DE3928014C2 - Kupplung mit einer Buchse und einem in die Buchse einführbaren Stecker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einer Buchse und einem in diese Buchse einführbaren Stecker.

Eine derartige Kupplung ist bekannt aus der DE-PS 32 06 382. Bei dieser Kupplung wird eine elastische ringförmige Dichtung verwendet, um Buchse und Stecker gegeneinander abzudichten.

Bei einer solchen weichen Kreisdichtung tritt das Problem auf, daß beim Entfernen des Steckers aus der Buchse bei hohem Umgebungsdruck z. B. im Meerwasser die weiche Kreisdichtung häufig aus der Buchse herausgeblasen wird und verloren geht. Bei der bekannten Kupplung gibt es keine Möglichkeit solche "Implosionen" zu vermeiden.

Aus der DE-OS 32 35 464 und der DE-OS 20 16 850 sind ähnliche Kupplungen bekannt, die mit den gleichen Problemen zu kämpfen haben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kupplungen so zu verbessern, daß Implosionen der Dichtung beim Lösen der Kupplung vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Die vorliegende Erfindung löst die genannten Probleme und Nachteile durch einen zweiteiligen Einsatz, der in den Ringraum einsetzbar ausgebildet ist, und eine elastomere Dichtung zur Anlage an den Stecker, wenn dieses in die zentrische Bohrung eingeführt ist, wobei die elastomere Dichtung zwischen dem ersten und zweiten Teil des zweiteiligen Einsatzes eingefügt ist und mit beiden derart in Formeingriff steht, daß der Einsatz die elasto­ mere Dichtung gegen die radiale Bewegung in die zentrische Bohrung hinein bei Trennung des Steckers und der Buchse festhält.

Die Dichtung hat einen schwalbenschwanzförmigen Formein­ griff mit dem ersten und zweiten Teil des zweiteiligen Ein­ satzes, wobei die Dichtung vor einer "Implosion" oder einer radialen Bewegung in die zentrische Bohrung beim Trennen von Buchse und Stecker zurückgehalten wird. Der zweiteilige Einsatz ist so ausgelegt, daß er in die Bohrung der Buchse eingeführt wird, bevor der Stecker eingeführt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform dient der zweiteilige Einsatz dazu, eine Metalldichtung zu "laden" oder zurückzu­ halten.

Die innere zylinderförmige Fläche der weichen Ringdichtung, die einen schwalbenschwanzförmigen Formsitz mit dem zweiteiligen Einsatz hat, greift an den Umfang des Steckers an, wenn der Kopf durch den Einsatz hindurch in die Buchse eingeführt wird.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen im nachfolgenden beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Einsatzröhrchen, einer Metalldichtung und einer Buchse teilweise angeschnitten;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Steckers;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Buchse mit der Metalldichtung, dem zweiteiligen Einsatz und der Schwalbenschwanzdichtung in Arbeitsstellung.

Hydraulische Unterwasserkupplungen werden im allgemeinen mit sich gegenüberliegenden Platten eines Verteilers ver­ bunden und durch Bolzen oder hydraulische Teile, die an den Platten befestigt sind, zusammengehalten. Die Stecker und Buchsen können an den gegenüberliegenden Plat­ ten unter Verwendung unterschiedlicher Mittel befestigt werden, wie z.B. Schrauben oder Gewindebohrungen. Die Tech­ niken zum Anbringen der Teile an solchen Platten sind dem Durchschnittsfachmann bekannt.

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Kupplung, des zweiteiligen Einsatzes und der Dichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung. Wie gezeigt, umfassen die Hauptkomponenten der Kupp­ lung einen Stecker 10, ein mit einem Gewinde versehenes Einsatzsperrglied 30, eine Schwal­ benschwanzdichtung 40, ein Rohrteil 50 und eine Buchse 60. Alle diese Bauteile weisen weitere Teile auf, die im folgenden näher beschrieben werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Stecker 10 ein Angriffstück 11, das zur Befestigung an einer Verteilerplatte mit einem Gewinde versehen sein kann. Das Angriffsstück endet an einem Flansch 12 des Steckers und einer kegelförmigen Schulter 20. Die kegelförmige Schulter 20 verjüngt sich zum Vorderende der zylinderförmigen Außenwandung 13, die in der Kopffläche 21 endet. Die zylinderförmige Außenwandung 13 ist für einen Gleiteingriff mit dem zweiteiligen Einsatz ausge­ legt, wie weiter unten beschrieben wird.

Der Körper des Steckers ist ebenfalls mit einer zentrischen Bohrung 14 versehen. Die Bohrung 14 kann unter­ schiedliche Änderungen in ihrem Durchmesser haben, so wie sie sich durch den Körper des Steckers erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das vordere Ende der zentrischen Bohrung einen Innengewindebereich 24 für den Anschluß an eine hydraulische Leitung. Ein zylin­ derförmiger Durchlaß 25 erstreckt sich längs innerhalb des männlichen Körperteils und endet am Ventilsitz 16, der eine schräge Schulter ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird eine Ventilanordnung glei­ tend innerhalb der zentrischen Bohrung 14 des Steckers aufgenommen. Die Ventilanordnung umfaßt ein koni­ sches Tellerventil 15, das in seiner normalen Verschluß­ stellung dicht an den Ventilsitz 16 angreift. Eine spiral­ förmige Ventilfeder 17 wird verwendet, um das Tellerventil gegen den Ventilsitz in eine Verschlußstellung zu zwingen. Die spiralförmige Ventilfeder 17 ist innerhalb des zylin­ derförmigen Durchlasses 25 angeordnet und ist an einem Fe­ derteller 18 verankert, der durch eine Tellerklemme 23, die an die Innenfläche des zylinderförmigen Durchlasses des Steckers angelegt wird, in Stellung gehalten wird.

Der zweiteilige Einsatz umfaßt ein Einsatz-Sperrglied 30 und ein Einsatzrohr 50. Das Einsatz-Sperrglied hält das Rohrteil innerhalb der Buchse in Stellung und kann gelöst werden, um die Metalldichtung 61 zu "laden". Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ist in einer bevorzugten Aus­ führungsform das Einsatz-Sperrglied 30 zylinderförmig und hat ein Gewinde 31 auf seiner zylindrischen Außenfläche. Für den Fachmann ist es naheliegend, auch andere Mittel zu verwenden, um das Einsatz-Sperrglied mit der Bohrung der Buchse zu verbinden. Die Stirnseite des ersten Endes 37 des Einsatz-Sperrgliedes umfaßt Spannschlüssellö­ cher 34 zum Festziehen des Einsatz-Sperrgliedes in dem Paß­ gewinde des weiblichen Teils beim Einbau. Die Bohrung des Einsatz-Sperrgliedes umfaßt eine abgestufte zentrische Boh­ rung, die an dem ersten Ende 37 mit einem oberen Sitz für den Steckerkopf bzw. eine konisch zulaufenden Fläche 33 be­ ginnt. Die schräge Fläche 33 kann mit der kegelförmigen Schulter 20 des Steckers bzw. des Kopfes in Berüh­ rung gebracht werden und ist nach unten und nach innen ge­ neigt, um den Durchmesser der Bohrung allmählich zur inne­ ren zylindrischen Wand 36 hin zu verringern. Die Seite des zweiten Endes 38 des Einsatz-Sperrgliedes endet an einer kegelstumpfförmigen Schulter 35, die ihren tief­ sten Punkt in der Mitte der Seitenoberfläche hat und ihren höchsten Punkt, am Rand, am nächsten an der inneren zylin­ drischen Wand 36.

Es wird ebenfalls in Fig. 1 gezeigt, daß die Schwalben­ schwanzdichtung 40 eine keilförmige Ringdichtung ist, die zwischen dem Einsatz-Sperrglied 30 und dem Rohrteil 50 angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schwalbenschwanzdichtung 40 eine Nut 42 oder Rinne, um den Umfang der zylindrischen Außenfläche und eine elasti­ sche Dichtung oder einen O-Ring 41, der in dieser Nut ange­ ordnet wird. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, umfaßt die zylin­ drische Innenfläche der Schwalbenschwanzdichtung eine Rippe 45, die in einen Dichtungssitz mit der zylindrischen Kopf­ wand 13 des Steckers gebracht werden kann.

Das Rohrteil 50 ist im wesentlichen ein Rohr mit einer ringförmigen Form. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ist der Außendurchmesser des Rohrteiles 50 gleichförmig und wird gleitend in die Bohrung 70 der Buchse eingepaßt. Das Rohrteil hat eine Bohrung, die sich von einem ersten Ende 57 zu einem zweiten Ende 58 erstreckt. Der Durchmesser der Bohrung variiert entlang der Längsachse des Rohrteiles 50. Das erste Ende der Bohrung wird im allgemeinen durch eine Schwalbenschwanzfläche bzw. eine umgekehrt ge­ neigte Schulter 52, einer zylinderförmigen Einsatzwand 53 und einem unteren Kopfsitz 71 des Steckers bestimmt.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, hat die Bohrung 51 ihren größten Durchmesser an dem ersten Ende mit der Schwalben­ schwanzfläche des Rohrteiles bzw. der umgekehrt ge­ neigten Schulter 52. Diese Schulter hat ihren höchsten Punkt an der zylindrischen Innenfläche bzw. der Einsatzwand 53. Die Einsatzwand 53 beginnt an der unteren Kante der um­ gekehrt geneigten Schulter und endet an der oberen Kante des unteren Kopfsitzes 71. Der untere Kopfsitz 71 liegt am zweiten Ende der Bohrung und ist nach innen und unten ge­ neigt und verringert den Durchmesser der Bohrung weiter. Der untere Kopfsitz 71 endet an seinem unteren Ende an einer unteren Einsatzwand 59, die an dem zweiten Ende 58 bzw. der Einsatzvorderseite endet. Die Einsatzvorderseite liegt in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Längsachse des Rohrteiles 50 ist. Die Einsatzvorderseite umfaßt einen Dichtungskanal oder eine Dichtungsnut 56, in ringför­ miger Gestalt, wie in Fig. 3 gezeigt wird und ist zentrisch mit der Längsachse des Rohrteiles 50 ausgerichtet. Eine ringförmige elastische Dichtung 55 ist im allgemeinen ring­ förmig und in der Nut 56 angeordnet. In Fig. 1 wird eben­ falls eine Metalldichtung 61 gezeigt, die ringförmig ist und zwischen dem Rohrteil 50 und der Schulter 72 der Buchse angeordnet ist.

Die Buchse 60 umfaßt einen Körper mit einer Bohrung 70 zum Aufnehmen des Steckers 10, einen Angriffsabschnitt 69, der möglicherweise in eine Verteilerplatte (nicht dargestellt) eingeschraubt werden kann. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, umfaßt die Ventilanord­ nung der Buchse ein Tellerventil 62, das gleitend innerhalb des zylindrischen Durchlasses 74 der Buchse 60 aufgenommen wird. Das Tellerventil 62 ist konisch und wird durch eine Ventilfeder 64 in eine Dichtungsstel­ lung gegen den Ventilsitz 63 gezwungen. Wenn das Tellerven­ til sich in einer Verschlußstellung gegen den Ventilsitz befindet, wie in Fig. 3 gezeigt, verhindert es, daß Fluid zwischen dem Stecker und der Buchse fließen kann. Der Hohlfederteller 65 verankert die Ventil­ feder 64 und wird durch eine Tellerklemme 67 in Stellung gehalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Metalldich­ tung 61 entlang der Schulter 72 angeordnet. Die Tätigkeit der Metalldichtung ist im einzelnen in der US-PS 46 94 859 be­ schrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform dient das Rohrteil 50 dazu, die runde Metalldichtung zu "laden" und zurückzuhalten. Das Einsatz-Sperrglied 30 hält das Rohrteil in Stellung.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, wird die Schwalbenschwanzdich­ tung 40 zwischen dem Einsatzrohr und dem mit einem Gewinde versehenen Einsatz-Sperrglied angeordnet. Die Schwalben­ schwanzdichtung ist im Querschnitt keilförmig und hat eine zylinderförmige Außenfläche mit größerer axialer Dicke als seine zylinderförmige Innenfläche. Das erste Ende 43 und das zweite Ende 44 der Schwalbenschwanzdichtung werden durch die kegelstumpfförmige Fläche 35 des mit einem Ge­ winde versehenen Einsatz-Sperrgliedes und der umgekehrt ge­ neigten Schulter 52 des Rohrteiles vor einer Radialbewe­ gung zurückgehalten. Somit bildet die Schwalbenschwanzdich­ tung den Stecker-Teil eines schwalbenschwanzartigen Formsitzes, während das Rohrteil und das mit einem Ge­ winde versehene Einsatz-Sperrglied zusammen den Buchsen- Teil des schwalbenschwanzartigen Formsitzes bilden. Der schwalbenschwanzartige Formsitz hält die runde Dichtung vor einer Radialbewegung in die Einsatzbohrung zurück, wenn der Stecker 10 aus der Buchse 60 entfernt wird.

Weil die Schwalbenschwanzdichtung 40 vor einer Radialbewe­ gung zur Mittelachse oder -bohrung des zweiteiligen Ein­ satzes hin zurückgehalten wird, können Stecker und Buchse ohne die Gefahr, daß die Schwalbenschwanz­ dichtung herausgeblasen wird, getrennt werden. Dieses Merk­ mal ist von großem Vorteil im Unterwasserbetrieb, wo die Kupplung unter Druck getrennt wird.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen die wiederverwendbare Beschaffenheit der Schwalbenschwanzdich­ tung 40. Die Schwalbenschwanzdichtung kann nach Wunsch wiederholt verwendet und entfernt werden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Buchse relativ einfach zusammen- und auseinan­ dergebaut werden kann. Dieser Vorteil kommt nicht nur wäh­ rend der Herstellung zur Geltung, sondern auch bei dem Aus­ tausch der weichen Dichtung zwischen dem zweiteiligen Ein­ satz.

Ein zusätzlicher Vorteil der Kupplung der vorliegenden Er­ findung ist ihre schnelle Austauschbarkeit mit hydrauli­ schen Kupplungen des Standes der Technik. Die Kupplung der vorliegenden Erfindung kann mit einer Kupplung des Standes der Technik einfach 1 : 1 ausgetauscht werden, ohne eine weitere Veränderung der neuen Kupplung oder der Verwendung eines Vorspannmechanismus oder einer anderen Ausstattung außer der Kupplung selbst. Hinzu kommt, daß eine teilweise Trennung zwischen Stecker und Buchse bei Verwendung der Kupplung und Dichtung der vorliegenden Erfindung toleriert werden kann.

Claims (10)

1. Kupplung mit

• a) einer Buchse (60) mit Mittelachse und einer dazu konzentrischen ersten Längsbohrung (70) und einer Ringschulter (72) an einer Stelle zwischen den Enden der Längsbohrung;
• b) einem zweiteiligen Einsatz zum Einführen in das erste Ende der ersten Längsbohrung bis zur Anlage an der Schulter (72), wobei der Einsatz eine zweite Längsbohrung konzentrisch zu der Achse aufweist;
• c) einem durch die zweite Längsbohrung in die erste Längsbohrung einführbaren Stecker (10) mit einer Außenwandung (13);
• d) einer ersten elastischen ringförmigen Dichtung (40) zum Einführen zwischen die beiden Teile des zweiteiligen Einsatzes, wobei die Dichtung einen keilförmigen Querschnitt passend zu einer entsprechend keilförmigen Schulter (35, 52) an mindestens einem Teil des zweiteiligen Einsatzes aufweist und so ausgebildet ist, daß sie an der Außenwandung (13) des durch die zweite Bohrung eingeführten Steckers anliegt; und
• e) einer zweiten ringförmigen Metalldichtung (61), die in die erste Längsbohrung einführbar und zwischen der Schulter (72) und dem zweiteiligen Einsatz einfügbar ist und eine solche Form hat, daß sie an der ersten Bohrung (70) der Buchse (60) und an der Außenwandung (13) des Steckers (10) anliegt, wenn dieser durch die zweite in die erste Bohrung (70) eingesteckt ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, in der der zweiteilige Einsatz ein verschiebbares Rohrteil (50) und ein mit einem Außengewinde versehenes Sperrglied (30) umfaßt, wobei zumindest eines der Teile einen schwalbenschwanzartigen Formsitz mit der ersten Ringdichtung aufweist, wodurch die erste Ringdichtung vor einer Einwärtsbewegung in Richtung auf die Mittelachse beim Herausziehen des Steckers aus der ersten und zweiten Längsbohrung zurückgehalten wird.

3. Kupplung nach Anspruch 2, in der das verschiebbare Rohrteil (50) ein zylindrisches Rohr mit einem ersten und einem zweiten Ende (57, 58) und einer Ringschulter (52) nahe dem ersten Ende (57) umfaßt, wobei die Schulter (52) eine geneigte Oberfläche hat, deren höchster Punkt nahe der Wand (53) der zweiten Längsbohrung liegt.

4. Kupplung nach Anspruch 2, in der das mit einem Gewinde versehene Sperrglied (30) ein zylinderförmiges Gewinderohr mit einem ersten und zweiten Ende (37, 38) und einer kegelstumpfförmigen Oberfläche aufweist, das seinen tiefsten Punkt an der Seite des ersten Endes (37) des mit dem Gewinde versehenen Sperrgliedes (30) hat und seinen höchsten Punkt nahe der Wand (36) der zweiten Längsbohrung.

5. Kupplung nach Anspruch 3, in der das zweite Ende (58) eine Ringnut (56) auf einer Stirnfläche und eine in der Ringnut (56) einlegbare elastomerische Dichtung (55) aufweist.

6. Kupplung nach Anspruch 3, in der das verschiebbare Rohrteil (50) eine abgestufte zentrische Bohrung (51), die mit einem ersten Durchmesser nahe dem ersten Ende (57) beginnt und mit einem schmaleren zweiten Durchmesser nahe dem zweiten Ende (58) endet, und eine konisch zulaufende Oberfläche dazwischen aufweist, wobei die konisch zulaufende Oberfläche an den Umfang des Steckers (10) angreifen kann.

7. Kupplung nach Anspruch 4, in der das mit einem Gewinde versehene Sperrglied (30) eine abgestufte zentrische Bohrung, die mit einem ersten Durchmesser nahe dem ersten Ende (37) beginnt und mit einer zweiten konisch zulaufenden Oberfläche nahe dem zweiten Ende (38) endet, aufweist, wobei die konisch zulaufende Oberfläche an den Umfang des Steckers (10) angreifen kann.

8. Kupplung nach Anspruch 1, in der die erste Ringdichtung eine ringförmige elastomerische Dichtung (40) mit einer Rippe (45) längs dem Umfang der zylindrischen Innenfläche aufweist, wobei die Rippe (45) in Dichteeingriff mit dem Umfang des Steckers (10) steht.

9. Kupplung nach Anspruch 1, in der die erste ringförmige Dichtung (40) eine ringförmige elastomerische Dichtung mit einer Ringnut (42) um die zylindrische Außenfläche aufweist, wobei ein O-Ring (41) in die Nut (42) einlegbar ist.

10. Kupplung nach Anspruch 1, in der die zweite Ringdichtung eine Metalldichtung (61) zum Eingriff mit der ersten Längsbohrung (70) und dem Umfang des Steckers (10) aufweist, wobei die Metalldichtung (61) eine Eintiefung hat, die dem Fluiddruck in der ersten Längsbohrung (70) ausgesetzt ist.