DE3732547C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung und Kontrolle von wechselnden Verbindungen zwischen je­ weils zwei Leitungen für Flüssigkeiten und/oder Gase, insbesondere dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der DE-OS 32 21 372 bekannt. Diese Vorrichtung dient außer zur Herstellung von Leitungsverbindungen insbesondere dazu, im Fall einer Störung des Flüssigkeits- oder Gasumschla­ ges ein schnelles Absperren der Leitungen und erforder­ lichenfalls eine schnelle Trennung der Leitungen zu er­ möglichen. Die Betätigung der Absperrventile und der Kuppelmechanik erfolgt dabei vorzugsweise hydraulisch über eine Kolben-Zylinder-Einheit. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß für eine Kontrolle der Leitungs­ verbindung entweder eine Beobachtungsperson oder externe Störungsmelder erforderlich sind. Auf diese Art und Weise wird jedoch eine Störung erst festgestellt, wenn diese bereits offensichtlich ist, d. h. wenn z. B. Chemikalien in die Umgebung ausströmen. Gegenmaßnahmen können so oft erst mit Verzögerung eingeleitet werden, wenn erhebliche Schäden oder Gefahren bereits entstanden sind.

Die FR-OS 25 02 134 zeigt eine Einrichtung zur Erkennung von miteinander verbundenen Flanschen Umschlaganlage für Flüssigkeiten oder Feststoffe, die durch Rohrleitungen gefördert werden. Die Flansche sind hierzu individuell mit in einer bestimmten Verteilung angeordneten Magneten einerseits und Magnetsensoren andererseits ausgestattet. Nur wenn die Magnetsensoren das Vorhandensein von Magneten an den vorgeschriebenen Stellen erkennen, wird das Hindurchleiten des umzuschlagenden Gutes durch die mittels der Flansches verbundenen Leitungen von einer Steuereinrichtung freigegeben. Irrtümliche oder zu Betrugszwecken absichtlich erfolgende Flanschverwechslungen werden so zwar verhindert, jedoch werden hier keine Maßnahmen für die Gewährleistung einer sicheren Dichtigkeit der Flanschverbindung oder Sicherungs- und Schutzmaßnahmen für den Fall des Auftretens von Undichtigkeiten getroffen.

Die DE-OS 24 09 258 beschreibt eine Fülleinheit für schwenkbare Verlader zum Obenbefüllen von mit einem Einfülldom versehenen Flüssigkeitsbehältern. Diese Fülleinheit umfaßt u. a. eine auf dem Dom druckdicht verriegelbare Dichtplatte, die Teil eines Füllkopfes ist. Für diese Verriegelung ist am Füllkopf wenigstens eine Klemmeinrichtung vorgesehen, die mit Steuerorganen zur Freigabe des Produktflusses bei dichtverriegelter Platte in Verbindung steht. Eine konkrete Ausgestaltung sieht hier vor, daß die Steuerorgane durch die Klemmeinrichtung betätigbare Schalter sind, die mit einer Steuerleitung an eine Sicherheits-Schalteinrichtung angeschlossen sind. Hierdurch kann zwar ein Produktfluß bei nicht ordnungsgemäß verriegelter Dichtplatte unterbunden werden, jedoch sind hier keine Mittel zur Erkennung der miteinander verbundenen Teile der Fülleinheit und des Behälters vorgesehen. Verwechslungen mit unter Umständen gefährlichen Folgen wird hier also nicht besonders vorgebeugt.

Aus der DE-OS 26 06 656 ist ein Schutzventil gegen Schlauch- oder Rohrbruch bekannt. Bei diesem Ventil ist vorgesehen, daß es in die Zuleitung zu einem Verbraucher eingebaut ist und den Abschluß der Zuleitung herbeiführt, indem bei ungewolltem Austritt des Mediums an der Zuleitung der Schließkörper des Ventils durch einen Fühler ausgelöst oder betätigt wird, der bei Einwirkung des Mediums einen elektrischen, mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Vorgang bewirkt. Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich dieses Schutzventil praktisch nur für Anwendungen im Haushalt an Wasch- und Spülmaschinenanschlüssen, nicht aber für gewerbliche Umschlaganlagen. Mittel zur Erkennung von miteinander verbundenen Leitungsteilen und zur Kontrolle der Korrektheit der mechanischen Verbindung zwischen diesen Leitungsteilen sind hier nicht vorhanden.

Die DE-OS 25 05 544 zeigt ein Ventil mit Leckageanzeige, insbesondere für die Lebensmittel- oder Getränkeindustrie. Das Ventil besitzt einen Doppelventilteller mit einem umlaufenden Ringraum, der mit einer nach außen führenden Leckageleitung verbunden ist. Im Fall einer Leckage läuft die Leckageflüssigkeit durch die Leckageleitung nach außen und tritt dort sichtbar aus. Zur Einleitung von Ab- oder Umschaltmaßnahmen oder sonstigen Sicherungsmaßnahmen ist es erforderlich, daß eine Bedienungsperson die Leckage entweder unmittelbar oder als Signal einer geeigneten Fühleinrichtung wahrnimmt und die entsprechenden Maßnahmen ergreift. Dies kann leicht zu Fehlern und Verzögerungen führen, die bei gefährlichen Medien nicht tolerierbar sind.

Schließlich ist aus der DE-OS 29 29 192 eine Anordnung zur weitgehend selbsttätigen Betriebsstoffversorgung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines öffentlichen Verkehrsmittels, mit am Fahrzeug und an einer Versorgungsstation vorgesehenen, miteinander verbindbaren Versorgungskupplungen bekannt. Wesentlich ist bei dieser Anordnung, daß mehrere Versorgungskupplungen am Fahrzeug und an der Versorgungsstation in je einer einheitlich bedienbaren Kupplungseinheit vereinigt sind. Der Kupplungsvorgang kann dabei selbsttätig gesteuert sein und zur Steuerung der Näherungsbewegung beim Kupplungsvorgang können zusammenwirkende Sensoreinrichtungen an beiden Kupplungseinheiten vorgesehen sein. Weiter ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die u. a. für die Auslösung eines Alarms für den Fall, daß eine Sensorreaktion bei der Annäherung der Kupplungseinheiten nicht zustandekommt, ausgebildet ist. Über eine wahlweise vorgesehene Rückmeldeeinrichtung kann ein ordnungsgemäßer Kupplungszustand der Kupplungseinheiten festgestellt und an die Steuerungseinrichtung gemeldet werden. Als nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung anzusehen, daß sie eine starre Zuordnung der unterschiedlichen Anschlüsse aufweist, die nicht änderbar ist. Für den Umschlag von unterschiedlichen Flüssigkeiten und/oder Gasen mit wechselnden Verbindungen verschiedener Rohr- oder Schlauchleitungen ist diese bekannte Anordnung nicht geeignet.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche frühzeitig Störungen oder Fehlbedienungen erkennt und Sicherungsmaßnahmen auslöst.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei dieser Vorrichtung werden mehrere Parameter erfaßt, die Auskunft über den Zustand der Vorrichtung geben und anhand derer Störungen oder Fehler frühzeitig, d. h. vor dem Eintritt größerer Schäden erkennbar sind. Die Auswertung der erfaßten Ist-Parameter durch die Steuereinheit im Vergleich mit den vorgegebenen Soll-Parametern schließt Fehler weitestgehend aus und ermöglicht sehr kurze Reaktionszeiten im Störungsfall.

In Anpassung an die in der Praxis am häufigsten auftretende Leitungsverbindung ist bei der Vorrichtung bevorzugt vorgesehen, daß die eine Leitung eine stationäre Rohrleitung ist, deren Ende mit dem als Festflansch ausgebildeten Kupplungsflansch zusammen mit den Spannbacken auf einem Sockel oder Grundrahmen fest gelagert ist und daß die andere Leitung eine bewegliche, gelenkige oder flexible Leitung, vorzugsweise Schlauchleitung, mit einem als Jumperflansch ausgebildeten Kupplungsflansch ist und daß die Sensoren an den Festteilen der Vorrichtung angeordnet sind. Hierbei ist die stationäre Leitung z. B. mit einem Tank oder Vorratsbehälter verbunden, während die bewegliche Leitung z. B. zu einem zu be- oder entladenden Tankfahrzeug führen kann. Da die Sensoren in den Festteilen, d. h. in den ortsfest angeordneten Teilen der Vorrichtung angeordnet sind, sind diese vor Beschädigungen weitgehend geschützt.

Um das Einlegen des Jumperflansches von Hand zu umgehen, kann die Vorrichtung wenigstens einen den Jumperflansch oder mehrere Jumperflansche tragenden, in wenigstens zwei Raumkoordinaten bewegen, vorzugsweise durch die Steuereinheit fernsteuerbarer Manipulator aufweisen. Aufgrund seiner Bewegungsfreiheit in mindestens zwei Raumkoordinaten kann der Manipulator einen Jumperflansch jeweils einem ausgewählten von mehreren Festflanschen zuordnen oder auch jeweils einen von mehreren Jumperflanschen einem Festflansch zuordnen. Aufgrund der Steuerung durch die Steuereinheit werden insbesondere solche Störungen vermieden, die auf Verwechslungen bei der Herstellung von Leitungsverbindungen beruhen. Außerdem wird das Risiko für mit dem Chemikalienumschlag befaßte Arbeitskräfte vermindert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spannbacken an ihrem einen Ende verschwenkbar einander gegenüberliegend an dem Sockel gelagert sind, daß ihre anderen, freien Enden mittels einer Gewindespindel, einer Kolben-Zylinder-Einheit oder dergleichen Einrichtung zum Schließen aufeinander zu und zum Öffnen voneinander fort bewegbar sind und daß ein das Ende des stationären Rohres tragender Halteblock derart kinematisch mit den beiden Spannbacken verbunden ist, daß der Haltebock mit dem Rohrende und dem Festflansch beim Öffnen der Spannbacken relativ zum Sockel und zu den Spannbacken angehoben wird. Diese Ausführung der Vorrichtung bietet den Vorteil, daß zur Herstellung der Leitungsverbindung der Jumperflansch lediglich in axialer Richtung bewegt werden muß. Eine zusätzliche Verschiebung in einer Richtung senkrecht zur Leitungslängsachse ist nicht erfoderlich. Dies vereinfacht zum einen das Einlegen des Jumperflansches und verhindert zum anderen einen vorzeitigen Verschleiß von zwischen den beiden Flanschen angeordneten Dichtungen, da hier keine Reibung auftritt, sondern nur eine Belastung auf Druck.

Im Hinblick auf diese Dichtungen sieht die Erfindung bevorzugt vor, daß einer der Kupplungsflansche, vorzugsweise der Festflansch, in seiner dem anderen Kupplungsflansch zugewandten Stirnseite zwei die doppelte Dichtungsanordnung bildende, konzentrisch im Abstand zueinander verlaufende, einen den Leckageraum bildenden ringförmigen Zwischenraum einschließende elastische Dichtringe aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß bei einem Schaden am inneren Dichtring der zweite, äußere Dichtring noch für eine ausreichende Abdichtung der gekuppelten Leitungen sorgt.

Außerdem wird hierdurch, wie die Erfindung weiter vorsieht, die Möglichkeit geschaffen, in dem Festflansch einen den Druck in dem Zwischenraum zwischen den beiden Dichtringen bei miteinander verbundenen Leitungen erfassenden Druckaufnehmer anzuordnen. Dieser Druckaufnehmer ist als einer der bei der Vorrichtung vorgesehenen Sensoren in der Lage, Undichtigkeiten im Bereich der Leitungsverbindung festzustellen, da diese zwangsläufig zu einem Druckanstieg in dem Zwischenraum zwischen den beiden Dichtringen führen. Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit der Druckmessung und zugleich einen Schutz des eigentlichen Druckaufnehmers vor dem unmittelbaren Einfluß des durch die Leitungen geförderten Mediums zu erreichen, ist vorgesehen, daß der Druckaufnehmer eine in eine in den Zwischenraum zwischen den beiden Dichtringen mündende Öffnung eingesetzte Membran mit einem Druckmeßkolben aufweist.

Weiter sieht die Erfindung vor, daß in oder an wenigstens einer der Spannbacken an dessen freiem, verschwenkbarem Ende ein die relative Position der Spannbacken zueinander erfassender Sensor angeordnet ist, wobei dieser Sensor vorzugsweise ein Näherungsschalter ist, der bei Erreichen der Schließposition der beiden Spannbacken anspricht. Hiermit ist es möglich, das Erreichen der Schließstellung der beiden Spannbacken bei der Herstellung der Leitungsverbindung festzustellen, um daran anschließend z. B. das Öffnen von Ventilen oder das Einschalten von Pumpen auszulösen. Ebenso läßt sich hiermit feststellen, daß z. B. die Backen trotz Betätigungsbefehl aus irgendeinem Grund nicht in die Schließstellung gelangen und es kann eine entsprechende Anzeige sowie eine Unterbrechung des weiteren Steuerungsablaufes erfolgen.

Um Verwechslungen von Leitungen auszuschließen bzw. rechtzeitig festzustellen, ist zweckmäßig an jedem Jumperflansch wenigstens eine Codiermarkierung angebracht und an dem Festflansch oder an einer der Spannbacken ein der Markierung zugewandter, die Codierung erfassender Codierungsleser angeordnet. Hiermit kann eindeutig festgestellt werden, welcher Jumperflansch und damit welche Leitung jeweils dem Festflansch und der daran anschließenden Leitung zugeordnet ist. Bevorzugt ist der Codie­ rungsleser ein induktiv arbeitender Sensor und dement­ sprechend die Codiermarkierung induktiv erkennbar ausge­ führt, z. B. in Form eines Miniaturschwingkreises. Vor­ teilhaft sind damit Verschmutzungen, wie sie in der Praxis häufig auftreten, ohne negative Wirkung auf die Erkennbarkeit der Codiermarkierung für den Codierungs­ leser.

Für die Prüfung der Dichtigkeit der Leitungsverbindung mittels des Druckaufnehmers ist die Erfassung von Druck­ differenzen wesentlich. Zweckmäßig ist deshalb zwischen Druckaufnehmer und Steuereinheit eine Druck-Tarierein­ richtung geschaltet, die bevorzugt automatisch nach jeder Verbindungsherstellung auf elektronischem Wege in an sich bekannter Weise einen Druckanzeige-Nullwert setzt. Ergän­ zend kann auch ein Druck-Grenzwertschalter zwischen Druckaufnehmer und Steuereinheit geschaltet sein, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Druck-Grenzwertes Alarm auslöst. Tariereinrichtung und Grenzwertschalter können dabei sowohl separate Bauelemente als auch Teile der Steuereinheit sein.

Die Übertragung von Daten zwischen den Sensoren, den Ventilen, dem Manipulator und gegebenenfalls den Pumpen und dergleichen einerseits und der Steuereinheit anderer­ seits erfolgt vorzugsweise über eine Datenbus-Leitung, die den Vorteil hat, daß eine große, variable Zahl von Komponenten ohne Veränderungen an der Bus-Leitung paral­ lel anschließbar und abfragbar bzw. ansteuerbar sind. Damit hält sich der Aufwand für die Verkabelung der Vorrichtung in praktikablen Grenzen.

Außer einer selbständigen Einheit kann die Steuereinheit auch ein über eine Schnittstelle mit einem Zentralrechner verbundener Prozessor mit Eingabe- und Ausgabeeinheit sein. Diese Ausgestaltung der Vorrichtung bietet sich insbesondere an, wenn z. B. bei dem die Vorrichtung ver­ wendenden Unternehmen bereits ein Zentralrechner vorhan­ den ist, der einen Teil der Überwachungs- und Steuerungs­ aufgaben übernehmen kann.

Außer den beschriebenen Sensoren kann die Vorrichtung auch noch Sensoren für eine Messung des Druckes im In­ neren der Leitungen, für eine Messung der Temperatur des Mediums im Inneren der Leitung, für eine Messung der Durchflußrate des Mediums in der Leitung und/oder für eine Erkennung des jeweils in der Leitung befindlichen Mediums aufweisen. Die Zahl und Auswahl der Sensoren richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen und Mög­ lichkeiten, die im Einzelfall für die Vorrichtung gegeben sind. Der besondere Vorteil der Vorrichtung liegt in der hohen erzielbaren Sicherheit in Kombination mit einem relativ einfachen mechanischen Aufbau und einer Eignung für beliebige fluide Medien in einem sehr großen Druck- und Temperaturbereich.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung insgesamt in schematischer Dar­ stellung,

Fig. 2 den elektronischen bzw. elektrischen Teil der Vorrichtung in einem Prinzip-Schaltbild,

Fig. 3 den mechanischen Teil der Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4a den Vorrichtungsteil gemäß Fig. 3 in Stirnan­ sicht, teils im Querschnitt,

Fig. 4b den Vorrichtungsteil gemäß Fig. 3 und Fig. 4a im Längsschnitt,

Fig. 5 den mechanischen Teil der Vorrichtung mit Näherungsschalter und Codierungsleser halb in Aufsicht von oben, halb im Horizontalschnitt und

Fig. 6 den mechanischen Teil der Vorrichtung mit Druck­ sensor im Längsschnitt.

Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, besteht die Vor­ richtung 1 im wesentlichen aus einem mechanischen Teil 10 sowie aus einer Steuereinheit 8. Der mechanische Teil 10 der Vorrichtung 1 umfaßt zwei Leitungen 2 und 4, die mit ihren Enden 2′ bzw. 4′ miteinander zu verbinden bzw. ver­ bunden sind und zur Förderung von Flüssigkeiten und/oder Gasen dienen. Zur Verbindung der Leitungsenden 2′ und 4′ weisen diese jeweils einen Kupplungsflansch 20 bzw. 40 auf, die mittels in der Fig. 1 rein schematisch darge­ stellter Spannbacken 3 und 3′ flüssigkeits- bzw. gasdicht aneinander anpreßbar sind. Weiterhin weist der mechani­ sche Teil 10 der Vorrichtung 1 im Beispiel nach Fig. 1 mehrere Sensoren 5, 6 und 7 auf, die an der Spannbacke 3′ schematisch angedeutet sind. Bei den Sensoren 5, 6 und 7 handelt es sich vorzugsweise um einen Näherungsschalter 5, einen Druckaufnehmer 6 und einen Codierungsleser 7, deren genauere Anordnung, Ausführung und Funktion später noch erläutert werden wird. Die Sensoren 5, 6 und 7 ste­ hen über Datenleitungen 50, 60 und 70 mit der Steuerein­ heit 8, hier ein Rechner 80, in elektrischer Verbindung. Der Rechner 80 dient dazu, die von dem Sensoren empfange­ nen Daten mit vorgegebenen bzw. vorgebbaren Soll-Parame­ tern zu vergleichen und entsprechende Steuerbefehle bzw. Anzeigen zu erzeugen. In einer einfachen Ausführung der Vorrichtung 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, gibt der Rechner 80 über eine Steuerleitung 90 Schließ- bzw. Öffnungsbefehle an einen Stellmotor 91 eines Absperrven­ tils 9 in der Leitung 2.

Fig. 2 zeigt eine Steuereinheit 8, die insbesondere dafür ausgelegt ist, in Kombination mit einem Zentral­ rechner zu arbeiten. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Steuereinheit 8 hier keinen eigenen Rechner auf, sondern lediglich einen Prozessor 81 mit Eingabe- und Ausgabeeinheit 81′. Der Prozessor 81 ist einerseits über eine Schnittstelle 83 mit dem bereits erwähnten Zentralrechner 82 und andererseits über eine Datenbus- Leitung 88 und eine Vielpol-Steckverbindung 87 mit den Sensoren 5, 6, 7 sowie den Stellmotoren 91 verbunden. Die Steckverbindung 87 ist dabei vorzugsweise an einer ge­ schützten Stelle des mechanischen Teils 10 der Vorrich­ tung 1 angeordnet, von wo aus die Datenbus-Leitung 88 in der erforderlichen Länge zu dem Aufstellungsort des Pro­ zessors 81 und seiner zugeordneten Funktionseinheiten führt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind dem Prozessor noch mehrere Komponenten vorgeschaltet, nämlich eine Druck-Tariereinrichtung 84, ein Druck-Grenzwert­ schalter 85 und ein Verstärker 86, die jeweils an die Datenbus-Leitung 88 angeschlossen sind. Die Druck-Ta­ riereinrichtung 84 dient dazu, den von dem Druckaufnehmer 6 nach Herstellung einer Verbindung zwischen den Leitun­ gen 2 und 4 gemessenen Druck als Druck-Nullwert zu set­ zen, um relativ hierzu Druckdifferenzen erfassen zu kön­ nen. Der Druck-Grenzwertschalter hat die Funktion, bei Überschreiten eines bestimmten Druck-Grenzwertes einen Alarm auszulösen. Der Verstärker 86 dient dazu, die über­ tragenen Datensignale zu verstärken, um auch größere Leitungslängen der Datenbus-Leitung 88 zu ermöglichen.

Der Näherungsschalter 5, der Druckaufnehmer 6 und der Codierungsleser 7 sind über Datenleitungen 50, 60 und 70 mit der Vielpol-Steckverbindung 87 elektrisch verbunden. In gleicher Weise sind die Stellmotoren 91 über Steuer­ leitungen 90 mit der Steckverbindung 87 elektrisch ver­ bunden.

Fig. 3 zeigt den mechanischen Teil 10 der Vorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht auf die der Leitung 2 zuge­ wandte Seite. Die Leitung 2 ist hier ein stationäres Rohr, das an seinem Ende 2′ in einem Haltebock 26 arre­ tiert ist. Die andere Leitung 4 ist hier ebenfalls als Rohrleitung ausgeführt, jedoch beweglich. Wie später noch erläutert werden wird, besitzen die Leitungen 2 und 4 an ihren Enden 2′ und 4′ jeweils einen Flansch, von welchen wenigstens einer konisch ausgeführt ist. Mittels der Spannbacken 3 und 3′, die in der Fig. 3 in ihrer Schließstellung dargestellt sind, werden die Enden 2′ und 4′ der Leitungen 2 und 4, wie dies an sich bekannt ist, mit einer hohen Kraft unter Zwischenlage von Dichtmitteln aneinandergepreßt. Zum Lösen der Leitungsverbindung sind die Backen 3 und 3′ mit ihrem oberen Ende 30 bzw. 30′ nach außen verschwenkbar. Zur Ermöglichung dieser Schwenkbewegung sind die Backen 3 und 3′ an ihrem unteren Ende jeweils mit einem Lagerauge 31 (in Fig. 3 nicht sichtbar) bzw. 31′ versehen, in welches ein Schwenkzapfen 27 (nicht sichtbar) bzw. 27′ eingesetzt ist. Diese Zapfen 27 und 27′ sind Teile eines Sockels 25, der die übrigen Elemente des mechanischen Teils 10 der Vorrichtung 1 trägt. Der bereits erwähnte Haltebock 26 ist seinerseits auf Lagerzapfen 28 (nicht sichtbar) und 28′ gelenkig mit den Backen 3 und 3′ verbunden, was anhand der noch zu beschreibenden Fig. 4a näher erläutert werden wird.

An ihren oberen Enden 30 und 30′ besitzen die Backen 3 und 3′, jeweils ein Bolzenauge 33 bzw. 33′, in welches jeweils ein Spindelbolzen 34 bzw. 34′ drehbar eingesetzt ist. Durch die beiden Spindelbolzen 34 und 34′, genauer durch zwei durch diese verlaufende Gewindebohrungen, verläuft quer zur Längsrichtung der Leitungen 2 und 4 eine Gewindespindel 35 mit zwei gegenläufigen Gewinden 38 und 36′. Die Spindel 35 weist endseitig jeweils ein Be­ tätigungsende 37 bzw. 37′ mit einem Sechskantkopf auf, an welche eine mechanische Betätigungsvorrichtung, wie z. B. Kurbel, Elektromotor, Druckluftmotor, Hydraulikmotor oder dergleichen anschließbar ist.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, bewegen sich bei Drehung der Gewindespindel 35 je nach deren Drehrichtung die Backen 3 und 3′ entweder aufeinander zu in ihre Schließstellung oder voneinander fort in ihre Öffnungs­ stellung.

Aus der Fig. 4a ist insbesondere die Verschwenkbarkeit der Backen 3 und 3′ sowie deren Zusammenwirken mit dem Haltebock 26 ersichtlich. Dabei ist in der linken Hälfte der Fig. 4a die Backe 3 in Schließstellung dargestellt, während in der rechten Hälfte der Fig. 4a die rechte Backe 3′ in ihrer Öffnungsstellung gezeigt ist. Wie be­ reits anhand von Fig. 3 erläutert, besteht der mechani­ sche Teil 10, wie in Fig. 4a dargestellt, wieder aus dem Sockel 25 mit seinen beiden Schwenkzapfen 27 und 27′, um welche die Backen 3 und 3′ mittels die Zapfen 27 und 27′ aufnehmender Lageraugen 31 und 31′ verschwenkbar sind. Weiterhin sind die beiden Lagerzapfen 28 und 28′ des das Leitungsende 2′ einspannenden und tragenden Haltebocks 26 erkennbar, welche in Zapfenaufnahmen 32 und 32′ im unte­ ren, inneren Teil der Backen 3 und 3′ eingreifen.

Im oberen Teil der Fig. 4a ist die Gewindespindel 35 mit ihren gegenläufigen Gewinden 36 und 36′ erkennbar, die durch Gewindebohrungen in den Spindelbolzen 34 und 34′ geführt ist. Die Bolzen 34 und 34′ sind, wie bereits erläutert, in Bolzenaugen 33 und 33′ im oberen Teil 30 bzw. 30′ der Backen 3 und 3′ gelagert und die Gewindespindel 35 weist endseitig Betätigungsenden 37 bzw. 37′ auf.

Zusätzlich ist in der Fig. 4a ein Sensor 5 bzw. 5′ erkennbar, der in diesem Ausführungsbeispiel ein Nähe­ rungsschalter 5, 5′ ist, der an den einander zugewandten Seiten der oberen Enden 30 und 30′ der beiden Backen 3 und 3′ in diese eingesetzt ist. Der Näherungsschalter 5, 5′ ist dabei so ausgelegt, daß er bei Erreichen der Schließstellung der beiden Backen 3 und 3′ ein elektri­ sches Signal abgibt. Hiermit ist eine Fernkontrolle der relativen Position der Backen 3 und 3′ zueinander mög­ lich.

Weiterhin wird aus der Fig. 4a die kinematische Verbin­ dung zwischen den Backen 3 und 3′ sowie dem Haltebock 26 ersichtlich. Der Haltebock 26 ist mit seinen Lagerzapfen 28 und 28′ so mit den Backen 3 und 3′ verbunden, daß er bei einem Verschwenken der Backen 3 und 3′ nach außen, wie dies in der rechten Hälfte der Fig. 4a dargestellt ist, relativ zum Sockel 25 nach oben hin angehoben wird. Diese Anhebung im Öffnungszustand der Backen 3 und 3′ hat den Zweck, das Einlegen des beweglichen Rohrendes 4′ zu erleichtern, indem hierfür lediglich eine Bewegung in Axialrichtung des Rohres 4, nicht jedoch eine Verschie­ bung in Querrichtung hierzu erforderlich ist. Hierdurch wird einmal der mechanische Vorgang des Einlegens verein­ facht und zum anderen werden die an den Stirnflächen der einander zugewandten Rohrenden 2′ und 4′ vorhandenen Dichtmittel vor verschleißfördernder Gleitreibung ge­ schützt.

Aus Fig. 4b ist ein Beispiel für die Gestaltung der Flansche 20 und 40 an den Enden 2′ und 4′ der beiden Leitungen 2 und 4 im Schnitt dargestellt. Der Flansch 20 der stationären Leitung 2 ist im Querschnitt rechteckig und trägt zwei parallel zueinander verlaufende, im Ab­ stand zueinander angeordnete, jeweils kreisringförmige Dichtringe 22 und 22′. Der Flansch 40 ist an seiner der Stirnseite 21 des Flansches 20 zugewandten Stirnseite 41 glattflächig ausgebildet und an seiner der Leitung 4 zugewandten Rückseite konisch. Die beiden Backen 3 und 3′, die im oberen und unteren Teil der Fig. 4b erkennbar sind, greifen mit ihren den Flanschen 20 und 40 zugewand­ ten Seiten außenseitig an diesen an und erzeugen durch Anlage an der konischen Fläche des Flansches 40 eine in axialer Richtung wirkende Kraft, die die Rohrenden 2′ und 4′ bzw. die Flansche 20 und 40 unter Zwischenlage der Dichtringe 22 und 22′ dichtend aneinander preßt.

Wie die Fig. 4b weiter zeigt, verbleibt zwischen den Dichtringen 22 und 22′ ein umlaufender, kreisringförmiger Zwischenraum 23, dessen Funktion anhand der Fig. 6 noch erläutert werden wird. Weiterhin zeigt die Fig. 4b noch den das Ende 2′ der Leitung 2 umfassenden Haltebock 26.

Fig. 5 zeigt einen Blick von oben auf den mechanischen Teil der Vorrichtung, wobei im unteren Teil der Fig. 5 die Vorrichtung in horizontaler Ebene geschnitten ist.

Im oberen Teil der Fig. 5 ist zunächst die eine Hälfte der Gewindespindel 35 mit ihrem Gewinde 36 und ihrem Betätigungsende 37 erkennbar, die der Spannbacke 3 zuge­ ordnet ist. Im rechten unteren Bereich der Spannbacke 3 in Fig. 5 ist in teilweise weggebrochener Darstellung der Näherungsschalter 5 mit seiner zugehörigen Daten­ leitung 50 angedeutet.

Im unteren Teil der Fig. 5 ist wieder, ähnlich wie in Fig. 4b, die Verbindung der Leitungsenden 2′ und 4′ mittels ihrer Flansche 20 und 40 sowie der Spannbacke 3′ im Schnitt erkennbar. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hier die zwischen den Stirnseiten der Flansche 20 und 40 angeordneten Dichtringe nicht dargestellt.

Im rechten unteren Teil der Fig. 5 ist ein Sensor 7, hier ein Codierungsleser angeordnet, der mit der Spann­ backe 3′ verbunden ist. Der Codierungsleser 7 ist einer Codier-Markierung 71 zugewandt, die in die dem Codie­ rungsleser 7 zugewandte Schrägfläche des Jumperflansches 40 eingelassen ist. Der Codierungsleser 7 arbeitet vor­ zugsweise auf induktivem Wege und die Codier-Markierung 71 ist vorzugsweise ein Miniaturschwingkreis. Hierdurch werden Störungen des Lesevorganges durch Verschmutzungen, wie sie in der Praxis häufig auftreten, ausgeschlossen. Die von dem Codierungsleser 7 erfaßte Codierung wird über die anhand der Fig. 1 und 2 bereits erläuterte Daten­ leitung 70 an die hier nicht dargestellte Steuereinheit übermittelt.

Fig. 6 schließlich zeigt die Anordnung des Druckaufneh­ mers 6 als einer der Sensoren der Vorrichtung, der hier in den Flansch 20 des Leitungsendes 2′ eingelassen ist. Wie bereits vorher erwähnt, trägt der Flansch 20 in sei­ ner Stirnfläche 21 zwei parallel zueinander verlaufende, konzentrische Dichtringe 22 und 22′, zwischen denen der von diesen Dichtringen 22 und 22′ sowie den Stirnseiten 21 und 41 der Flansche 20 und 40 begrenzte Zwischenraum 23 gebildet wird. Von diesem Zwischenraum 23 geht eine sich in den Flansch 20 hinein erstreckende Öffnung 24 aus, in welche eine Membran 61 dichtend eingesetzt ist. An der Rückseite dieser Membran 61 ist ein Druckmeßkolben 62 angesetzt, welcher bei Beaufschlagung der Membran 61 mit einem Flüssigkeits- oder Gasdruck eine Auslenkung erfährt. Diese Auslenkung wird durch ein geeignetes Me­ dium auf den eigentlichen Druckaufnehmer 6 übertragen, der seinerseits eine entsprechende elektrische Informa­ tion, z. B. eine druckproportionale Spannung, über die Datenleitung 60 an die Steuereinheit liefert.

Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, kommt es bei einer Undichtigkeit des inneren Dichtringes 22′ zu einem Ein­ tritt von Flüssigkeit oder Gas aus dem Inneren der Lei­ tungen in den Zwischenraum 23 sowie den diesem zugewand­ ten Teil der Öffnung 24. Hierdurch wird eine Kraft auf die Membran 61 ausgeübt, die von dem Druckaufnehmer 8 an die Steuereinheit gemeldet wird. Hierdurch wird eine sich anbahnende Undichtigkeit der Leitungsverbindung sehr frühzeitig erkannt, so daß rechtzeitig Gegenmaßnahmen, z. B. ein Absperren der Leitungen, getroffen werden können.

Im folgenden soll noch ein typisches Funktionsbeispiel der Vorrichtung erläutert werden:

Zunächst wird der Jumperflansch 40 von Hand oder fernge­ steuert durch einen Manipulator in die geöffneten Spann­ backen 3 und 3′ eingelegt. Hieran anschließend erteilt die Steuereinheit 8 den Befehl, die Spannbacken 3 und 3′ in Schließstellung zu bringen. Sobald diese ihre Schließ­ stellung erreichen, gibt der Näherungsschalter 5 bzw. 5′ eine Rückmeldung an die Steuereinheit 8. Gleichzeitig wird über den Codierungsleser 7 geprüft, ob der richtige Jumperflansch 40 mit der zugehörigen Leitung 4 in die Spannbacken 3 und 3′ eingelegt ist, was anhand der Co­ diermarkierung 71 eindeutig feststellbar ist. Bei fal­ schem eingelegtem Jumperflansch 40 erfolgt eine Fehler­ meldung; bei richtigem eingelegtem Jumperflansch 40 wird eine Freigabemeldung gegeben. Hieran anschließend betätigt die Steuereinheit 8 über entsprechende Befehlsgabe an die Stellmotoren 91 ein oder mehrere Ventile 9, sowie gege­ benenfalls weitere Komponenten, wie Pumpen oder derglei­ chen, um eine Flüssigkeit oder ein Gas durch die mitein­ ander verbundenen Leitungen 2 und 4 zu fördern.

Sollte es während dieses Fördervorganges zu einer Undich­ tigkeit im Bereich der Verbindung der beiden Flansche 20 und 40 kommen, wird dies umgehend von dem Druckaufnehmer 6 erkannt und an die Steuereinheit 8 gemeldet. In diesem Falle wird die Steuereinheit 8 die Ventile 9 in Schließ­ stellung bringen und gegebenenfalls die Pumpen stillset­ zen. Nach einer entsprechenden Fehlermeldung kann eine Überprüfung der Verbindung der beiden Leitungen 2 und 4 durch eine Kontrollperson erfolgen, bevor die Flüssigkeit oder das Gas in die Umwelt ausgetreten ist. Nach der Behebung der Störung, z. B. durch Einlegen neuer Dich­ tungsringe 22′ und 22, kann die Förderung der Flüssigkeit oder des Gases fortgesetzt werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Herstellung und Kontrolle von wech­ selnden Verbindungen zwischen jeweils zwei Leitungen für Flüssigkeiten und/oder Gase, insbesondere zur Verwendung beim Umschlag von Chemikalien, wobei die beiden Leitungen als Rohr- oder Schlauchleitung aus­ gebildet sein können und an ihren miteinander zu ver­ bindenden Enden mit je einem Kupplungsflansch verse­ hen sind, die mittels außen an diesen angreifenden, einen Teil der Vorrichtung bildenden Spannringen oder -backen dichtend aneinanderpreßbar sind, wobei in wenigstens einer der beiden Rohrleitungen in der Nähe des Kupplungsflansches ein fernbetätigbares Absperrventil angeordnet ist und wobei die Vorrichtung wenigstens einen Sensor für die Erfassung von für die Herstellung und Kontrolle der Verbindung relevanten Meßwerten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) an oder in den Spannbacken (3, 3′) und/oder den Flanschen (20, 40) folgende Vorrichtungsteile aufweist:

• a) wenigstens einen Sensor (5) zur Stellungserkennung der Spannbacken (3, 3′),
• b) wenigstens einen Sensor (6) zur Dichtigkeitsprüfung der Verbindung mittels Messung des Druckes in einem von einer doppelten Dichtungsanordnung (22, 22′) zwischen den miteinander verbundenen Flanschen (20, 40) gebildeten Leckageraum (23) und
• c) wenigstens einen Sensor (7) zur Flanscherkennung

und daß die Vorrichtung (1) weiterhin eine Meßwerte von den Sensoren (5, 6, 7) empfangende und das Absperrventil oder die Absperrventile (9) sowie gegebenenfalls zusätzliche Komponenten in Abhängigkeit von den Meßwerten und nach Maßgabe von vorgegebenen bzw. vorgebbaren Parametern betätigende Steuereinheit (8) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Leitung (2) eine stationäre Rohrleitung (2) ist, deren Ende (2′) mit dem als Festflansch (20) ausgebildeten Kupplungsflansch (20) zusammen mit den Spannbacken (3, 3′) auf einem Sockel oder Grundrahmen (25) fest gelagert ist und daß die andere Leitung (4) eine bewegliche, gelenkige oder flexible Leitung, vorzugsweise Schlauchleitung (4), mit einem als Jumperflansch (40) ausgebildeten Kupplungsflansch (40) ist und daß der Sensor (5, 6, 7) an den Festteilen (2′, 20, 3, 3′) der Vorrichtung (1) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen den Jumperflansch (40) oder mehrere Jumperflansche (40) tragenden, in wenigstens zwei Raumkoordinaten bewegbaren, vorzugsweise durch die Steuereinheit (8) fernsteuerbaren Manipulator.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (3, 3′) an ihrem einen Ende verschwenkbar einander gegenüberliegend an dem Sockel (25) gelagert sind, daß ihre anderen, freien Enden (30, 30′) mittels einer Gewindespindel (35), einer Kolben-Zylinder-Einheit oder dergleichen Einrichtung zum Schließen aufeinander zu und zum Öffnen voneinander fort bewegbar sind und daß ein das Ende (2′) des stationären Rohres (2) tragender Haltebock (26) derart kinematisch mit den beiden Spannbacken (3, 3′) verbunden ist, daß der Haltebock (26) mit dem Rohrende (2′) und dem Festflansch (20) beim Öffnen der Spannbacken (3, 3′) relativ zum Sockel (25) und zu den Spannbacken (3, 3′) angehoben wird.

5. Vorrichtung nach wenigstens der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kupplungsflansche (20, 40), vorzugsweise der Festflansch (20), in seiner dem anderen Kupplungsflansch (40) zugewandten Stirnseite (21) zwei die doppelte Dichtungsanordnung bildende, konzentrisch im Abstand zueinander verlaufende, einen den Leckageraum (23) bildenden ringförmigen Zwischenraum (23) einschließende elastische Dichtringe (22, 22′) aufweist.

6. Vorrichtung nach wenistens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) ein in dem Festflansch (20) angeordneter, den Druck in dem Zwischenraum (23) zwischen den beiden Dichtringen (22, 22′) bei miteinander verbundenen Leitungen (2, 4) erfassenden Druckaufnehmer (6) ist und daß dieser eine in eine in den Zwischenraum (23) zwischen den beiden Dichtringen (22, 22′) mündende Öffnung (24) eingesetzte Membran (61) mit einem Druckmeßkolben (62) aufweist.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) als in oder an wenigstens einer der Spannbacken (3, 3′) an deren freiem, verschwenkbaren Ende (30, 30′) die relative Position der Spannbacken (3, 3′) zueinander erfassender Sensor (5) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) ein Näherungsschalter (5) ist, der bei Erreichen der Schließposition der beiden Spannbacken (3, 3′) anspricht.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Jumperflansch (40) wenigstens eine Codiermarkierung (71) angebracht ist und daß an dem Festflansch (20) oder an einer der Spannbacken (3, 3′) ein der Markierung (71) zugewandter, die Codierung erfassender Codierungsleser (7) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierungsleser (7) ein induktiv arbeitender Sensor ist.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine zwischen Druckaufnehmer (6) und Steuereinheit (8) geschaltete Druck-Tariereinrichtung (84).

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen zwischen Druckaufnehmer (6) und Steuereinheit (8) geschalteten Druck-Grenzwertschalter (85).

13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Daten zwischen den Sensoren (5, 6, 7), den Ventilen (9), dem Manipulator und gegebenenfalls den Pumpen und dergleichen Einrichtungen einerseits und der Steuereinheit (8) andererseits übertragende Datenbus-Leitung (88).

14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) ein über eine Schnittstelle (83) mit einem Zentralrechner (82) verbundener Prozessor (81) mit Eingabe- und Ausgabeeinheit (81′) ist.