dieser Schwenkdraht 72 ermöglicht es der Mutter 68, sich frei um den Rohrkörper 62 zu drehen und auch in jede Richtung entlang dem Vorderende 62.5 des Rohrkörpers 62 zu gleiten.
Die zweite Ausführungsform verfügt auch über eine Feder 74, deren eines Ende 74.1 am Kugellager 70 in der Hülse 64 anliegt. Das andere Ende 74.2 der Feder 74 ist benachbart zum Hinterende 62.6 des Rohrkörpers 62 befestigt oder dort positioniert.
Demgemäß wird, wenn die aufnehmende Anordnung 58 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem entsprechenden Einsteckende (nicht dargestellt) der Fluidkupplung zusammengesetzt wird, die Mutter 68 dadurch darauf geschraubt, dass die Hülse 64 von der Mutter 68 weg zum Hinterende 62.6 des Rohrkörpers 62 bewegt wird, so dass sie sich frei auf dem Einsteckende der Kupplung 60 drehen kann.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung ist der Rastmechanismus durch einen Verriegelungsstift oder einen Keil 78, oder mehrere, der am hinteren Bereich einer Hülse 76 vorhanden ist, ersetzt. Die vorliegende Ausführungsform ist in den 11A und 11B mit drei derartigen Verriegelungsstiften 78 und einem Federelement 79 dargestellt, obwohl jede beliebige Anzahl von Stiften von einem einzelnen Stift bis zu einem Stift für jeden Schlitz ebenfalls verwendet werden kann. Die Hülse 76 wird verschiebbar in einem Rohrkörper 80 einer aufnehmenden Anordnung 82 der dargestellten, aufgeweiteten Verbindungsstück-Fluidkupplung unter Verwendung eines Keilelements 78 befestigt, das an einem Innenumfang 88 des hinteren Teils der Hülse 76 positioniert ist und in einer Aussparung oder einer Keilbahn 94 aufgenommen wird, die in den Außenumfang 96 der Mutter 92 eingearbeitet ist. Es können ein oder mehrere Keile/Keilbahnen verwendet werden. Die Keil/Keilbahn-Verriegelung ermöglicht es der Hülse 76, sich mit einer linearen Bewegung parallel zur Mittelachse 80.1 des Rohrkörpers 80 zu bewegen, wobei sie jedoch an einer Drehung in einer beliebigen Richtung um den Rohrkörper 80 gehindert ist.
Demgemäß gleiten die Teile 78 in entsprechenden Keilbahnen 94 an der Rückseite der Mutter 92, wenn diese auf das passende Verbindungsstück festgeschraubt wird. Die Keile 78 wirken jeweils als "Holländer" zum Verriegeln der Mutter über die Hülse 76 mit dem Rohrkörper 80, um eine Drehung derselben in einer beliebigen Richtung zu verhindern. Wenn die Mutter so positioniert ist, dass die Keilbahnen die Keile aufnehmen können, wird diese Position als Verriegelungsort bezeichnet.
Wenn die Hülse so zum angesteckten Verbindungsstück hin gezogen wird, dass die Keilbahnen) den Keil aufnehmen (wenn sich die Mutter an der Verriegelungsstelle befindet), bedeckt die Hülse das Muttersechseck wie bei der zweiten Ausführungsform. Dieses Merkmal verhindert, wie bereits ausgeführt, jeglichen möglichen Anziehschaden durch einen ungeübten Mechaniker.
Wenn die Keile 78 nicht mit den Keilbahnen 94 in Eingriff stehen, wird die Mutter 92 durch das Federelement rotationsbezogen an einer festen Position gehalten. Die Mutter kann dadurch in einer beliebigen Richtung gedreht werden, dass eine leichte Drehkraft auf sie ausgeübt wird. Ein Klickgeräusch zeigt die Drehung an, und dabei handelt es sich um das Ergebnis des Eingriffs des Endabschnitts der Federklinke mit den Splinten. Das Federelement gewährleistet auch, dass die Aussparungen korrekt ausgerichtet sind, um die Keilelemente aufzunehmen. Genauer gesagt, befinden sich jedesmal dann, wenn ein Klicken zu hören ist, die am Ende der Nut positionierten Aussparungen in korrekter Ausrichtung zum Aufnehmen des mindestens einen Keilelements.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Wie es in der 12 dargestellt ist, ist die vierte Ausführungsform der Erfindung nahezu identisch mit der dritten Ausführungsform der Erfindung, jedoch mit der Ausnahme, dass die vierte Ausführungsform mit einem Keil 100 konzipiert ist, der am Rückende der Hülse positioniert ist, mit einer Einbettung des Endes 103.1 der Klinke 103 eines am Rohrkörper der aufnehmenden Anordnung angebrachten Federelements 102 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, zwischen dem Keil 100 und einer Aussparung oder Keilbahn 112 an der Rückseite einer Mutter 116.
Während hier die Erfindung für eine Verriegelungsvorrichtung zur Verwendung bei einer Nippelanordnung und zugehörige Variationen detailliert beschrieben sind, sollte es ersichtlich sein, dass die Offenbarung und die Lehren der Erfindung dem Fachmann viele andere alternative Konstruktionen nahelegen. Demgemäß ist die Erfindung nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt.

Claims

Aufnehmende Nippelanordnung für eine Kupplung mit einem Verriegelungsmechanismus, wobei die Nippelanordnung mit einem Außengewinde-Anschlussteil verbindbar ist, und wobei die Nippelanordnung aufweist: a) einen Nippel-Hauptteil (6), b) ein mit dem Hauptteil (6) drehbar verriegeltes Befestigungselement (16) und c) eine Mutter (8); dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (16) einen zylindrischen Aufbau mit einer an des Außenfläche des Befestigungselements herausragenden Klinke (18) hat und dass die Mutter (8) mehrere Öffnungen (28) zum Eingriff der Klinke des Befestigungselements aufweist, wobei beim Aufschrauben der Mutter auf ein entsprechendes Einsteck-Anschlussteil relativ zu dem Nippel-Hauptteil (6) in einer ersten Richtung die Klinke (18) des Befestigungselements (16) in mindestens eine der Öffnungen eingreift, um eine Relativdrehung der Mutter in zu der ersten Richtung entgegengesetzter Richtung zu verhindern und dadurch die Mutter mit dem Nippel-Hauptteil (6) zu verriegeln.
Nippelanordnung nach Anspruch 1, wobei der Nippel-Hauptteil (6) eine Außenfläche und eine Mittelachse aufweist, wobei das Befestigungselement ein zylindrisches Federelement (16) ist und wobei die Öffnungen (26) in der Mutter mehrere Rastzähne (24) aufweisen.
Nippelanordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit ferner einem Freigabeelement (46), das an der Mutter (8) zwischen einer Freigabestellung, in der es die Klinke aus den Öffnungen in der Mutter löst, und einer Verriegelungsstellung relativ zu der Mutter drehbar angebracht ist und einen das Befestigungselement (16) umgebenden Innendurchmesser (46.1) mit einer Aussparung (46.2) zur Aufnahme der Klinke (18) in der Verriegelungsstellung hat, und wobei die Klinke aus der inneren Aussparung und von den Öffnungen (24) weg gedrückt wird, wenn das Freigabeelement relativ zu der Mutter in Klinken-Löserichtung in die Freigabestellung gedreht wird.
Nippelanordnung nach Anspruch 3 mit ferner einer an der Nippelanordnung gleitend angebrachten und einen Teil der Mutter umgebenden Hülse (50) mit einer schraubenförmigen Aussparung (50.5) zur Aufnahme eines an der Außenfläche des Freigabe elements (46) angeordneten Führungselements (46.7), wobei dadurch, dass die Hülse (50) von der Mutter (8) axial weggedrückt wird, das Führungselement in der schraubenförmigen Aussparung läuft, sich in Klinken-Löserichtung dreht und dadurch die Klinke aus den Rastzähnen löst.
Nippelanordnung nach Anspruch 4 mit ferner einem an dem Freigabeelement (46) drehbar befestigten Ausrichtelement (48) mit einer Hülsenführung (48.3), die in einem entsprechendem Axialschlitz (50.2) in der Hülse aufgenommen ist.
Nippelanordnung nach Anspruch 5, wobei das Ausrichtelement ein an seinem Innendurchmesser angeordnetes Führungselement (48) für den Nippel-Hauptteil aufweist, wobei das Führungselement in einer entsprechenden Aussparung des Nippel-Hauptteils (6) und/oder des Befestigungselements (16) aufgenommen ist.
Verriegelnde Rohranordnung für ein Fluidsystem mit einem Rohrstück, das im wesentlichen geradlinig oder einer sonstigen beliebigen geometrischen Anordnung verläuft, einer an einem ersten Ende des Rohrstücks angebrachten ersten aufnehmenden Nippelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer an einem zweiten Ende des Rohrstücks angebrachten zweiten aufnehmenden Nippelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Rohranordnung nach Anspruch 7, wobei Reaktionskräfte von Einsteck-Anschlussteilen über die Mutter und das Befestigungselement der ersten Nippelanordnung auf den Nippel-Hauptteil (6) der ersten Nippelanordnung und das Rohrstück sowie über die Mutter und das Befestigungselement der zweiten Nippelanordnung auf den Nippel-Hauptteil (6) der zweiten Nippelanordnung und das Rohrstück übertragbar sind.
Verfahren zum Verriegeln einer Mutter der Nippelanordnung einer Kupplung mit einem Nippel-Hauptteil (6) der Nippelanordnung, wenn diese auf ein entsprechendes Einsteck-Anschlussteil aufgesteckt wird, wobei die Nippelanordnung ein Befestigungselement (16) mit einem zylindrischen Aufbau umfasst, der eine an der Außenfläche des Befestigungselements herausragende Klinke (18) aufweist, wobei das Befestigungselement (16) beim Aufschrauben der Mutter auf das Einsteck-Anschlussteil zum Eingriff in mehrere an der Mutter vorgesehene Öffnungen (24) drehbar mit dem Nippel-Hauptteil (6) verriegelt wird, wobei das Einsteck-Anschlussteil durch Drehen der Mutter in einer ersten Richtung in die Mutter eingeschraubt wird und die Klinke (18) des Befestigungselements (16) mit mindestens einer der mehreren Öffnungen in Eingriff gebracht wird, um eine Relativdrehung der Mutter in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung zu verhindern und dadurch die Mutter mit dem Nippel-Hauptteil (6) zu verriegeln.
Aufnehmende Nippelanordnung für eine Kupplung, wobei die Nippelanordnung mit einem Außengewinde-Anschlussteil verbindbar ist und aufweist: a) einen Nippel-Hauptteil (6), b) ein Befestigungselement (16) und eine Rastanordnung (24) zum Eingriff mit dem Befestigungselement, und c) eine Mutter, wobei das Befestigungselement (16) und die Rastanordnung (24) an dem Nippel-Hauptteil (6) bzw. der Mutter nicht-drehbar befestigt sind, wobei das Befestigungselement (16) eine an einer seiner Flächen herausragende Klinke aufweist, und wobei beim Aufschrauben der Mutter auf ein entsprechendes Einsteck-Anschlussteil das Befestigungselement (16) in die Rastanordnung eingreift und dadurch die Mutter mit dem Nippel-Hauptteil (6) verriegelt.
Nippelanordnung nach Anspruch 10, wobei die Rastanordnung (66) nicht-drehbar an dem Nippel-Hauptteil montiert ist und das Befestigungselement einen an der Mutter (68) angebrachten Vorsprung (68.1) zum Eingriff in die Rastanordnung (66) aufweist.