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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen hydraulische Kupplungen,
die bei Unterwasserbohrungen und Produktionsanwendungen verwendet
werden, und Dichtungen, welche bei solchen Kupplungen verwendet
werden. Im Einzelnen betrifft die Erfindung eine hydraulische Unterwasserkupplung
mit einer verlängerten
Sonde an dem Einsteckelement und eine Ventilfeder, die so geformt
ist, dass sie das Ventil in einer geschlossenen Position sichert, um
bei hohem Druck eine Leckage des Hydraulikfluids oder des Meerwassers
zu verhindern. Mit der verlängerten
Sonde stehen eine oder mehrere Dichtungen im Eingriff.
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Hydraulische
Unterwasserkupplungen sind seit langem bekannt. Die Kupplungen bestehen
im Allgemeinen aus einem Einsteckelement und einem Aufnahmeelement,
wobei in dem Aufnahmeelement weiche Dichtungen positioniert sind,
um den Übergang
zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeelement abzudichten.
Das Aufnahmeelement hat im Allgemeinen einen zylindrischen Körper mit
einer Längsbohrung
mit relativ großem
Durchmesser an seinem einen Ende und einer Längsbohrung mit relativ kleinem
Durchmesser an seinem anderen Ende. Die kleine Bohrung erleichtert
das Anschließen von
Hydraulikleitungen, während
die große
Bohrung weiche Dichtungen enthält
und den Einsteckteil der Kupplung aufnimmt. Der Einsteckteil hat
einen zylindrischen Teil oder eine Sonde an seinem einen Ende mit
einem Durchmesser ungefähr
gleich dem Durchmesser der großen
Bohrung des Aufnah meteils der Kupplung. Der Einsteckteil hat auch
einen Anschluss an seinem anderen Ende, um das Anschließen von Hydraulikleitungen
zu erleichtern. Wenn der zylindrische Teil des Einsteckteils in
die große
Bohrung des Aufnahmeteils eingesetzt ist, liegen gemäß verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung die weichen Dichtungen oder O-Dichtungsringe, entweder am
Ende oder der Stirnfläche
des Einsteckteils an oder wirken mit der zylindrischen Sondenwand
um ihren Außenumfang
zusammen. Das Hydraulikfluid kann dann frei durch die Aufnahme-
und Einsteckteile der Kupplung fließen und die Dichtungen verhindern, dass
der Strom um die Verbindung und die Kupplung herum austreten kann.
In dem Aufnahmeteil und auch in dem Einsteckteil kann ein Absperr-
oder Rohrventil installiert sein. Jedes Ventil öffnet, wenn die Kupplung unterbrochen
ist, um zu verhindern, dass Fluid aus dem System austreten kann,
dessen Teil die Kupplung ist.
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In
der US-PS 4,694,859 von Robert E. Smith, III, der Anmelderin National
Coupling Co. Inc. of Stafford, Texas, ist eine hydraulische Unterwasserkupplung
und eine Metalldichtung offenbart. Dieses Patent beschreibt eine
wieder verwendbare Metalldichtung, die mit dem Außenumfang
der Sonde zusammenwirkt, wenn diese innerhalb der Bohrung des Einsteckteils
positioniert ist. Die Metalldichtung wird an ihrem Ort durch ein
Halteelement gehalten. Wenn die Einsteck- und Aufnahmeteile der Kupplung unter Druck
getrennt werden, verhindert das Halteelement, dass die Metalldichtung
durch die Bohrung des Aufnahmeelementes nach außen geblasen wird. Die Einsteck-
und Aufnahmeelemente haben jeweils Ventilbetätigungselemente, die an den
Rohrventilen vorstehen. Wenn die Ventilbetätigungselemente im Eingriff
sind, wird jedes Rohrventil in seine offene Position gezwängt und
die Rohrventilfedern werden zusammengedrückt.
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Andere
hydraulische Unterwasserkupplungen haben Dichtungen, die mit der
Stirnseite des Einsteckelementes oder der Sonde zusammenwirken. Beispielsweise
betrifft die US-PS 4,637,470 eine Kupplung, die ein Einsteckelement
und ein Aufnahmeelement mit Ventilen und eine Stirnflächendichtung
zum Dichten des Übergangs
zwischen den Elementen hat.
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Da
hydraulische Unterwassersysteme zum Bohren und für Produktionsanwendungen in
zunehmenden Tiefen benötigt
werden, übt
der Unterwasserdruck größere Kräfte auf
die Ventile in den Kupplungselementen aus. Typischerweise bleibt,
wenn die Kupplungselemente gelöst
werden, das Einsteckelement an einem Ort unter Wasser, während das
Aufnahmeelement entfernt wird. Die Ventilfeder (üblicherweise mit einem Durchmesser
kleiner als 25,4 mm (1 Inch)) in dem Einsteckelement kann nicht
ausreichend sein, um das Rohrventil gegen die hydrostatischen Kräfte des
Meerwassers vollständig
geschlossen zu halten. Wenn sich das Ventil ein wenig öffnet, kann
Meerwasser in die Hydraulikleitungen eintreten oder Hydraulikfluid
kann aus dem System austreten. Bei den bekannten Kupplungskonstruktionen
für Unterwasserverwendung
würde eine
Vergrößerung (beispielsweise
des Durchmessers) der Ventilfeder auch eine Vergrößerung der
entsprechenden Abmessungen des Kupplungselementes oder der Sonde
erfordern, wo die Ventilfeder positioniert ist. Vergrößerungen
des Kupplungselementes schaffen jedoch das Problem des geeigneten
Abdichtens der Kupplungselemente miteinander. Dichtungen zur Verwendung
in hydraulischen Unterwasserkupplungen der hier beschriebenen Bauart
dichten üblicherweise
den Umfang oder die Stirnfläche
einer Sonde ab, die einen Außendurchmesser
hat, der ungefähr 25,4
mm (1 Inch) beträgt.
Eine Dichtung oder Dichtungen zum Zusammenwirken mit einer Sonde
mit einem Durchmesser, der signifikant größer als 25,4 mm (1 Inch) ist,
werden größeren Hydraulikkräften ausgesetzt,
wodurch tendenziell die Trennkräfte
zwischen den Einsteck- und Aufnahmeelementen erhöht werden und es schwieriger
wird, die Kupplungselemente in Eingriff und außer Eingriff zu bringen.
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Aus
der US-PS 5,370,153 ist eine hydraulische Unterwasserkupplung bekannt
mit einem Körper
mit einer zentralen Bohrung, in der ein Ventil den Fluidstrom durch
die zentrale Bohrung steuert und ein Ventilbetätigungselement, welches in
Längsrichtung
am Ventil vorsteht. Ein Einsteckelement ist in die zentrale Bohrung
des Aufnahmeelementes einsetzbar. Das Einsteckelement hat ein Ventil
zum Steuern des Fluidstroms durch seine Innenbohrung und ein Ventilbetätigungselement,
welches in Längsrichtung am
Ventil vorsteht und eine zugehörige
Ventilfeder.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einsteckkupplungselement
zu schaffen, das so geformt ist, dass sichergestellt ist, dass das
Rohrventil gegenüber
dem Flüssigkeitsdruck
der See geschlossen bleibt, ohne dass die Abmessungen des Einsteckkupplungselements
vergrößert werden
müssen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
folgenden Figuren sind ein Teil der vorliegenden Beschreibung und
dienen zur weiteren Demonstration gewisser Aspekte der vorliegenden
Erfindung. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine oder mehrere
dieser Figuren in Verbindung mit der detaillierten Beschreibung
der spezifischen Ausführungsformen
besser verständlich.
In den Figuren zeigt:
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1 die
Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in explosionsartiger, perspektivischer Darstellung;
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2 die
Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung im Schnitt vor dem Zusammenstecken;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des Dichtungshalteelementes und der Hülse, die in dem Aufnahmeelement
gemäß 2 gezeigt
sind;
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4 die
zusammengesteckten Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente gemäß der ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
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5 die
zusammengesteckten Einsteck- und Aufnahmeelemente gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
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6 die
Einsteck- und Aufnahmeelemente gemäß einer dritten bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung im Schnitt;
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6A eine
vergrößerte Darstellung
im Schnitt des Rohrventils des Einsteckelementes gemäß 6;
und
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7 die
zusammengesteckten Einsteck- und Aufnahmeelemente gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
von 6 im Schnitt.
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1 zeigt
in explosionsartiger, perspektivischer Darstellung das Einsteckelement
und das Aufnahmeelement einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Einsteckelement 10 kann
mittels Gewinden 41 oder anderen Mitteln, wie beispielsweise
Kopfschrauben, an einer Verteilerplatte befestigt sein. Das Afnahmeelement 20 kann
mittels Gewinde 90 oder anderer Mittel an einer zweiten
Verteilerplatte befestigt sein. Techniken zum Befestigen der Elemente
an solchen Platten sind dem Fachmann allgemein bekannt.
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Das
Einsteckelement 10 hat, wie in der 1 gezeigt,
einen Schaft 31, einen Flansch 42 und einen Körper mit
einem Außendurchmesser
mit einem ersten Abschnitt 44, in welchem die Ventilfeder 71 aufgenommen
ist, einem zweiten Abschnitt 45 mit einem kleineren Durchmesser
als der des ersten Abschnittes und einem verlängerten Sondenabschnitt 46 mit
einem Durchmesser kleiner als der des zweiten Abschnittes. Die Länge des
verlängerten
Sondenabschnittes 46 ist vorzugsweise größer als
ihr Außendurchmesser.
Das Einsteckelement 10 hat eine stufenförmige Innenbohrung, die sich
in Längsrichtung
durch das Element erstreckt, mit einem ersten Abschnitt 56 der
Bohrung in dem ersten Abschnitt des Einsteckelementes, einem zweiten
Abschnitt 57 der Bohrung (mit einem kleineren Durchmesser
als der des ersten Abschnittes der Bohrung) in dem zweiten Abschnitt
des Einsteckelementes, und einem dritten Abschnitt 47 der
Bohrung (mit einem kleineren Durchmesser als der des zweiten Abschnittes
der Bohrung) in dem verlängerten
Sondenabschnitt 46.
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Die
Rohrventilbaugruppe des Einsteckelementes ist innerhalb des ersten
Abschnittes 56, des zweiten Abschnittes 57 und
des dritten Abschnittes 47 der Bohrung, welche sich in
Längsrichtung
durch das Einsteckelement erstreckt, verschiebbar aufgenommen. Die
Rohrventilbaugruppe hat einen zylindrischen hohlen Ventilkörper 62,
dessen Außendurchmesser
so dimensioniert ist, dass er innerhalb des zweiten Abschnittes 57 der
Bohrung des Einsteckelementes verschiebbar ist. Der Ventilkopf 64 hat
eine konische Form und ist so dimensioniert, dass er auf dem Ventilsitz 66 sitzt.
Der konische Ventilkopf hat ein Betätigungselement oder einen Stößel 65,
der an diesem in Längsrichtung
vorsteht. Der zylindrische Ventilkörper 62 hat eine Innenbohrung 59,
die sich durch diesen erstreckt. Eine wendelförmige Ventilfeder 71 zwängt die
konische Ventilfläche
des Ventilkopfes 64 in eine geschlossene Position gegen
den Ventilsitz 66. Die wendelförmige Ventilfeder 71 liegt an
der Schulter 63 der Rohrventilbaugruppe an. Die Ventilfeder 71 hat
einen Außendurchmesser
größer als
der Außendurchmesser
des Ventilkörpers 62.
Der Durchmesser der Ventilfeder 71 ist auch größer als die
Innendurchmesser des Abschnittes 57 und des Abschnittes 47.
Die wendelförmige
Ventilfeder 71 ist mit einem Federteller 72 verankert,
der durch einen Sprengring 73 an Ort und Stelle gehalten
wird.
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Das
Aufnahmeelement 20 hat einen zylindrischen Körper 92 mit
einer zentralen Bohrung mit einem ersten Abschnitt 68,
einem zweiten Abschnitt 69 mit einem kleineren Durchmesser
als der des ersten Abschnittes, und einem dritten Abschnitt 75,
mit einem kleineren Durchmesser als der des zweiten Abschnittes.
Diese stufenförmige
Bohrung in dem Aufnahmeelement ist so dimensioniert, dass sie die
Haltebuchse 53 und das Halteelement 51 aufnehmen kann.
Die Haltebuchse und das Halteelement halten in dem Aufnahmeelement
eine mit Druck gespeiste hohle Metalldichtung 28 an Ort
und Stelle, die um den Umfang des verlängerten Sondenabschnittes des Einsteckelementes,
wenn dieses durch die Dichtung eingesetzt worden ist, eine radiale
Dichtung bildet. Die hohle Metalldichtung ist so konstruiert, dass
sie sich radial nach innen und außen in Antwort auf den Fluiddruck
in dem Innenhohlraum der Dichtung ausdehnt. Die Haltebuchse 53 ist
verschiebbar in den zweiten Abschnitt 69 der Bohrung des
Aufnahmeelementes eingesetzt und hat vorzugsweise einen O-Dichtungsring 26,
um in der Bohrung des Aufnahmeteils gegenüber der Schulter 55 eine
Sicherheitsdichtung zu bilden. Zusätzlich kann eine schwalbenschwanzförmige Gummidichtung 25 ausgebildet sein, um
den verlängerten
Sondenabschnitt des Einsteckelementes radial abzudichten. Die Schwalbenschwanzdichtung 25 hat
zwischen der Haltebuchse 53 und dem Halteelement 51 eine
schwalbenschwanzförmige
Passung. Das Halteelement 51 hat ein Gewinde 49,
das dazu verwendet wird, das Halteelement zu befestigen, wenn dieses
Gewinde in ein entsprechendes Gewinde in dem ersten Abschnitt 68 in
der Bohrung des Aufnahmeelementes eingeschraubt wird und das Halteelement
gedreht wird. Durch Anziehen des Halteelementes 51 unter
Verwendung des Gewindes 49 kann die Radialdichtung in axialer
Richtung leicht zusammengedrückt
werden, bevor die Kupplungselemente miteinander verbunden werden.
Das Halteelement 51 in dem Aufnahmeelement hat eine Innenbohrung 52,
die so dimensioniert ist, dass in ihr der zweite Abschnitt 45 des
Einsteckelementes aufgenommen werden kann.
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Es
wird nun auf die 2 Bezug genommen, in welcher
das Einsteckelement 10 und das Aufnahmeelement 20 der
Kupplung im Schnitt vor dem Übertragen
von Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen gezeigt ist.
Das Einsteckelement 10 hat einen innen liegenden Gewindeabschnitt 50 an seinem
Schaftende, um das Anschließen
von Hydraulikleitungen zu erleichtern. Wie in der 2 gezeigt,
zwängt
die Ventilfeder 71 das Rohrventil in die geschlossene Position,
wenn die Kupplungselemente außer
Eingriff sind.
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Der
verlängerte
Sondenabschnitt 46 kann in die Buchsenbohrung 54 eingesetzt
werden, bevor das Betätigungselement 65 des
Rohrventils des Einsteckelementes das Betätigungselement 80 des Rohrventils
des Aufnahmeelementes berührt.
Das Rohrventil des Aufnahmeelementes hat eine konische Ventilfläche 81 und
einen hohlen Ventilkopf mit einer Öffnung 82 durch den
Kopf. Die Ventilfeder 83 zwängt die Ventilfläche 81 gegen
den Ventilsitz 89 in dem Aufnahmeelementkörper. Das
Rohrventil des Aufnahmeelementes ist innerhalb des Abschnittes 75 in
dem Körper
des Aufnahmeelementes verschiebbar. Der Federteller 84,
der durch einen Sprengring 85 an Ort und Stelle gehalten
wird, hält
die Ventilfeder 83 an Ort und Stelle. Die Ventilfeder zwängt die konische
Ventilfläche 81 gegen
den Ventilsitz 89. Das Aufnahmeelement hat einen Innengewindeanschluss 95 zum
Erleichtern des Anschließens
an Hydraulikleitungen.
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Die
Haltebuchse 53 liegt an der Schulter 55 in der
Bohrung des Aufnahmeelementes an und wenn das Halteelement 51 gegen
die Haltebuchse angezogen wird, kann die hohle Metalldichtung 28 leicht
axial zusammengedrückt
werden, um die Dichtung vor dem Zusammensetzen der Einsetz- und
Aufnahmekupplungselemente axial vorzuspannen. Wie ebenfalls in der 2 gezeigt,
ist die Schwalbenschwanzdichtung zwischen dem Halteelement 51 und
der Haltebuchse 53 angeordnet. Die Schwalbenschwanzdichtung
bildet auch eine radiale Dichtung um den verlängerten Sondenabschnitt des
Einsteckelementes. Die hohle Metalldichtung 28 ist auf
der Innenschulter 77 in der Bohrung 76 des Aufnahmeelementes
positioniert, wie dies in den 2 und 3 gezeigt
ist.
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Anstatt
einer hohlen Metalldichtung, die mit dem Umfang des Einsteckelementes
zusammenwirkt, kann bei der vorliegenden Erfindung auch eine Dichtung
der Stirnflächenbauart
verwendet werden. Die Stirnflächendichtung
wird dazu verwendet, mit der vorderen Stirnfläche des Einsteckelementes oder der
Sonde zusammenzuwirken. Wenn zwei Dichtungen zum Abdichten des Übergangs
zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeelement verwendet werden,
kann zusätzlich
der verlängerte
Sondenabschnitt des Einsteckelementes stufenförmig ausgebildet sein, so dass
die Gummidichtung (wie beispielsweise die Schwalbenschwanzdichtung
gemäß 2)
mit einem größeren Durchmesser
als die Metalldichtung (wie beispielsweise die hohle Metalldichtung 28)
zusammenwirkt.
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Es
wird nun auf die 4 Bezug genommen, in welcher
das Einsteck- und das Aufnahmeelement der Kupplung in einer Position
gezeigt sind, in welcher die Ventilbetätigungsele mente zusammenwirken,
so dass Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen übertragen
werden kann. In dieser Position kann Hydraulikfluid durch die Bohrung
des Aufnahmeelementes durch die Öffnungen 82 des
Rohrventils des Aufnahmeelementes und um die konische Ventilfläche 81 fließen bis
das Hydraulikfluid in den Abschnitt 47 übertritt, die das Betätigungselement 65 des
Ventils des Einsteckelementes umgibt. Hydraulikfluid passiert den
Ventilkopf 64 des Einsteckelementes und geht durch die Öffnung 58 im
zylindrischen Ventilkörper 62 und
durch die Bohrung 59 im Ventilkörper des Einsteckelementes.
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In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
die in der 5 gezeigt ist, sind das Einsteckelement 11 und
das Aufnahmeelement 30 mit vollständig im Eingriff befindlichen
Kupplungselementen gezeigt. Das Einsteckelement 11 hat
einen Schaft 131 mit Gewinde 141, das an einer
Verteilerplatte angeschlossen werde kann. Das Schaftende des Einsteckelementes
ist auch innen mit Gewinde 150 für das Anschließen an Hydraulikleitungen
versehen. Der verlängerte
Sondenabschnitt 146 hat eine Bohrung 147, die
durch diesen hindurch geht. Die Rohrventilbaugruppe des Einsteckelementes
hat einen zylindrischen Ventilkörper 162 mit
einem konischen Ventilsitz 164 und Ventilbetätigungselement,
das an diesem vorsteht. Der zylindrische Ventilkörper hat Öffnungen 158 und einen
Längskanal 159,
der sich durch den Körper
erstreckt. Das Rohrventil des Einsteckelementes wird mit der Feder 171 gegen
den Ventilsitz 166 gezwängt,
der in der Bohrung 156 des Einsteckelementes positioniert
ist. Die Ventilfeder 171 ist durch einen Federteller 172 und
einen Sprengring 173 verankert. In der in der 5 gezeigten Ausführungsform
hat der Einsteckelementkörper
einen Flansch 142, einen ersten Durchmesser 144 und einen
verlängerten
Sondenabschnitt 146.
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Immer
noch bezugnehmend auf 5, hat das Aufnahmeelement 30 eine
Innenbohrung, die so dimensioniert ist, dass sie die Haltebuchse 135 und das
Halteelement 133 aufnehmen kann, welches ein Gewinde 149 zum
Zusammenwirken mit dem passenden Gewinde in der Innenbohrung des
Aufnahmeelementes hat. Die Haltebuchse und das Halteelement haben
jeweils Innenbohrungen, die sich durch diese Elemente erstrecken
und die so dimensioniert sind, dass sie ein gleitendes Aufnehmen
des verlängerten
Sondenabschnittes 146 des Einsteckelementes zulassen. Wie
bei der ersten Ausführungsform hat
der verlängerte
Sondenabschnitt eine größere Länge als
sein Innendurchmesser. Wie in der 5 zeigt,
ist eine Schwalbenschwanzdichtung 134 so ausgebildet, dass
sie zwischen die Haltebuchse und das Halteelement passt und bildet
eine Radialdichtung um den Umfang des verlängerten Sondenabschnittes 146.
Zwischen der Haltebuchse und der Bohrung des Aufnahmeelementes ist
vorzugsweise ein O-Dichtungsring 136 angeordnet. Zusätzlich ist eine
hohle Metalldichtung 128 auf der Schulter 177 in der
Bohrung des Aufnahmeelementes positioniert. Die hohle Metalldichtung
wird vorzugsweise mit Druck beaufschlagt, um eine radiale Metalldichtung um
den Umfang des verlängerten
Sondenabschnittes 146 zu bilden. Das Aufnahmeelement hat
auch eine Rohrventilbaugruppe mit einem konischen Ventilsitz 181,
der durch die Ventilfeder 183 gegen den Ventilsitz 189 gezwängt wird.
Die Ventilfeder wird an Ort und Stelle durch einen Teller 184 und
einen Sprengring 185 gehalten. Das Rohrventil des Aufnahmeelementes
hat vorzugsweise eine Öffnung 182,
die es ermöglicht,
dass Hydraulikfluid durch und um das Rohrventil fließt, wenn
die Kupplungselemente im Eingriff sind. Das Aufnahmeelement 30 der Kupplung
hat auch einen Gewindeschaft 190. Der Ventilstößel 180,
der an dem konischen Ventilsitz 181 vorsteht, wirkt mit
dem Ventilstößel 165 des
Einsteckelementes zusammen, wenn die Kupplungselemente miteinander
verbunden sind. Dies erlaubt, dass Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen
fließt.
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In
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die in der 6 gezeigt
ist, ist das Einsteckelement 210 mit Gewinden 241 an
einer Verteilerplatte befestigt. Das Aufnahmeelement 220 kann
durch Gewinde 290 an einer zweiten Verteilerplatte befestigt
sein. Das Einsteckelement 210 hat einen mit Innengewinde 250 versehenen
Schaft 231, einen Flansch 242 und einen Körper mit
einem einen Außendurchmesser
aufweisenden ersten Abschnitt 244, in welchem die Ventilfeder 271 aufgenommen ist,
und einen verlängerten
Sondenabschnitt 246 mit einem Durchmesser kleiner als der
des ersten Abschnittes. Der verlängerte
Sondenabschnitt hat vorzugsweise eine Länge, die größer als sein Außendurchmesser
ist. Das Einsteckelement 210 hat eine stufenförmige Innenbohrung,
die sich in Längsrichtung
durch das Element erstreckt, mit einem ersten Abschnitt 256 der
Bohrung in dem ersten Abschnitt des Einsteckelementes und einem
zweiten Abschnitt 257 der Bohrung (mit kleinerem Durchmesser
als der der Bohrung des ersten Abschnittes) in dem verlängerten
Sondenabschnitt des Einsteckelementes.
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Die
Rohrventilbaugruppe des Einsteckelementes 210 ist verschiebbar
in dem zweiten Abschnitt 257 der Bohrung aufgenommen. Die
Rohrventilbaugruppe hat einen zylindrischen, hohlen Ventilkörper 263 mit
einem Außendurchmesser,
der so dimensioniert ist, dass er innerhalb des zweiten Abschnittes 257 der
Bohrung des Einsteckelementes verschiebbar ist. Der Ventilkopf 264 hat
eine konische Form und ist so dimensioniert, dass er auf dem Ventilsitz 266 sitzt.
Der konische Ventilkopf hat ein Betätigungselement oder einen Stößel 265,
der in Längsrichtung
an diesem vorsteht. Wie im Einzelnen in der 6A gezeigt,
hat der zylindrische Ventilkörper 263 ein
Gewinde 301 zum Eingreifen in den Federteller 262,
der so dimensioniert ist, dass er innerhalb der Bohrung verschiebbar
ist, und eine Innenbohrung 259 durch diesen. Die wendelförmige Ventilfeder 271 liegt
am Federteller 272 an und zwängt die konische Ventilfläche des
Ventilkopfes 264 an den Ventilsitz 266 in eine
geschlossene Position. Die Ventilfeder 271 hat einen Durchmesser,
der größer als der
Außendurchmesser
des Ventilkörpers 263 ist, und
der Feder durchmesser ist ebenfalls größer als der Innendurchmesser
der Bohrung.
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Das
Aufnahmeelement 220 hat einen zylindrischen Körper 292 mit
einer zentralen Bohrung mit einem ersten Abschnitt 268,
einem zweiten Abschnitt 269, der einen kleineren Durchmesser
als der erste Abschnitt hat, und einem dritten Abschnitt 275,
der einen kleineren Durchmesser als der zweite Abschnitt hat. Diese
stufenförmige
Bohrung in dem Aufnahmeelement ist so dimensioniert, dass sie die
Haltebuchse 253 und das Halteelement 251 aufnehmen
kann. Die Haltebuchse und das Halteelement halten eine mit Druck
beaufschlagte hohle Metalldichtung 228 an der Schulter 277 in
dem Aufnahmeelement an Ort und Stelle, die um den Umfang des verlängerten Sondenabschnittes
des Einsteckelementes eine radiale Dichtung bildet, wenn dieses
durch die Dichtung eingesetzt wird. Die hohle Metalldichtung ist
so ausgebildet, dass sie radial nach innen und außen in Antwort
auf den Fluiddruck sich in dem Innenhohlraum der Dichtung ausdehnt.
Die Haltebuchse 253 wird verschiebbar in den zweiten Abschnitt 269 der
Aufnahmebohrung eingesetzt und hat vorzugsweise einen O-Dichtungsring 226,
um eine Sicherheitsdichtung gegenüber der Schulter 227 in
der Bohrung des Aufnahmeelementes zu bilden. Zusätzlich kann eine elastische
Schwalbenschwanzdichtung 225 ausgebildet sein, die radial
um den verlängerten
Sondenabschnitt des Einsteckelementes abdichtet. Die Schwalbenschwanzdichtung 225 hat
eine schwalbenschwanzförmige
Passung zwischen Haltebuchse 253 und Halteelement 251.
Das Halteelement 251 hat ein Gewinde 249, das
dazu verwendet wird, das Halteelement anzuziehen, wenn das Gewinde
in das entsprechende Gewinde im ersten Abschnitt 268 in der
Bohrung des Aufnahmeelementes eingreift und das Halteelement gedreht
wird. Durch Anziehen des Halteelementes 251 unter Verwendung
des Gewindes 249 kann die radiale Dichtung leicht axial
zusammengedrückt
werden, bevor die Kupplungselemente miteinander verbunden werden.
Das Halteelement 251 in dem Aufnahmeelement hat eine innenliegende
Halteelement bohrung mit einem ersten Innendurchmesser 252,
der so dimensioniert ist, dass der erste Abschnitt 244 des
Einsteckelementes aufgenommen werden kann, und einen zweiten Innendurchmesser 258 (kleiner
als der erste Innendurchmesser 252), der so dimensioniert
ist, dass der verlängerte
Sondenabschnitt 246 aufgenommen werden kann. Die Haltebuchse 253 hat
ebenfalls einen Innendurchmesser 254, der so dimensioniert
ist, dass der verlängerte
Sondenabschnitt durch diesen durchgeführt werden kann.
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Der
verlängerte
Sondenabschnitt 246 des Einsteckelementes kann in die Halteelementbohrung und
die Buchsenbohrung 254 eingesetzt werden, bevor das Betätigungselement
des Rohrventils des Einsteckelementes mit dem Betätigungselement 280 des
Rohrventils des Aufnahmeelementes zusammenwirkt. Das Rohrventil
des Aufnahmeelementes hat eine konische Ventilfläche 281 und einen
hohlen Ventilkopf, der eine Durchgangsöffnung 282 hat. Die Ventilfeder 283 zwängt die
Ventilfläche 281 gegen den
Ventilsitz 289 in den Aufnahmeelementkörper. Das Rohrventil des Aufnahmeelementes
ist innerhalb der Bohrung des Aufnahmeelementkörpers verschiebbar. Der Federteller 284,
der durch einen Sprengring 285 an Ort und Stelle gehalten
ist, hält
die Ventilfeder 283 an Ort und Stelle. Die Ventilfeder zwängt die
konische Ventilfläche 281 gegen
den Ventilsitz 289. Das Aufnahmeelement hat einen mit Innengewinde
versehenen Schaft 295, um das Anschließen von Hydraulikleitungen
zu erleichtern.
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Die
Haltebuchse 253 liegt an der Schulter 227 in der
Bohrung des Aufnahmeelementes an und wenn das Halteelement 251 gegen
die Haltebuchse angezogen wird, kann die hohle Metalldichtung 228 leicht
in axialer Richtung zusammengedrückt
werden, um die Dichtung vor dem Verbinden der Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente
vorzuspannen. Wie ebenfalls in der 6 gezeigt,
befindet sich zwischen dem Halteelement 251 und der Haltebuchse 253 eine
Schwalbenschwanzdichtung. Die Schwalbenschwanzdichtung bildet auch eine
radiale Dichtung um den verlängerten
Sondenabschnitt des Einsteckelementes.
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Es
wird nun auf die 7 Bezug genommen, in welcher
die Einsetz- und Aufnahmeelemente der Kupplung in einer Position
gezeigt sind, in welcher die Ventilbetätigungselemente zusammenwirken,
so dass zwischen den Kupplungselementen Hydraulikfluid übertragen
werden kann. In dieser Position kann Hydraulikfluid durch die Bohrung
des Aufnahmeelementes durch die Öffnungen 282 des
Rohrventils des Aufnahmeelementes, um die konische Ventilfläche 281 des
Aufnahmeelementes, dann um die konische Ventilfläche des Ventilkopfes 264 des
Einsteckelementes und in die Bohrung des verlängerten Sondenabschnittes 246 des
Einsteckelementes fließen.
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Die
Kupplungen gemäß den bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung haben eine Ventilfeder, die in dem ersten Ende des
Einsteckelementes aufgenommen ist, die einen größeren Durchmesser als der Durchmesser
des Ventilkörpers
oder die konische Ventilfläche
in dem Einsteckelement hat. Die Ventilfeder mit größerem Durchmesser,
die in dem Einsteckelement untergebracht ist, ermöglicht,
dass signifikant größere Kräfte auf
das Rohrventil ausgeübt
werden, um das Ventil gegen den Ventilsitz zu schließen, wenn
die Kupplungselemente gelöst
werden. Die Erfindung trägt
daher dazu bei, zu verhindern, dass Hydraulikfluid an der Kupplung
austritt und trägt
dazu bei, zu verhindern, dass Meerwasser in die Hydraulikleitungen
und das Hydrauliksystem eindringt, dessen Komponenten die Kupplungselemente
sind. Es ist wünschenswert,
eine Ventilfeder aufzunehmen, die einen größeren Durchmesser hat als der
Durchmesser des zylindrischen Ventilkörpers, der Ventilfläche oder
der Umfangsfläche,
mit der die radialen Dichtungen zwischen den Einsteck- und Aufnahmeelementen
zusammenwirken. Die Erfindung verwirklicht dies ohne eine Erhöhung der
Kräfte,
die auf die radiale Dichtung zwischen den Einsteck- und Aufnahmeelementen
wirken. Falls gewünscht,
kann eine größere Ventilfeder
auch in dem Aufnahmeelement aufgenommen sein, um eine größere Kraftkonstante
zu schaffen, die das Ventil des Aufnahmeelementes in die geschlossene
Position zwängt.