DE2635269C3 - Vorrichtung zum Verbinden der Enden zweier Rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und beispielsweise aus der DE-OS 22 50 353 bekannt ist.

Rohrverbindungen des »Kugelkopf«-Typs werden üblicherweise zur Verbindung von nicht miteinader fluchtenden Rohrenden unter Wasser angewendet, wobei das Aufnahmeteil Klemmbacken zur Anlage an der rückwärtigen Seite des Kugelkopfes zu dessen Festhalten im Aufnahmeteil aufweist. In vielen Fällen werden solche Rohrverbindungen jedoch flexibel ausgeführt, um eine beliebig ausgerichtete Bewegung zwischen den Rohrenden zur Anpassung an die Einwirkung von Wellen o. ä. zulassen. Eine solche Vorrichtung ist grundsätzlich der US-PS 15 63 16! entnehmbar, in der der Kugelkopf durch Haltebacken bei zusammengebauter Kupplungsvorrichtung so gehalten ist, daß die Verbindung nicht gelöst werden kann, andererseits aber die Möglichkeit besteht, den Kugelkopf selbst innerhalb des Aufnahmeteiles in andere Richtungen abzuwinkein oder zu verdrehen, wodurch die gewünschte Flexibilität sichergestellt ist. Durch Vorsehen einer flexiblen Dichteinrichtung am Außenumfang des Kugelkopfes ist sichergestellt, daß bei Einsatz von Druckflüssigkeit innerhalb der zu verbindenden Rohrenden ein Andrücken von Dichtlippen auf die Oberfläche des Kugelkopfes und dadurch die gewünschte Druckabdichtung erreicht wird. Hierdurch kann zwar eine druckdichte Verbindung hergestellt werden; es ist aber nicht möglich, die Lage des Rohrendes, das mit dem Kugelkopf versehen ist, relativ zum Aufnahmeteil so zu fixieren, daß diese Lage auch bei Auftreten merklicherer Störkräfte nicht geändert wird.

■to Bei anderen bekannten Kupplungsvorrichtungen werden die Klemmbacken im Aufnahmeteil in Form von Sprengringen ausgeführt, wodurch die Verbindung von Kugelkopf und Aufnahmeteil miteinander relativ schwierig wird. Dies erweist sich als wesentlicher Nachteil solcher Ausführungsformen, da die Arbeitsbedingungen bei Unterwasserarbeiten im Hinblick auf Sichtbarkeit, Handhabbarkeit, Bewegungsfähigkeit etc. stark beschränkt sind. Bei wieder anderen Rohrverbindungen können die im Aufnahmegehäuse angebrachten

so Klemmbacken nicht in einer zurückgezogenen Position für eine frei Durchführbarkeit des Kugelkopfes in das Aufnahmeteil gehalten werden, sondern sie müssen vielmehr in einem getrennten Arbeitsgang an dem Aufnahmeteil befestigt werden, nachdem dieses den Kugelkopf des anderen Verbindungsglieds aufgenommen hat. Dies ist im Hinblick auf die üblicherweise schwere und unhandliche Ausführung der Klemmbakken wiederum als wesentlicher, zusätzlicher Nachteil anzusehen.

Aus der US-PS 27 14 021 und der DE-OS 22 50 353 sind Kupplungsvorrichtungen bekannt, bei denen bereits die Möglichkeit besteht, den Kugelkopf in einer bestimmten Lage innerhalb des Gehäuses so zu blockieren, daß auftretende Störkräfte keine weitere Lageveränderung herbeiführen. Hierfür ist jeweils eine Vielzahl von Klemmelementen im Gehäuse kreisförmig verteilt angeordnet und gehalten. Zum Einführen des Kugelkopfes können diese Klemmelemente nach außen

in eine zurückgezogene Position gebracht und, nach Einführen des Kugelkopfes, zu dessen Lageblockierung in eine ausgefahrene Position bewegt werden, in der sie den Kugelkopf an einer Vielzahl von ringsum verteilten Anlagepunkten berühren und durch Druck in seiner Lage blockieren. Diese bekannten Vorrichtungen lassen allerdings einen bemerkenswerten vorrichtungstechnischen Aufwand erkennen, um die gewünschte Verbindung letztlich herzustellen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem Bauaufwand ein besonders einfaches und schnelles Kuppeln ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert den Einsatz nur weniger mechanischer Elemente, ist schnell und leicht zusammen- und einbaubar und besonders wirtschaftlich herstellbar. Infolge ihres vergleichsweise unkomplizierten und einfachen Aufbaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch besonders betriebssicher, wobei die angestrebte Kupplung und Lagefixierung der einzelnen Kupplungsteile zueinander auch bei Auftreten merklicher Störkräfte funktionssicher hergestellt und gehalten werden kann.

Eine besonders einfache und wirkungsvolle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Einrichtung zum Bewegen der Klemmelemente eine Druckfläche zur Anlage an die Klemmelemente aufweist, die sich radial nach innen hin von der Gehäuse-Anlagefläche aus verjüngt und axial zu ihr bewegbar ist, wodurch die Klemmelemente radial nach innen bewegbar sind. Hierdurch ist ein schnelles und einfaches Ankuppeln und Blockieren jederzeit gewährleistet. Besonders einfach läßt sich dies ausführen, wenn j5 die Druckfläche als innere Fläche eines Kreisrings ausgebildet ist, der an dem Gehäuse befestigt und axial zu ihm bewegbar ist. Vorteilhafterweise weist dabei die Einrichtung zum Bewegen der Klemmelemenle eine Vielzahl von in das Gehäuse eingeschraubten Bolzen auf, die sich durch den Kreisring hindurch erstrecken, wodurch eine Axialbewegung des Kreisrings relativ zum Gehäuse durchführbar ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckfläche kegelstumpfförmig ausgebildet, wodurch eine sichere und gute Übertragung der Halte- und Blockierkräfte auf den Kugelkopf in einfacher Weise bewerkstelligt werden kann.

Vorteilhafterweise weist der Kreisring zum Durchführen des Kugelkopfes eine öffnung auf, die größer als der Kugelkopf ist, wodurch ein Durchstecken des Kugelkopfes selbst hei angeschraubtem Kreisring möglich ist.

Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung ist somit die Herstellung einer starren Verbindung von Rohrenden möglich, deren Mittelachsen zueinander in einem Winkel stehen können, wobei ein schnelles, leichtes und unkompliziertes Zusammenfügen der Verbindungsglieder gegeben ist, was bei stark beschränkten Arbeitsbedingungen unter Wasser besonders wichtig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen im Prinzip bcispielshalber noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgenäße Vorrichtung in zusammengesetzter und blockierter Stellung;

Fig. 2 einen vergrößerten Detailausschnitt aus Fig.I;

F i g. 3 einen Detailqui-rschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in zusammengesetzter, jedoch unblokkierter Stallung;

F i g. 4 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach F i g. i längs der Linie 4-4;

F i g. 5 eine vergrößerte Detailansicht eines am Gehäuse angebrachten Klemmelementts längs Linie 5-5aus Fig. 3.

Bei der in Fig.I gezeigten Darstellung weist die Kupplungsvorrichtung 2 ein Paar von Verbindungsgliedern 4 ind 6 auf, deren jedes in geeigneter Weise an seinem einen Ende mit dem Ende eines Rohres 8 verbunden ist, wie dies etwa bei Punkt 10 in Fig.I dargestellt ist. Das Verbindungsglied 4 ist an seinem anderen Ende mit einem ringförmigen, kreisförmig ausgebildeten, kugelähnlichen vergrößerten Teil 12 (»Kugelkopf«) versehen, der axial gesehen eine vordere Seite 14 und eine hintere Seite 16 aufweist. Das Verbindungsglied 6 seinerseits ist an seinem anderen Ende mit einem Gehäuse 18 versehen, das eine kugelförmig ausgebildete Innenfläche 20 aufweist, die — wie in F i g. 1 dargestellt — dazu dient, die kugelförmig ausgestaltete vordere Seite 14 des Verbindungsgliedes 4 in direkter Anlage aufzunehmen. Durch diese Kugel- und Flanschanordnung ist es möglich, daß die Längsachsen der Verbindungsglieder 4 und 6 in einem Winkel relativ zueinander geneigt werden können, um hierdurch gleichermaßen zueinander geneigte Rohrenden zu verbinden, wie dies durch die sich schneidenden Längsachsen in F i g. 1 dargestellt ist.

Die Vorder- und Rückseiten 14 und 16 umfassen jeweils solche kugel- oder kugelausschnittförmig gestalteten Oberflächenabschnitte des vergrößerten Teils 12. die jeweils unabhängig von irgendeinem relativen Fluchtungsunterschied zwischen den Verbindungsgliedern 4 und 6 mit der Innenfläche 20 und den Klemmelementen (die noch im folgenden näher beschrieben werden) zur Anlage kommen und zusammenwirkt.

Weiterhin ist eine Vielzahl von Klemmelementen (Klemmbacken o. ä) 22 (Fig. 1) vorgesehen, die - wie in Fig. 4 dargestellt — im Gehäuse 18 ringsum (kreisförmig) angeordnet und abgestützt sind. Diese Klemmelemente 22 sind radial nach innen hin auf die Innenfläche 20 zu bewegbar und zwar /wischen einer zurückgezogenen Position (F i g. 3), in der das Gehäuse 18 die kreisförmig ausgebildete Vorderseite 14 frei zum Eingriffskontakt mit ihm aufnehmen kann, und einer ausgefahrenen blockierten Lage, in der die Enden 23 der Klemmelemente 22 an der kreisförmig ausgebildeten Hinterseite 16 an einer Vielzahl von ringsum verteilten Angriffspunkten dort anliegen, um den Kugelkopf 12 in positiven (festen) Kontakt mit dem Gehäuse 18 zu drücken und dadurch die Verbindungsglieder 4 und 6 gegen eine relative axiale und eine Abknickbewegung zu arretieren und hierdurch eine starre Verbindung herzustellen. Im einzelnen ist jedes Klemmelement 22 längs einer Gehäuse-Anlagefläche 24 bewegbar, die sich radial nach innen zu der Innenfläche 20 hin kegelstumpffönnig verengt und mit einem Längsschlitz 26 (F i g. 5) versehen ist, in dem ein Haltestift 28 zur Abstützung des Klemmelementes 22 gegen die Gehäuseanlagefläche 24 angLordnet und befestigt ist. Dabei ist das Klemmelement 22 relativ zu dem Haltegriff 28 zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Lage bewegbar. Der Haltestift 28 seinerseits ist in das Gehäuse 18 eingeschraubt, wie dies z.B. in Fig.I bei Punkt 30

dargestellt ist. Er weist einen Kopf 32 auf, der mit einem größeren Durchmesser versehen als der Längsschlitz breit ist, um die beweglichen Klemmelemente in ihrer relativen Umfangsstellung zueinander zu halten.

Weiterhin ist eine Einrichtung 34 vorgesehen, mittels derer die Klemmelemente 22 zu der ausgefahrenen und blockierten Stellung (s.o.) bewegt werden können. Im einzelnen weist diese Betätigungseinrichtung 34 vorzugsweise eine Druckfläche 36 auf, die als innere Fläche eines axial bewegbaren Kreisrings 38 ausgeführt ist, der seinerseits an dem Gehäuse 18 befestigt ist und eine Öffnung 40 aufweist, die für eine Aufnahme des vergrößerten Teiles 12 ausreichend groß ausgebildet ist. Diese Druckfläche 36 ist bei der in F- i g. 1 gezeigten Ausführungsform radial nach innen von der Gehäuseaniagefiäche 24 weg kegelstumpiiörmig verengt. Die Druckfläche 36 ihrerseits wiederum steht in Wirkeingriff mit einem entsprechend sich verjüngenden Ende 42 jedes Klemmelemenles 22 derart, daß bei einer Axialbewegung der Druckfläche 36 zu der Gehäuse-Anlagefläche 24 hin jeweils das betreffende Klemmelement 22 radial nach innen von der zurückgezogenen Position (Fig. 3) zu der ausgefahrenen Position (Fi g. 1) bewegt wird. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist die für die Erzeugung einer Axialbewegung des Kreisrings 38 vorgesehene Betätigungseinrichtung 34 eine Vielzahl von Schraubenbolzen 44 auf, die an ihrem einen Ende in das Gehäuse 18 eingeschraubt sind (wie bei Bezugszeichen 46 dargestellt) und die sich an ihrem anderen Ende durch eine Vielzahl von entsprechend ausgerichteten Öffnungen im Kreisring 38 hindurch erstrecken. Auf die Schraubenbolzen 44 sind Muttern 49 aufgeschraubt, um den Kreisring 38 in axialer Richtung relativ zum Gehäuse 18 in bekannter Weise zu bewegen und zu verspannen.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß für den Fall, daß sich die Klemmelemente 22 in der zurückgezogenen Position (F i g. 3) befinden, das Gehäuse 18 für eine freie und unbehinderte Aufnahme des Kugelkopfes 12 durch die Öffnung 40 im Kreisring 38 hindurch bereit ist. Hiernach werden die Muttern 49 angezogen, um den Kreisring 38 axial in Richtung auf das Gehäuse 18 zu bewegen, was mit einer entsprechenden radialen Einwärtsbewegung der Klemmelemente 22 in Richtung auf die ausgefahrene Position (vgl. Fig. 1) hin verbunden ist. Haben die Klemmelemente 22 die ausgefahrene Position erreicht, dann ergibt es sich von selbst, daß sie auch gegen eine (lösende) Bewegung dadurch blockiert sind, daß sie zwischen die Gehäuse-Anlagefläche 24 und die Rückseite 16 verklemmt werden wodurch sich eine starre Verbindun¹⁷ er^bt

Bei der in den Figuren dargestellten Vorrichtung wird weiterhin eine Dichteinrichtung 50 verwendet, die zwischen dem vergrößerten Teil 12 und dem Gehäuse 18 zur Schaffung einer Flüssigkeitsdichtung zwischen beiden angeordnet ist. Diese Dichteinrichtung 50 umfaßt dabei ein axial bewegliches, kreisförmig sich ringsum kontinuierlich erstreckendes Glied 52 mit einem keilförmig ausgebildeten Abschnitt 54, wie dieser am besten in Fig. 2 dargestellt ist. Bei einer Axialbewegung des kreisförmigen Gliedes 52 in eine Richtung (etwa auf die Klemmelemente 22 hin) wird sein keilförmig ausgebildeter Abschnitt 54 zwischen das

ίο Gehäuse 18 (wie bei Punkt 56 gezeigt) und den vergrößerten Abschnitt 12 (wie bei Punkt 58 gezeigt) verquetscht und hierdurch eine Fluidabdichtung zwischen diesen Teilen bewirkt. Vorzugsweise wird das kreisförmige Glied 52 aus Metall hergestellt und umfaßt eine innenliegende Fläche 60, die kugelförmig bzw. kugelabschnittförmig entsprechend der Kontur des Kugelkopfes 12 ausgebildet ist. Zur Erzeugung einer Axialbewegung des kreisförmigen Gliedes 52 ist bei der dargestellten Vorrichtung eine Betätigungs- bzw. Druckeinrichlung in Form einer Vielzahl von Bolzen 62 vorgesehen, die in und durch Öffnungen 64 im Gehäuse 18 eingeschraubt sind (vgl. F- ig. 1 und Fig. 2). Diese Bolzen 62 wiederum laufen gegen eine Schulter 66 des ringförmigen Gliedes 62 an, wodurch es möglich ist, letzteres von der in Fig.2 gestrichelt eingezeichneten Lage in die in F i g. 2 durchgezogene Lage zu bringen, in der das kreisförmige Glied 52 zwischen das Gehäuse 18 und den Kugelkopf 12 verquetscht wird.

Eine andere Art von Dichtung kann, wie in F i g. 1 und 3 noch dargestellt ist, auch darin bestehen, daß man eine Ringnut 68 in der Innenwandung des Gehäuses 16 anbringt. In dieser Ringnut 68 ist ein aus elastomerem Material bestehendes Ringglied 17 bündig angeordnet, das mit ihr zur Bildung einer abgedichteten Kammer 72 zusammenwirkt, die ihrerseits mit einem Einlaß im Gehäuse 18 zur Einführung von Druckfluid in die Kammer 72 in Verbindung steht. 1st die Kammer 72 nun unter Druck gesetzt, dann wird das elastomere Ringglied 70 radial von der in Fig. 3 dargestellten, ausgerückten Position in die in Fig. 1 gezeigte, eingerückte Position gebracht, in der es den Kugelkopf 12 zur Schaffung einer Dichtung zwischen diesem und dem Gehäuse 18 berührt bzw. dazwischen komprimiert wird.

Zur Überprüfung der Wirksamkeit der Dichteinrichtung weist das Gehäuse 18 einen weiteren ringförmigen Dichtungsabschnitt 84 aus elaslomerem Material (Dichtring) auf, der axial zu der Dichteinrichtung versetzt zur Erzeugung eines zwischenliegenden Testraums 86 (F i g. 3) angeordnet ist. Ferner ist eine Leitung 88 vorgesehen, die mit dem Teslraum 86 in Verbindung steht, um unter Druck stehendes Fluid in den Testraum 86 einzuleiten und hierdurch die Wirksamkeit der Dichteinrichtung in bekannter Weise zu überprüfen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden der Enden zweier Rohre mit einem Paar von Verbindungsgliedern, deren jedes jeweils mit einem Ende am Ende eines der Rohre befestigbar ist, wobei das eine Verbindungsglied an seinem anderen Ende ein ringsum laufendes, kugelförmig ausgebildetes, vergrößertes Teil mit — axial gesehen — einer Vorder- und einer Rückseite aufweist, während das zweite Verbindungsglied an seinem anderen Ende ein Gehäuse mit einer Innenfläche zur Aufnahme und Anlage des vergrößerten Teiles aufweist, mit einer Dichteinrichtung zwischen dem vergrößerten Teil und dem Gehäuse zur Schaffung einer Fluidabdichtung zwischen .beiden, und mit einer Vielzahl von Kleinmelementen, die im Genäuse kreisförmig verteilt angeordnet und gehalten sind und radial nach innen auf die Innenfläche hin zwischen einer zurückgezogenen Position, in der das Gehäuse die kugelförmig ausgebildete Vorderseite des vergrößerten Teiles in Anlagekontakt frei aufnehmen kann, und einer ausgefahrenen und blockierten Position bewegbar ist, in der die Klemmelemente die hintere Seite des vergrößerten Teiles an einer Vielzahl ringsum verteilter Anlagepunkte berühren, wodurch das vergrößerte Teil in Druckkontakt mil dem Gehäuse zur Vethinderung einer axialen Trennung der Verbindungsglieder bringbar ist, und mit einer Einrichtung zum Bewegen der Klemmelemente in die ausgefahrene und blockierte Position, d a durch gekennzeichne', daß das Gehäuse (18) eine radial sich nach innen in Richtung auf die Innenfläche (20) hin verjüngende, kegelstumpfförmig ausgebildete Fläche (24) als Anlagefläche für die Klemmelemente (22) aufweist und daß in jedem Klemmelement (22) ein Längsfehlitz (26) vorgesehen ist, in dem ein Haltestift (28) zur Abstützung an der Gehäuse-Anlagefläche (24) angeordnet ist, wobei das jeweilige Klemmelement (22) relativ zum Haltestift (28) zwischen der zurückgezogenen und der ausgefahrenen Position bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (34) zum Bewegen der Klemmelemente (22) eine Druckfläche (36) zur Anlage an die Klemmelemente (22) aufweist, die sich radial nach innen hin von der Gehäuse-Anlagefläche (24) aus verjüngt und axial zu ihr bewegbar ist, wodurch die Klemmelemente (22) radial nach iinnen bewegbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (36) als innere Fläche eines Kreisrings (38) ausgebildet ist, der an dem Gehäuse (18) befestigt und axial zu ihm bewegbar ist.

4 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (34) eine Vielzahl von in das Gehäuse (18) eingeschraubten Bolzen aufweist, die sich durch den Kreisring (38) hindurcherstrecken, wodurch eine Axialbewegung des Kreisrings (38) relativ zum Gehäuse (18) durchführbarist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche! (36) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (38) zum Durchführen des vergrößerten Teiles (12) eine Öffnung (40) aufweist, die größer als das vergrößerte Teil (12) ist.