(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にガスタンクに充填するための、気体状および／または液体状の流体を送るための迅速結合継手であって、
管状ハウジング（１１）と、
管状ハウジング（１１）に固定された広がり可能なロック要素、特に対応して形成された結合体（３０）に結合するための係合側面（１７）を有するコレットジョー（１５）と、
結合体（３０）に係合するために、管状ハウジング（１１）の中央で摺動可能な封止ピストン（２２）と、
を備える迅速結合継手において、
前記封止ピストン（２２）と前記コレットジョー（１５）との間に摺動スリーブ（４０）が設置され、前記封止ピストン（２２）が軸方向に移動可能な摺動スリーブ（４０）によって囲まれ、前記摺動スリーブ（４０）が迅速結合継手（１０）の連結位置のロック位置にコレットジョー（１５）を保持することを特徴とする迅速結合継手。
【請求項２】
前記封止ピストン（２２）および／または摺動スリーブ（４０）に作用する圧縮ばね（１９、２９）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の迅速結合継手。
【請求項３】
前記封止ピストン（２２）と摺動スリーブ（４０）との間に封止リング（２６）が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の迅速結合継手。
【請求項４】
前記摺動スリーブ（４０）が管状ハウジング（１１）の内面に案内されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の迅速結合継手。
【請求項５】
前記摺動スリーブ（４０）および／または封止ピストン（２２）が、軸方向対向ピストン面よりもより大きな有効面積を有するピストン環状面（４２、２２ａ）を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の迅速結合継手。
【請求項６】
前記封止ピストン（２２）および該封止ピストン（２２）に結合されたチェックバルブ（２５）が、摺動スリーブ（４０）に案内されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の迅速結合継手。
【請求項７】
前記チェックバルブ（２５）が封止ピストン（２２）と一体形成されることを特徴とする請求項６に記載の迅速結合継手。
【請求項８】
前記封止ピストン（２２）がボールジョイントによってチェックバルブ（２５）上に枢着装置されることを特徴とする請求項６に記載の迅速結合継手。
【請求項９】
前記摺動スリーブ（４０）が交換可能なヘッドピース（４０'）を有することを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の迅速結合継手。
【発明の詳細な説明】
本発明は、気体状および／または液体状の流体を送るための、特にガスタンクに充填するための迅速結合継手に関する。
確実、堅固かつ迅速なプラグイン継手の結合は、圧力源、例えば補充シリンダまたは圧力タンクから流体を送るための迅速結合継手を用いて提供されなければならない。危険な流体または結合圧が高い場合のような不都合な条件下においても問題のない取扱いが可能となるよう、簡単で問題のない迅速結合継手の操作が特に重要となる。
このような迅速結合継手はＥＰ−Ａ０３４０８７９に開示され、ここでは迅速結合継手は流体入口と流体出口とを有するハウジングを備え、また結合が行われるまで迅速結合継手の確実な封止を保証するために複数のバルブを備えている。これらのバルブは特定の所定順序で取り付けた後に操作され、この場合、出口バルブが最初に開口され、次に制御レバーをさらに動かしてコレットジョーを閉鎖し、最後に入口バルブが開口される。制御レバーは、コレットジョーを駆動するために偏心シャフトを介して摺動スリーブと係合し、かつ中央封止ピストンと係合し、このピストンによってもプラグイン継手の取付けが完了した後に流体入口が開口される。
この継手によって特に確実な結合が提供されるが、この継手の構造は多くの構成要素を考慮するとかなり高価である。さらに、継手の差込み操作に加えて制御レバーの操作が必要となるため操作がかなり複雑となり、この結果片手での操作がほとんど不可能である。
さらに、本出願人のＷＯ−Ａ９３／２０３７８から、特にガスシリンダを充填するためのこのような迅速結合装置が既知であり、この結合装置では、係合側面を有するコレットジョー形態の迅速結合装置が出口領域に設けられる。また、継手ハウジング内で摺動可能な中空封止ピストンも開示され、このピストンはコレットジョーを開閉するための摺動スリーブに結合された駆動装置を介して結合される。この迅速結合継手の取扱い方法も改良の余地がある。さらに、本出願人のＥＰ０３８２７２３とＤＥ３５１８０１９からプラグイン継手が既知であり、この継手では、同様の不都合、特に結合継手の斜めの取付けがあり、この結果、それでもなお不完全に造られる封止結合部の流体放出点を有するその開口部を完全には除くことができない。
このため、本発明の目的は、簡単な構造によって特に確実かつ簡単な取扱いを可能にする冒頭に述べた種類の迅速結合継手を提供することにある。
上記目的は、請求項１の特徴による迅速結合継手によって達成される。本発明の好適な発展形態は従属請求項の主題を形成する。
提案される迅速結合継手の特徴は簡単な操作であり、この操作は、継手がほんの少しの力で脱着できるので特に信頼性も高い。この提案される迅速結合継手は、相違する結合、特にガスタンクの結合ニップルと、ガスシリンダバルブとの結合に適している。管状ハウジング内で摺動または伸縮できる封止ピストンによって、ロック要素、特にコレットジョーの確実な係合が達成される。これは、コレットジョーの係合側面が、摺動する封止ピストンの能力によって、相補的な結合体の対応する連動係合側面に自動的に適合し、かつロック要素、特にコレットジョーが封止ピストンと独立してロックされるからである。例えばガスタンクに対応する結合ニップルをかなり簡単に造ることができるので、これは特に重要である。封止ピストンは軸方向に摺動できるので、迅速結合継手の端面の係合側面と封止面との間の確実で密接した係合が得られ、またその場合にのみ迅速結合継手に連結された出口バルブまたはチェックバルブが開く。特に、これによって継手の過度に斜めの使用が避けられ、すなわち使用者は正しく取り付けるように強いられるが、これはさもなければ流体通路の開口も継手側の連結も防止されるからである。これによって、継手側およびニップル側両方における結合側面の摩擦またはそれに対する損傷も確実に防止される。
好ましくは継手の空圧式駆動のために、外側制御スリーブを用いた迅速結合継手の実現も特に重要であり、これによって確実かつ迅速な迅速結合継手の片手操作が特に簡単な方法で可能になる。
実施形態について添付図面を参考にしてより詳細に以下に説明する。
図１は、結合体である結合ニップルと結合する迅速結合継手の側面図であり、迅速結合継手の縦方向半部が結合位置で示されている。
図２は、迅速結合継手の改良した実施形態であり結合位置で示している。
図３は、迅速結合継手の更なる実施形態であり結合前の状態で示している。
図４は、図３における迅速結合継手を結合位置で示している。
図１では、部分的にのみ示した結合ニップル(結合体)３０に連結した迅速結合継手１０の好適な実施形態が示されている。迅速結合継手１０は管状ハウジング１１を備え、送られる流体を結合ニップル３０に供給するため、管状ハウジング１１の右端部は入口１２として使用され、左端部は出口１３として使用される。管状ハウジング１１の入口１２は、管状ハウジング１１内にねじ込まれると共に中央穴の形態の貫通路１４ａを有する管状の結合アダプタ１４を備える。結合アダプタ１４は図の右側の端部にネジ山１４ｂを有し、送るべき流体を供給するためのホースまたはパイプラインを前記ネジ山１４ｂに結合できる。結合アダプタ１４は、送るべき流体、特に現在所望の供給角度、通路断面等に適合するように設計することができる。
結合アダプタ１４から離れた管状ハウジング１１の端部、すなわち出口１３には、細長いコレットジョー１５から成る複数のロック要素が設けられ、このコレットジョー１５は結合ニップル３０の中に挿入される前に、図示していない位置で径内方向に窄まっている。細長いコレットジョー１５のうち少なくとも３つ、通常は６つのジョーが管状ハウジング１１の周囲に配置され、これらコレットジョー１５は図の左側の端部の管状ハウジング１１の環状溝１１ａの中に掛合され、またコレットジョー１５は径内方向に窄まるよう、ばねリング１６によって付勢されている（図３も参照）。コレットジョー１５は、図の左側端部の結合ニップル３０におけるフック状の結合側面に対応する外側にずれた面に連動係合側面１７を備えている。
コレットジョー１５の周囲には、プラスチック材料またはゴム製の外側スリーブ１８が設けられ、管状ハウジング１１の円筒状外壁に案内されている。管状ハウジング１１の端部における出口１３には封止ピストン２２が設けられ、この封止ピストン２２はボールジョイントによって全方向に枢着できることが好ましく、また結合ニップル３０の先細り封止面３２に対して当接するための封止リング２３を前部端面に備えている。封止ピストン２２は挿入封止リング２４によって封止され、この結果、実質的に迅速結合継手１０の中心軸に沿って流動する気体状および／または液体状の流体は外部に逃れることができない。さらに、結合ニップル３０の方向にプレストレスを受けた圧縮ばね１９が、貫通路１４ａに沿った流路内に配設されている。結合アダプタ１４の肩部２０によって支持された圧縮ばね１９は、チェックバルブ２５におけるバルブ円錐２１を坦持している。
封止ピストン２２の延在方向にバルブステムの中心に装着されたチェックバルブ２５が、封止リング２８によって、閉鎖位置にある環状の摺動スリーブ４０上の封止面２７に対して封止することが重要である。チェックバルブ２５は、結合アダプタ１４の肩部２０によって装着されると共に結合アダプタ１４に対して支持される圧縮バネ１９によって付勢される。このチェックバルブ２５とそれに連結された封止ピストン２２とによって、結合アダプタ１４を介して供給される流体は、非連結位置で、または補充シリンダ上の結合タップまたは類似のものが開口している場合でも、迅速結合継手１０を結合ニップル３０に接続する直前まで流出できない。
チェックバルブ２５は、連続した貫通路１４ａの出口１３に対向して中央に配設された貫通路を有する。摺動スリーブ４０または結合ニップル３０と反対側の端部でコレットジョー１５の上にねじ込まれたヘッドピース４０'を通したコレットジョー１５の連動係合により迅速結合継手１０の結合が完了した後、この貫通路は貫通路１４ａと協働し、これによって、封止面２７／２８を有するチェックバルブ２５は、結合が行われる時に開口位置に付勢される。
特に重要なのは、封止ピストン２２およびチェックバルブ２５の外側周辺に案内されると共に管状ハウジング１１内部の好ましくは圧力空間２７内の少なくとも１つの圧縮ばね２９によって付勢される環状の摺動スリーブ４０である。圧縮ばね２９（図３も参照）は、管状ハウジング１１または結合アダプタ１４の凹部上に支持される。図３から理解できるように、摺動スリーブ４０の先細り端部または出口１３に対向するその端部にねじ込まれたヘッドピース４０'はコレットジョー１５の内面（図２の１５'）に係合し、これによってこれらのジョーは径方向に広がったロック位置に保持される。摺動スリーブ４０は内側にずれた管状ハウジング１１の領域まで圧縮ばね２９によって押され、これによって摺動スリーブ４０の摺動運動のストッパが同時に得られる。封止ピストン２２は摺動スリーブ４０の中に摺動自在に装着されているので、コレットジョー１５の係合側面１７は、係合状態に応じて特に小さな連結力で結合ニップル３０の対向側面３１に係合することができる。概して圧縮ばね２９は、封止ピストン２２を内部に備えた摺動スリーブ４０を軸方向に変位させ、ロック要素、特にコレットジョー１５をロック状態として、図に示した閉鎖位置を確保するための十分なばね力を有している。
冒頭に述べたＤＥ３５１８０１９による手動レバーまたはＥＰ−Ａ０３４０８７９による偏心レバーによって脱着するため、摺動スリーブ４０の手動による駆動をさらに可能にするため、駆動装置５０、空気チャネル５１、空気送給スリーブ５２および２つの環状チャネル５３を用いた空圧式補助装置も設けることができる。駆動装置５０の軸方向運動を介して、空気チャネル５１は図に示した位置で環状チャネル５３を通して空気送給スリーブ５２に接続され、この結果、摺動スリーブ４０のピストン４２のピストン面４２'に作用し、これによって摺動スリーブ４０が引っ込められる。ロック位置への摺動スリーブ４０の押圧力を増すためには、圧縮ばね２９を補助して、より大きな直径を有するピストン４１の管状ハウジング１１内にピストン環状面４２（図３のピストン面２２ａに対応）を形成することも可能である。
修正した実施形態の迅速結合継手１０を図２に示す。これも一体のピースで形成することができる摺動スリーブ４０のヘッドピース４０'は若干短く造られているが、その他の点では同一の構成要素には同様の参照番号が付けられている。本実施形態によって封止ピストン２２のより大きな枢着能力が達成され、これによって、この封止ピストン２２もチェックバルブ２５のバルブステムと一体のピースの如く、バルブステムに対して剛性の大きなものとすることができる。封止ピストン２２またはチェックバルブ２５のバルブステムの外周面は、図面においてずれたコレットジョー１５の内面１５'を直接坦持して、上記コレットジョー１５をロックする。図から理解できるように、迅速結合継手１０を結合ニップル３０の上または中に挿入または差し込む時に、封止ピストン２２上の端部封止リング２３は結合ニップル３０に接触する。かくして、封止リング２３は封止面２７、２８のチェックバルブ２５が開口できる前に封止面３２と堅く接触するようになり、この結果、連結側のチェックバルブ２５のバルブ円錐２１の上に存在する流体の流出が防止される。封止面３２と封止リング２３との係合を介して、さらに封止ピストン２２は開口位置の中に右側に押圧されるが、このとき、摺動スリーブ４０またはヘッドピース４０'、あるいは封止ピストン２２またはチェックバルブ２５のバルブステムの外周面には、コレットジョー１５の内面１５'が当接し、これによって上記コレットジョー１５は状態を保持されている。
なお、上記連結運動の間、封止ピストン２２は圧縮ばね１９のばね力に対抗して最初に右側に押圧され、摺動スリーブ４０が封止ピストン２２と共に移動することによって、チェックバルブ２５は未だ閉鎖されている。数ミリメートルの短いストロークの後、摺動スリーブ４０の外面に支持されたコレットジョー１５の内面１５'はロック位置に広がり、この結果、係合側面１７は対応して形成された結合ニップル３０の結合側面３１と係合する。これによって、圧縮ばね２９の作用を受けた摺動スリーブ４０は、図中左方への軸方向移動を自在に行うことが可能となる。上記摺動スリーブ４０が図中左方へ軸方向移動することにより、摺動スリーブ４０の外周面にコレットジョー１５の内面１５'が係合することとなり、この結果、上記コレットジョー１５は、広がって結合ニップル３０と係合したロック位置に保持される。
封止ピストン２２が図２に示した結合位置でなお僅かに枢着運動できることを指摘する。封止リング２３と封止面３２との間の接触面の領域におけるよりも大きな有効面を有するバルブピストン２１の面も重要である。これによって、実質的に迅速結合継手１０の中心軸に沿った流動方向で、封止ピストン２２は封止リング２３と共に圧力を増しつつ封止面３２を常に密接に押圧する。これによってサーボ作用が得られ、すなわち流体圧力の増加と共に封止リング２３のより強力な圧力が作用し、かくして信頼性の高い迅速結合継手の封止が獲得される。
迅速結合継手１０を解除するために、図２に示した結合位置を開口位置に戻すため、ここでは駆動スリーブ５０が外面の形状を介して手で引っ込められる。短いストローク（圧力室２７の長さに対応）を通した摺動スリーブ４０の引き込みによる、好ましくは空気圧による（またはレバーを用いた）変位の後、コレットジョー１５は径内方向に窄める（または外側コレットジョー装着部との外側係合によっては径外方向に広げる）ことができ、これによってチェックバルブ２５は圧縮ばね１９の作用を受けて同時に摺動スリーブ４０内の出口端部１３に向かって左側に押圧される。かくして、封止ピストン２２と封止面３２との間の封止接触が解除される前に、チェックバルブ２５のバルブステムの能力によってチェックバルブ２５の封止面２７／２８が閉鎖される。チェックバルブ２５の非常に急速な閉鎖が事実上同時のこの順序によって達成され、この結果液体量はまったく流出できない。
摺動スリーブ４０の先端の円錐形状も本出願において重要である。これは、出口１３に対向する端部またはヘッドピース４１'がコレットジョー１５の広がり運動を補助し、この結果、迅速結合継手１０の連結は事実上力なしに行われ、かくして係合側面１７または結合側面３１に対する損傷が防止される。また摺動スリーブ４０によって結合ニップル３０への迅速結合継手１０の確実な装着が可能になり、一方、ロック要素として好ましいコレットジョー１５は図４の封止面３２またはシール３３と封止リング２３との間の封止接触が確保された時にのみ閉鎖されるが、これは封止ピストン２２の軸方向への移動と、同時に生じる摺動スリーブ４０の自由な移動とによって、コレットジョー１５をロックするために、十分に長くチェックバルブ２５の閉鎖位置が維持され、もって極めて迅速かつ確実な結合が為されることとなる。摺動スリーブ４０のヘッドピース４０'は、異なった形状のコレットジョーまたは内面１５'に適合されるために、摺動スリーブ４０に交換可能に固定することが好ましい。特にガスシリンダ用の更なる修正実施形態が図３と図４に示され、この実施形態では同一の方法で機能する構成要素には同一の参照番号が付けられている。これらの図では、手動レバー５０'は、冒頭に述べた前提技術から既知のように、より詳細には述べていない偏心軸の上で作動する駆動装置として設けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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