DE4006276A1

DE4006276A1 - Hydraulische kupplung mit innendruckdichtung

Info

Publication number: DE4006276A1
Application number: DE19904006276
Authority: DE
Inventors: Robert E Smith
Original assignee: National Coupling Co Inc
Current assignee: National Coupling Co Inc
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: GB2230070B; NO901492D0; GB8927370D0; US5015016A; AU622735B2; GB2230070A; NO301853B1; BR8906839A; DE4006276C2; NO901492L; AU4567389A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kupplungen und insbeson dere hydraulische Kupplungen, in denen eine Metall-Metall dichtung zwischen einem männlichen und einem weiblichen Teil verwendet wird.

Hydraulische Unterwasserkupplungen sind seit langem be kannt. Die Kupplungen bestehen im allgemeinen aus einem männlichen Teil (Einsteckteil) und einem weiblichen Teil (Aufnahmeteil) mit Dichtungen, die innerhalb des Aufnahme teils angeordnet sind, um die Verbindung zwischen dem Ein steck- und dem Aufnahmeteil abzudichten.

Das Aufnahmeteil hat im allgemeinen einen zylinderförmigen Körper mit einer Längsbohrung von relativ großem Durchmes ser an einem Ende und einer Längsbohrung mit relativ klei nem Durchmesser an dem anderen Ende. Die kleinere Bohrung erleichtert Anschlüsse an hydraulische Leitungen, während die größere Bohrung die Dichtungen enthält und das Ein steckteil der Kupplung aufnimmt. Das Einsteckteil umfaßt einen zylinderförmigen Abschnitt an einem Ende mit einem Durchmesser, der ungefähr gleich dem Durchmesser der größe ren Bohrung im Aufnahmeteil der Kupplung ist. Das Einsteck teil umfaßt ebenfalls an seinem anderen Ende einen An schluß, um die Verbindung mit hydraulischen Leitungen zu erleichtern. Wenn der zylinderförmige Abschnitt des Ein steckteils in die größere Bohrung des Aufnahmeteils einge führt wird, gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen der Vorrichtung, stoßen im allgemeinen O-ringartige Dich tungen entweder an die Stirnseite oder -fläche des Ein steckteils oder berühren das Einsteckteil an seinem Umfang. Das hydraulische Fluid kann dann durch das Aufnahme- und Einsteckteil der Kupplung hindurchströmen, und die Dichtun gen verhindern einen Austritt an den Verbindungen der Kupp lung.

In einigen Fällen kann ein Absperrventil in dem Aufnahme teil und auch in dem Einsteckteil eingebaut sein. Jedes Ab sperrventil ist geöffnet, wenn die Kupplung hergestellt ist, und jedes Absperrventil ist geschlossen, wenn die Kupplung unterbrochen ist, um so zu verhindern, daß Fluid aus dem System austritt.

Die Dichtungen, die in der Vergangenheit am häufigsten ver wendet wurden, sind aus elastomerischem Material und haben mehrere Nachteile. Die grundlegenden Nachteile sind: 1. die Unfähigkeit der Dichtung, den zerstörenden Einflüssen einer Unterwasserumgebung für längere Zeiten zu widerste hen, und 2. die Unfähigkeit der Weichdichtung, die hohen Drücke, die dem hydraulischen System auferlegt werden, auf zunehmen.

Es sind Metalldichtungen entwickelt worden, um sowohl den zerstörenden Einflüssen der Umgebung als auch den hohen Drücken besser zu widerstehen. Eine solche Dichtung ist eine Quetschdichtung, die zwischen dem Ende des Einsteck teils und der Kupplung und dem inneren Ende der größeren Bohrung in dem Aufnahmeteil angeordnet ist. Wenn das Ein steckteil in das Aufnahmeteil eingeführt wird, wird die Me talldichtung zwischen den zwei Teilen gequetscht, und es wird zwischen diesen beiden eine Dichtung erzeugt. Im Hin blick auf den Quetschvorgang kann die Dichtung nur einmal verwendet werden. Falls die Kupplung aus irgendeinem Grunde getrennt wird, muß die einmal verwendete gequetschte Dich tung durch eine neue Dichtung ersetzt werden. Außerdem müssen das Einsteck- und das Aufnahmeteil vollständig mit einander in Eingriff verbleiben, um eine Undichtigkeit längs der Dichtung zu verhindern.

Ein anderer Typ von Metalldichtung wurde zum Abdichten zwi schen der Stirnfläche des Einsteckteils und einer Schulter in der Bohrung des Aufnahmeteils verwendet. Die Dichtung hat eine Vertiefung, die dem Druck in der Kupplung ausge setzt ist, und die Dichtung strebt daraufhin, in Abhängig keit von dem Druck, sich in Längsrichtung auszudehnen, um die Dichtung zwischen der Stirnfläche des Einsteckteils und der Schulter in dem Aufnahmeteil zu bewirken. Diese Längs ausdehnung der Dichtung bewirkt, daß das Einsteckteil aus der Bohrung des Aufnahmeteils herausgezwungen wird. Um die ser Trennwirkung zwischen Einsteck- und Aufnahmeteil entge genzuwirken, und um eine dichte Beziehung der Dichtung mit dem Einsteck- und dem Aufnahmeteil vor Druckbeaufschlagung der Kupplung sicherzustellen, wird ein äußerer Vorspannme chanismus verwendet, der das Einsteck- und das Aufnahmeteil zusammenhält. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß, falls der Innendruck die Haltekraft des äußeren Vorspannme chanismus übersteigt, das Einsteck- und das Aufnahmeteil soweit trennen werden, daß die dichte Beziehung mit der Me talldichtung unterbrochen ist. Außerdem sind äußere Vor spannmechanismen teuer und erfordern einen beträchtlichen Platz, um sie in einer Unterwasserumgebung anzubringen. Der komplizierte Mechanismus erfordert eine größere Möglichkeit für das Auftreten von Problemen und Fehlfunktionen.

Aus US-PS 46 37 470 von Weathers et al. ist eine hydrauli sche Unterwasserkupplung bekannt, die einen Metalldich tungsring zwischen der Stirnfläche des Einsteckteils und einer Schulter in der Bohrung des Aufnahmeteils aufweist. Die Dichtung ist V-förmig im Querschnitt, die Schenkel des V sind dem Druck in der Kupplung ausgesetzt und neigen dazu, sich in Längsrichtung auszudehnen, um die Dichtung zwischen dem Einsteckteil und der Schulter des Aufnahme teils zu steigern. Die Kupplung von Weathers enthält Belle ville Dichtungsringe, die verwendet werden, um die Dichtung bei Verbindung der Teile vor der Druckbeaufschlagung vorzu spannen. Das Vorspannen hilft, einen Austritt bei niedrigem Druck zu vermeiden. Die Belleville-Ringe üben eine längsge richtete Kraft gegen die gegenüberliegenden Teile aus, um den Metalldichtungsring in festem Kontakt zwischen den Tei len zu behalten. Wie oben ausgeführt, ist der Vorspannme chanismus teuer und kompliziert.

Die Einsteck- und Aufnahmeabschnitte der obigen stirnflä chenartigen Kupplungen sind jeweils einzelne Bauteile, und die Dichtung sitzt an oder nahe an der Stirnfläche des Ein steckbereichs. Insbesondere im Fall der stirnflächenartigen Dichtungen gibt es die Gefahr, daß die Dichtung aus dem Aufnahmeabschnitt herausgeblasen wird und verlorengeht, wenn die Kupplung unter Druck getrennt wird. Die oben be schriebene Kupplung von Weathers offenbart eine Haltevor richtung, um die Dichtung in Stellung zu halten. Die Halte vorrichtung ist ein elastomerisches Ringteil, das innerhalb einer Nut befestigt ist, die in der Bohrung des Aufnahme teils ausgebildet ist. Aber auch mit dem Elastomerring gibt es ein Risiko, daß die Metalldichtung aufgrund des Druckes herausgeblasen wird, wenn die Kupplung gelöst wird.

Ein weiterer Typ einer ringförmigen Metalldichtung ist eine druckaktivierte Ringdichtung, die zwischen der äußeren Längsfläche des Einsteckteils und der Bohrungswand des Auf nahmeteils abdichtet. Eine solche Dichtung wird in US-PS 46 94 859 von Robert E. Smith III beschrieben. Die ringför mige Metalldichtung sitzt innerhalb des Aufnahmekörpers fest mittels einer inneren Haltevorrichtung, die die Dich tung an einer Schulter in der Bohrung des Aufnahmeteils festhält. Wenn die Haltevorrichtung eingeführt wird, und durch eine Klemme in Stellung gehalten wird, spannt sie die Metalldichtung vor, indem sie sie durch leichtes Zusammen pressen dazu zwingt, sich radial gegen die Oberfläche des Einsteckteils auszudehnen. Das Einsteckteil ist so ausge bildet, daß es durch die Haltevorrichtung und durch die Me talldichtung hindurch eingeführt wird, so daß die Dichtung an die Umfangsfläche des Einsteckteils in einer abdichten den Beziehung angreift. Eine Vertiefung in der Dichtung ist dem Innendruck der Kupplung ausgesetzt, um die Wirksamkeit der Dichtung zu erhöhen.

Eine weitere Kupplung und Metalldichtung wird in der anhän gigen Anmeldung Nr. 0 85 982 des Anmelders beschrieben, die am 14. August 1987 eingereicht wurde. Diese Kupplung zeigt einen hydraulischen Verbinder mit einer innerlich vorge spannten Metall-Metalldichtung, in dem die Dichtungsfläche von innerhalb der Kupplung selbst vorgespannt wird. Die Dichtung ist eine Metall-Metalldichtung zwischen der Boden fläche der Einsteckteil-Vorderseite und einem angepaßten Dichtungssitz in einem Rohrelement. Das Rohrelement kann sich in der Bohrung des Aufnahmeteils in Längsrichtung ver schieben. Wenn die Stirnfläche des Einsteckteils gegen das Rohrelement gedrückt wird, schiebt das Rohrelement gegen die Vorspannung einer inneren Vorspannungsvorrichtung, die als ein Federring dargestellt ist. Vor der Druckbeaufschla gung hilft die Vorspannungsvorrichtung, daß eine Metall-Me talldichtung zwischen der Vorderfläche des Einsteckteils und dem Dichtungssitz auf der inneren Bohrung des Rohrele mentes bleibt. Bei der Druckbeaufschlagung der Kupplung wird das Rohrelement druckaktiviert, um in Längsrichtung gegen die Vorderfläche des Einsteckteils zu verrutschen. Diese Längsbewegung verstärkt die Dichtung. Die Metall-Me talldichtung ist zwischen der Stirnfläche des Einsteckteils und dem Dichtungssitz in dem Rohrelement austauschbar, son dern erfordert eine Wiederherstellung der zusammenpassenden Oberflächen, wenn diese beschädigt werden sollten.

Die vorliegende Erfindung liefert eine austauschbare Me tall-Metalldichtung zwischen dem Einsteck und dem Aufnahme- Kupplungsteil, wobei die Dichtung während der Zusammen schaltung des Einsteck- und des Aufnahmeteils vorgespannt wird. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung be trifft eine Kupplung mit einem Aufnahmeteil, einem Rohrele ment, einer Dichtung mit einem V-förmigen Querschnitt und einem Einsteckteil. Das Aufnahmeteil umfaßt eine Längsboh rung zum einschiebbaren Aufnehmen des Rohrelementes. Das Rohrelement kann innerhalb der Bohrung des Aufnahmeteils in Längsrichtung verrutschen, in Abhängigkeit des inneren Fluiddruckes und hat eine längsgerichtete Aufnahmebohrung, um das Einsteckteil aufzunehmen. Die Aufnahmebohrung in dem Rohrelement umfaßt eine innere Schulter, an der eine im allgemeinen ringförmige Metalldichtung mit einem V-förmigen Querschnitt angeordnet ist. Bei Einführung des Einsteck teils in das Rohrelement berührt die Stirnfläche des Ein steckteils den Schenkel der V-Dichtung. Dadurch wird die V- Dichtung leicht zusammengedrückt, um die Dichtung vor der Druckbeaufschlagung der Kupplung vorzuspannen. Dieses Vor spannen der V-Dichtung verhindert eine Undichtigkeit bei niedrigen Drücken - bis die Kupplung ausreichend Druck auf weist, damit die V-Dichtung druckaktiviert wird. Wenn das System druckaktiviert ist, wird das Rohrelement gegen das Einsteckteil gezwungen, um die V-Dichtung an dem Einsteck teil zu halten. Der Druck veranlaßt die V-Dichtung, sich in Längsrichtung gegen die Vorderfläche des Einsteckteils und die innere Schulter des Rohrelementes auszudehnen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zei gen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Verteilers mit Kupplungen gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Kupplung der vorliegenden Erfindung, die zeigt, wie die Kupplung mit dem Verteiler aus Fig. 1 verbunden werden kann;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Rohr element, einer Metalldichtung und einem teilweise ange schnittenen Körper des Aufnahmeteils;

Fig. 4 einen Schnitt durch das Einsteckteil vor dem Zusam menbau der Kupplung;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Aufnahmeteil vor dem Zusam menbau der Kupplung;

Fig. 6 einen Schnitt der zusammengebauten Kupplung.

Fig. 1 ist eine vorteilhafte Ansicht eines Verteilers 11, der gewöhnlich im Zusammenhang mit hydraulischen Unterwas serkupplungen verwendet wird. Die Kupplungen 12 sind im allgemeinen an gegenüberliegenden Platten des Verteilers angeschlossen und werden durch Bolzen oder hydraulische Teile, die an den Platten befestigt sind, zusammengehalten. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird das Einsteckteil 13 ge wöhnlich an einer Platte befestigt, während das Aufnahme teil 14 an der zweiten Platte befestigt wird, so daß es dem Einsteckteil 13 entgegengerichtet ist und mit diesem ausge richtet ist. Das Einsteck- und das Aufnahmeteil können an den Verteilerplatten unter Verwendung unterschiedlicher Mittel befestigt werden, z.B. durch Schrauben oder Gewinde. Techniken zum Befestigen der Teile an solchen Platten sind dem Fachmann gut bekannt.

Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Kupplung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie darge stellt, umfaßt die Kupplung 12 als Hauptbestandteile ein Aufnahmeteil 14 und ein Einsteckteil 13. Das Aufnahmeteil 14 und das Einsteckteil 13, oder Stecker, umfassen jeweils untergeordnete Bauelemente, die im folgenden ausführlich beschrieben werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, umfaßt das Aufnahmeteil 14 meh rere Bauelemente, die einen Körper oder Aufnehmer 21, ein Rohrelement 22, eine Klemme 24 und eine V-förmige Dichtung 15 umfassen. Ebenfalls eingeschlossen sind ringförmige oder axiale Weichdichtungen 26 und 27.

Nun auf Fig. 5 bezugnehmend hat der Hauptkörper 21 des Auf nahmeteils eine zylinderförmige Gestalt mit einer Bohrung 31, die sich längs ihrer Längsachse von einem Aufnahmean fang 32 zu einem Aufnahmeende 33 hin erstreckt. Die Bohrung 31 hat in ihrer Erstreckung durch den Körper 21 mehrere Un terschiede in ihrem Durchmesser. Die Bohrung 31 hat ihren größten Durchmesser an dem Aufnahmeanfang 32. An den Auf nahmeanfang 32 der Bohrung 31 anschließend befindet sich eine Nut 34 für die Klemme. Die Nut 34 wird in Verbindung mit der Klemme 24 benutzt, um das Rohrelement 22 in der Bohrung 31 zu halten, wie im folgenden ausführlich be schrieben wird.

Der Durchmesser der Bohrung 31 ist von dem Aufnahmeanfang 32 bis zu einer ersten Schulter 35 einheitlich. Diese erste Schulter 35 ist eine innere Umfangsschulter, wobei ihre Ebene rechtwinklig zu der Längsachse des Körpers 21 ist. Die erste Schulter 35 und eine Stufe 36 legen eine abge stufte Verminderung des Durchmessers der Bohrung 31 fest, wie in Fig. 5 gezeigt wird. Es ist offensichtlich, daß die Stufe 36 einen kreisförmigen Querschnitt hat, der konzen trisch mit und kleiner als der kreisförmige Querschnitt der Bohrung 31 an ihrem Aufnahmeanfang 32 ist.

Der verringerte Durchmesser der Bohrung 31 erstreckt sich von der ersten Schulter 35 zu einer zweiten inneren Schul ter 37. Die zweite Schulter 37 bestimmt noch einmal eine abgestufte Verkleinerung im Durchmesser der Bohrung 31. In bezug auf Fig. 4 ist zu sehen, daß dieser verringerte Durchmesser ebenfalls eine kreisförmige Gestalt hat und um die Längsachse des Körpers 21 zentriert ist. Dieser verrin gerte Durchmesser erstreckt sich von der zweiten Schulter 37 zum Ventilsitz 46. Der Ventilsitz 46 ist konisch geformt und bewirkt eine Vergrößerung der Bohrung 31 in Richtung von der Ventilöffnung 41 zu dem Aufnahmeende 33. Der Ven tilsitz 46 mündet in einer Bohrungswand 43. Die Bohrungs wand 43 legt einen einheitlichen Durchmesser der Bohrung 31 fest, der sich von dem Ventilsitz 46 zu dem Aufnahmeende 33 hin erstreckt. Direkt an das Aufnahmeende 33 anschließend ist ein Gewinde 44 für den Eingriff mit einer mit einem Gewinde versehenen hydraulischen Anschlußleitung oder Passung. Die Ventilanordnung 25 umfaßt ein Absperrventil 45, eine Ventilfeder 49, einen Federteller 47 und einen Klemmring 48. Das Absperrventil 45 hat im allgemeinen eine konische Form und stimmt im wesentlichen mit dem Ventilsitz 46 überein. An dem Gipfelpunkt der konischen Form des Ventils ist eine Spitze oder ein Stäbchen 50 angeordnet, das zylinderförmig ist und sich entlang der Längsachse des Absperrventils 45 erstreckt und sich durch die Ventilöffnung 41 hindurcherstreckt.

Die Ventilfeder 49 ist innerhalb der Bohrungswand 43 ange ordnet und steht mit einem Ende in Berührung mit dem Boden des Absperrventils 47. Das entgegengesetzte Ende der Feder 46 ist mit dem Federteller 47 in Berührung. Der Teller 47 ist ein verlängerter Ring mit kreisförmigem Querschnitt. Der äußere Durchmesser des Tellers 47 ist etwas geringer als der Durchmesser der Bohrung 31, wie er durch die Boh rungswand 43 festgelegt ist, so daß der Teller 47 leicht in diese eingeführt werden kann. Der Teller 47 wird in der Bohrung 43 zurückgehalten und wird mit der Feder 49 mittels eines Klemmrings 48 und einer Nut 48 a für die Klemme in Be rührung gehalten. Die Klemmennut 48 a ist in der Bohrungs wand 43 angeordnet und erstreckt sich durchgehend um die Wand 43 herum. Die Klemme 48 ist eine Federklemme oder ein Sprengring, der nach innen zusammengedrückt werden kann, um so seinen Durchmesser für die Einführung in die Bohrung 31 zu verringern und sich deshalb nach außen ausdehnt, um an den äußeren Durchmesser der Nut 48 a anzugreifen. Der innere Durchmesser der Klemme 48 ist geringer als der äußere Durchmesser des Tellers 47, wodurch verhindert wird, daß der Teller 47 sich aus der Bohrung 31 entfernt.

Wie in Fig. 5 gezeigt wird, ist das "weibliche" Rohrelement 22 im wesentlichen ein Rohr mit kreisförmiger Gestalt. Der äußere Umfang des Rohrelementes 22 ist abgestuft und hat zwei unterschiedliche Durchmesser, um so die abgestufte Bohrung 31 des Aufnahmekörpers 21 zu ergänzen. Das Rohrele ment umfaßt zusätzlich eine äußere Nut zur Aufnahme einer Ringdichtung. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist der äußere Durchmesser des Rohrelementes 22 an seinem Aufnahmeanfang am größten. Der Durchmesser ist von dem Aufnahmeanfang 51 des Rohrelementes 22 bis zu einer ersten äußeren Schulter 52 konstant. Diese erste Schulter 52 ist eine Umfangsschul ter, deren Ebene rechtwinklig zu der Längsachse des Rohr elementes ist. Der Durchmesser des Rohrelementes 22 ver bleibt von der ersten Schulter 52 bis zu einer äußeren Dichtungsnut 54 wieder konstant. Die Nut 54 ist für die Aufnahme einer ringförmigen C-Metalldichtung 55 vorgesehen, wie unten näher ausgeführt wird. Das Aufnahmeende 56, das ebenfalls rechtwinklig zu der Längsachse des Rohrelementes 22 ist, bestimmt die abschließende Verringerung des äußeren Durchmessers des Rohrelementes 22.

Das Rohrelement 22 hat eine Aufnahmebohrung 61 entlang der Längsachse. Wie aus Fig. 5 ganz offensichtlich hervorgeht, verändert sich der Durchmesser der Bohrung 61 entlang seiner Längsachse und wird im allgemeinen jeweils durch eine erste, zweite und dritte Bohrungswand 62, 63 und 64 und einen Dichtungssitz 65 festgelegt. Die Aufnahmebohrung 61 hat ihren größten Durchmesser an dem Aufnahmeanfang 51 des Rohrelementes 22. An dem Aufnahmeanfang ist die erste Bohrungswand 62 nach innen geneigt (bei 62 a), um den Durch messer der Bohrung 61 von dem Aufnahmeanfang 51 weg zu ver ringern. Die erste Bohrungswand 62 bestimmt dann einen kon stanten inneren Durchmesser. Dieser konstante Durchmesser erstreckt sich zwischen der ersten Bohrungswand 62 a und einer geneigten Wand 63 a. Die geneigte Wand 63 a fällt nach innen ein und verringert dadurch den Durchmesser der Boh rung weiter. Anschließend an die einwärts geneigte Wand 63 a hat die zweite Bohrungswand 63 einen konstanten Durchmes ser. Die zweite Bohrung 63 endet in dem Dichtungssitz 65. Der Dichtungssitz 65 ist vorgesehen, um eine im allgemeinen ringförmige Dichtung 15 zu positionieren. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, positioniert der Dichtungssitz 65 die V- Dichtung 15 längs in der Bohrung 61, so daß ein Schenkel der V-Dichtung nahe der inneren Schulter 66 liegt. Die V- Dichtung 15 ist V-förmig im Querschnitt und bei Druckbeauf schlagung dichtet der Schenkel gegen die Schulter 66 ab, während der andere Schenkel gegen die Stirnfläche 78 des Einsteckteils 13 abdichtet. Der Dichtungssitz 65 endet in der Schulter 66. Die dritte Bohrungswand 64 erstreckt sich von der Schulter 66 zu dem Aufnahmeende 56 des Rohrelemen tes, das in einer Ebene, rechtwinklig zu der Längsachse des Rohrelementes 22, liegt. Die dritte Bohrungswand 64 ist so bemessen, daß die Spitze oder das Stäbchen 50 des Absperr ventils 45 sich durch diese hindurch erstrecken kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Innendurchmes ser des Rohrelementes 22 nahe dem Aufnahmeanfang 51 eine innere Ringnut 67 für eine Weichdichtung angeordnet. Eine Dichtungsnut 68 am äußeren Umfang ist in dem äußeren Durch messer nahe dem Aufnahmeende 56 des Rohrelementes 22 vorge sehen. Die Dichtungsnuten am Umfang nehmen ringförmige oder axiale Weichdichtungen 26 und 27 auf, um jeweils zwischen der Aufnahmebohrung 61 und dem äußeren Umfang des Einsteckteils 13 und zwischen dem äußeren Umfang des Rohrelementes und der Bohrung 31 des Aufnahmeteils abzudichten. Die ringförmigen Weichdichtungen 26 und 27 sind aus relativ biegsamem Material, z.B. Gummi oder elastischem Kunststoff. Die ringförmigen Weichdichtungen sind dicker als die jeweiligen Tiefen der Nuten 67 und 68. Als Folge stehen die Dichtungen 26 und 27 leicht vor, wenn sie richtig in den entsprechenden Nuten angeordnet sind.

ln der Bohrung 31 des Aufnahmeteils ist nahe dem Aufnah meende 32 des Aufnahmekörpers 21 eine Klemmennut 34 ange ordnet. Diese Nut wird in Verbindung mit der Klemme 24 be nutzt, um das Rohrelement 22 innerhalb der Bohrung 31 des Aufnahmeteils zurückzuhalten. Die Klemme 24 ist vorzugs weise eine Federklemme oder ein Sprengring mit einem äuße ren Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Klem mennut 34 ist. Der Innendurchmesser der Klemme 24 ist ge ringer als der Durchmesser der Bohrung 31 und ebenfalls ge ringer als der Außendurchmesser des Rohrelementes 22. Wenn die Klemme 22 in der Nut 34 angeordnet wird, übt sie eine nach außen gerichtete Kraft gegen die Nut 34 aus, um so in der Nut festgehalten zu werden.

Weiter bezugnehmend auf Fig. 5 wird eine ringförmige V-Me talldichtung 15, im allgemeinen ringförmig in Vorderansicht und im allgemeinen V-förmig im Querschnitt, auf dem Dich tungssitz 65 in der Aufnahmebohrung 61 des Rohrelementes angeordnet. Die V-Dichtung 15 hat zwei Schenkel, die nach innen gerichtet sind und im allgemeinen eine V-Form festle gen. Wenn das Einsteckteil 13 in die Bohrung 61 des Rohr elementes eingeführt wird, werden die Schenkel des Dich tungsringes nach innen abgebogen oder leicht zusammenge preßt. Wenn die Dichtung druckaktiviert ist, wie in Fig. 6 gezeigt wird, veranlaßt der Druck in dem Raum zwischen den Schenkeln die Schenkel dazu, sich um einen kleinen Betrag nach außen auszudehnen, sich aber nicht dauerhaft zu ver formen. Diese Ausdehnung der Dichtung schafft die notwen dige Abdichtung zwischen der Stirnfläche 78 des Einsteck teils und der inneren Schulter 66 des Rohrelementes. Mit anderen Worten dehnt sich die V-förmige Dichtung in Längs richtung gegen die jeweiligen Dichtungsflächen aus, wenn die Dichtung druckaktiviert ist. Die V-Dichtung 15 ist vor zugsweise ein metallisches, elastisches Teil, das in der Lage ist, seine ursprüngliche Form nach einem Zusammendrüc ken oder einer Ausdehnung in Längsrichtung wiederzugewin nen. Die V-Dichtung 15 wird auf dem Dichtungssitz 65 durch eine Mutter 29 oder eine Sicherungsklemme festgehalten. Die Mutter kann auf ein passendes Gewinde 30 in der inneren Bohrung 61 des Rohrelementes 22 aufgeschraubt sein. Alter nativ kann die Klemme durch eine Klemmennut in der inneren Bohrung gesichert sein (nicht dargestellt).

Die gesamte Länge des Rohrelementes 22 ist geringer als die Länge der Aufnahmebohrung 31 zwischen der Klemme 24 und der Schulter 37. Das Rohrelement 22 kann zwischen einer ersten, zurückgestellten Position (gezeigt in Fig. 6) in Berührung mit der Klemme 24 und einer zweiten, eingedrückten Position gegen die Schulter 37 schwimmen. Diese vollständig einge drückte Position ist in Fig. 5 dargestellt. An jeder dieser extremen Positionen und an jeder dazwischenliegenden Posi tion behält die C-Metalldichtung 55 ihre Position in bezug zu der Außenwand des Rohrelementes oder der Stufe 36. Wenn das Rohrelement 22 sich innerhalb der Aufnahmebohrung 31 verschiebt, bewegt sich folglich auch der Punkt, an dem die C-Dichtung 55 an die Wand der Aufnahmebohrung angreift, in Längsrichtung. Der Fluiddruck, der auf die Aushöhlung der C-Dichtung wirkt, hält die Dichtung zwischen dem Rohrele ment und der Wand der Aufnahmebohrung.

Das Einsteckteil 13 umfaßt, wie in Fig. 4 gezeigt wird, im allgemeinen drei zylinderförmige Formen. Ein Steckerangriff 72 ist ein Zylinder mit im wesentlichen gleichförmigem äußeren Durchmesser. Ein Gewinde 73 kann an der äußeren Oberfläche vorgesehen sein, um die Befestigung an einen Kupplungsverteiler zu erleichtern, wie oben beschrieben wurde, oder die äußere Oberfläche glatt gearbeitet sein und der Stecker 13 kann mittels Stellschrauben (nicht darge stellt) an dem Verteiler befestigt werden. Der Steckeran griff 72 und die Steckerwand 74 liegen längs der gleichen Längsachse und sind durch eine erste Schulter 76 miteinan der verbunden. Die erste Schulter 76 umfaßt einen kegel stumpfartigen, konischen Abschnitt 76 a, wobei der größere Durchmesser zum Angriff 72 gerichtet ist und der kleinere Durchmesser mit dem Ende der Steckerwand 74 übereinstimmt.

Der Steckerkopf 75 ist ein im allgemeinen zylinderförmiges Teil, das längs einer Ausdehnung einer Längsachse der Stec kerwand 74 liegt. Der Steckerkopf 75 ist mit der Wand 74 mittels einer zweiten, kegelstumpfartigen, konischen Schul ter 77 verbunden. Die zweite Schulter 77 ist ein kegel stumpfartiger Kegelabschnitt, dessen größerer Durchmesser in das Ende der Steckerwand 74 übergeht und dessen kleine rer Durchmesser zu der Stirnseite des Steckerkopfes 75 ge richtet ist. Der Steckerkopf 75 schließt mit einer Stirn fläche 78 ab. Die Stirnfläche 78 ist so ausgebildet, daß sie mit der V-Metalldichtung 15 in der Aufnahmebohrung 61 des Rohrelementes zusammenwirkt, wenn das Einsteckteil 13 in diese eingeschoben wird. Wenn das Einsteckteil 13 voll ständig in die Aufnahmebohrung 61 des Rohrelements 22 in Berührung mit der V-Dichtung 15 eingeschoben worden ist, sind die Schenkel der Dichtung 15 leicht zusammengedrückt, um die V-Dichtung vorzuspannen. Diese Kompression der V- Dichtung wird durch die Länge des Einsteckteils in bezug zu der Schulter 77 des Einsteckteils, der Position der schrä gen Wand 63 a und der Schulter 66 des Aufnahmeteils und ebenfalls durch die Position der V-Dichtung 15 in dem Auf nahmeteil in bezug zu der inneren Schulter 66 gesteuert. Das Vorspannen der V-Dichtung 15 verhindert eine Undichtig keit bei niedrigen Drücken oder bis die V-Dichtung mit ge nügend Druck beaufschlagt ist, so daß sie druckaktiviert wird.

Weiter auf Fig. 4 bezugnehmend, hat der Durchgang oder die Bohrung 61 einen runden Querschnitt, ist auf der Längsachse des Einsteckteils 13 zentriert und erstreckt sich von einem Aufnahmeende 82 zu der Stirnfläche 78 des Einsteckteils. Nahe der Stirnfläche 78 neigt sich die Bohrung 81 nach innen, um einen Ventilsitz 84 für die "männliche" Teller ventilanordnung 80 zu bilden. An die Stirnfläche 78 des Einsteckteils angrenzend hat die Bohrungswand einen kleine ren inneren Durchmesser und liegt wieder parallel zur Längsachse des Steckers 13. Die äußere Steckerwand 74 um faßt ebenfalls eine geneigte Fläche (zweite Schulter 77), die mit der angepaßten geneigten Fläche 63 a des Rohrelemen tes übereinstimmt. Das Einsteckteil umfaßt ferner eine Ven tilöffnung 97, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie die Ventilöffnung 41 in dem Aufnahmekörper 21.

Wie in dem Aufnahmeteil umfaßt die "männliche" Ventilanord nung 80 ein Absperrventil 86, eine Ventilstange 87, eine Ventilfeder 89, einen Tellerring 88 und einen Klemmring 90. Der Aufbau dieser Ventilanordnung 80 ist im wesentlichen der gleiche wie der Aufbau der entsprechenden Ventilanord nung 25 in dem Aufnahmeteil. Eine Klemmennut 89 a ist in der Bohrungswand 81 nahe dem Abschlußende 82 des Steckers ange ordnet. Die Klemmennut 89 a hält einen Klemmring 90 und die ser wiederum eine Tellerfeder 88 innerhalb der Bohrung 81. In der Bohrung 81 ist an das Abschlußende 82 des Einsteck teils 13 auch ein Gewinde 91 angeordnet, um ein mit einem Gewinde versehenen anzuschließendes schlauchförmiges Teil oder eine entsprechende Passung (nicht dargestellt) aufzu nehmen.

Die Betätigung der Kupplung gemäß der vorliegenden Erfin dung umfaßt zunächst das Einführen des Einsteckteils in das Aufnahmeteil, um die V-Dichtung in Längsrichtung leicht zu sammenzudrücken. Dadurch erfolgt das Vorspannen der V-Dich tung. Das Einführen des Einsteckteils in das Aufnahmeteil drückt die V-Dichtung 15 leicht zusammen und gegen das Roh relement 22, wodurch das Rohrelement gezwungen wird, sich in die eingedrückte Position in der Aufnahmebohrung 31 zu bewegen.

Die Spitze der Ventilstange 85 des Einsteckteils berührt dann die Spitze der Ventilstange 50 des Aufnahmeteils und ein fortgesetzter Einschub des Einsteckteils in die Bohrung 31 veranlaßt die Ventile 45 und 86 aufeinander Öffnungs kräfte auszuüben. Der Einschub des Einsteckteils 13 in die Aufnahmebohrung kann durch die Relativstellungen der Schul tern des Rohrelementes, der Aufnahmebohrung und des Ein steckteils, genauso wie durch die gewünschte Kompression beim Vorspannen der V-Dichtung begrenzt werden.

Wenn sich die Ventile 45 und 86 öffnen, werden die Bohrun gen 81 und 31 dem Druck in den angeschlossenen Leitungen ausgesetzt und in Abhängigkeit von dem Druck wird das Rohr element 22 gegen das Einsteckteil gezwungen. Wenn der in nere Leitungsdruck in dem System ansteigt, wächst der Dich tungsdruck zwischen der Stirnfläche 78 des Einsteckteils und der Schulter 66 in dem Rohrelement. Der anwachsende Druck zwingt die Schenkel der V-Dichtung zunehmend dazu, sich in Längsrichtung auszudehnen, während das Rohrelement in die zurückgesetzte Position gezwungen wird, wie in Fig. 6 gezeigt wird. Das Rohrelement verschiebt sich innerhalb der Aufnahmebohrung, um sicherzustellen, daß die Dichtung aufrechterhalten wird, auch wenn es Toleranzen und/oder kleine Unterschiede in den Längsabmessungen zwischen jedem der zehn oder mehr zusammenpassenden Kupplungsteile auf jeder sich gegenüberliegenden Verteilerplatte gibt. Um To leranzen der Verbindungsverteilerplatte und/oder eine ge ringe Trennung der Verteilerplatten 11 aufgrund einer Ab biegung, wenn die Kupplungen druckbeaufschlagt sind, aus zugleichen, zwingt der Druck innerhalb der Kupplung das Rohrelement 22 dazu, sich auf die Stirnfläche 78 des Ein steckteils hin zu bewegen. Der Druck übt eine längsgerichtete Kraft auf das Rohrelement 22 aus, indem er auf die Aushöhlung der C-Metalldichtung 55 einwirkt und auf die elastische Sicherungsdichtung einwirkt. Folglich wird der Innendruck dazu verwendet, das Rohrelement 22 gegen die rückgestellte Position zu zwingen und die V-Dichtung 15 in abdichtendem Kontakt gegen die Stirnfläche 78 des Einsteck teils zu halten. Die Bewegung des Rohrelements 22 ist durch eine Sicherungsklemme 24 in der Aufnahmebohrung begrenzt.

Wie gezeigt wurde, wird mit der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit einer äußeren Vorspannvorrichtung oder Feder ringen zum Vorspannen beseitigt. Statt dessen wird die V- Dichtung vor der Druckbeaufschlagung leicht zusammenge drückt und dann wird der Leitungsdruck dazu benutzt, das Rohrelement 22 gegen die Stirnfläche des Einsteckteils zu zwingen und dadurch die Dichtung zu verstärken. Die V-Dich tung ist austauschbar und wird durch eine Gewindemutter oder eine Sicherungsklemme 29 in dem Rohrelement festgehal ten.

Claims

1. Hydraulische Unterwasserkupplung mit

- einem Aufnahmeteil mit einer ersten Durchgangsbohrung (31), wobei in der ersten Bohrung (31) eine erste Umfangs schulter (35) angeordnet ist;
- einem rohrähnlichen Element (22) zum Einschieben in die erste Bohrung (31) und auf der ersten Umfangsschulter (35) positionierbar, wobei das rohrähnliche Element (22) eine zweite Durchgangsbohrung (61) aufweist, in der eine zweite Umfangsschulter (66) vorgesehen ist;
- einem Einsteckteil (13) mit einer Stirnfläche (78) zum abdichtenden Einschub in das rohrähnliche Element (22); und
- einer im allgemeinen ringförmigen Metalldichtung (15), die in der zweiten Bohrung (61) zwischen der Stirnfläche (78) des Einsteckteils und der zweiten Schulter (66) posi tionierbar ist, wobei die Metalldichtung (15) so ausgebil det ist, daß sie sich in Abhängigkeit vom Fluiddruck in der Kupplung in Längsrichtung ausdehnt, um eine Fluiddichtung zwischen der zweiten Umfangsschulter (66) und der Stirnflä che (78) des Einsteckteils zu bilden.

2. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Metalldichtung im allgemeinen einen V-förmigen Querschnitt aufweist, und daß das geschlossene Ende des V-förmigen Querschnittes der Wand (63) der zweiten Bohrung (61) und das offene Ende des V-förmigen Querschnittes der Mittelachse der Kupplung entgegengerichtet ist.

3. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß ein Sicherungsele ment (29) vorgesehen ist, das die Metalldichtung (15) in der zweiten Bohrung (31) nahe der zweiten Umfangsschulter (66) festhält.

4. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß ein Sicherungsele ment (24, 34) vorgesehen ist, um das rohrähnliche Element (22) in der ersten Bohrung (31) des Aufnahmeteils festzu halten.

5. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das rohrähnliche Element (22) so ausgebildet ist, daß es von der ersten Schulter (35) weg gegen die Stirnfläche (78) des Einsteckteils (13) verschiebbar ist, um die Metalldichtung in Abhängigkeit des Fluiddruckes in der Kupplung zu verstärken.

6. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, daß das rohrähnliche herum und eine zweite, im allgemeinen ringförmige Metall dichtung (55), die in der Nut (54) positionierbar ist, um faßt.

7. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß die zweite Metall dichtung (55) abhängig vom Druck in der Kupplung ist, um eine Fluiddichtung zwischen der ersten Bohrung (31) und dem rohrähnlichen Element (22) zu bilden.

8. Hydraulische Unterwasserkupplung mit

- einem Aufnahmeteil (14) mit einer ersten Durchgangsboh rung (31) in Längsrichtung, in der eine erste Umfangsschul ter (35) angeordnet ist;
- einem "weiblichen" Rohrelement (22), das in die erste Bohrung (31) einschiebbar ist und in Abhängigkeit vom Fluiddruck in der Kupplung von einer ersten, zusammenge drückten Position gegen die erste Schulter (35) in eine zweite, zurückgesetzte Position, an die Stirnfläche (78) des Einsteckteils (13) angrenzend, verschiebbar ist, wobei das Rohrelement (22) eine zweite Durchgangsbohrung (61), in der eine zweite Umfangsschulter (66) vorgesehen ist, auf weist;
- einem Einsteckteil (13) mit einer Stirnfläche (78); und
- einer biegbaren Metalldichtung (15), die auf der zweiten Schulter (66) positionierbar ist, wobei die Metalldichtung (15) eine innere Eintiefung hat, und wobei der Druck in der Eintiefung die Dichtung (15) dazu zwingt, sich in Längs richtung gegen die zweite Schulter (66) und die Stirnfläche (78) des Einsteckteils (13) auszudehnen.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metalldichtung (15) wiederholt so positionierbar ist, daß die Eintiefung der Mittelachse der Kupplung entgegengerichtet ist.

10. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß sie ferner ein Sicherungselement (29) aufweist, das so ausgebildet ist, daß die Metalldichtung (15) in der zweiten Längsbohrung (61) festgehalten wird.

11. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sicherungselement (29) eine Ge windemutter und ein passendes Gewinde in der zweiten Boh rung (61) umfaßt.

12. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sicherungselement (29) eine Klemme und eine Nut für die Klemme in der zweiten Bohrung (61) umfaßt.

13. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Längsbohrung (61) ferner eine dritte, geneigte innere Schulter und das Einsteckteil eine passend geneigte äußere Schulter aufweist.

14. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß sie ferner einen Dichtungssitz nahe der zweiten Umfangsschulter (66) aufweist, wobei der Dich tungssitz (65) so ausgebildet ist, daß die Dichtung (15) in einem Abstand zu der zweiten Schulter (66) angeordnet ist.

15. Kupplung mit

- einem Aufnahmeteil (14) mit einer Durchgangsbohrung in Längsrichtung und einer in der Bohrung liegenden ersten in neren Schulter;
- einem Rohrelement, das in die Längsbohrung einschiebbar ist und mit dieser in abdichtendem Eingriff steht, wobei das Rohrelement eine Zentralbohrung und eine zweite innere Schulter nahe einem Ende der zentralen Bohrung aufweist, wobei das Rohrelement in Abhängigkeit zum Innendruck in der Kupplung das Rohrelement dazu zwingt, sich in Längsrichtung weg von der ersten inneren Schulter zu verschieben;
- einer im allgemeinen ringförmigen Metalldichtung mit einem V-förmigen Querschnitt, wobei die Metalldichtung wie derholt in die zentrale Bohrung nahe der zweiten inneren Schulter einsetzbar ist, wobei die Dichtung in Abhängigkeit zum Innendruck in der Kupplung die V-Dichtung dazu zwingt, sich in Längsrichtung auszudehnen, um die Dichtungswirkung zu vergrößern;
- einem Einsteckteil, das in die zentrale Bohrung des Rohr elementes einschiebbar ist und eine Stirnfläche aufweist, die mit der Metalldichtung abdichtend zusammenwirken kann; und
- Sicherungselementen, die so ausgebildet sind, daß sie die Metalldichtung in der zentralen Bohrung des Rohrelementes zurückhalten.

16. Kupplung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stirnfläche des Einsteckteils so ausgebildet ist, daß sie die Metalldichtung zum Vorspannen der Metalldichtung beim Einschub in das Einsteckteil in die Zentralbohrung des Rohrelementes vor der Druckbeaufschla gung der Kupplung zusammendrückt.

17. Kupplung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß eine dritte innere Schulter innerhalb der zentralen Bohrung des Rohrelementes vorgesehen ist, wo bei die dritte innere Schulter so ausgebildet ist, daß sie den Einschub des Einsteckteils in die zentrale Bohrung des Rohrelementes begrenzt.

18. Kupplung nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß ein zweites Sicherungselement vorge sehen ist, das so ausgebildet ist, daß es das Rohrelement in der Längsbohrung des Aufnahmeteils zurückhält.