DE4200625C2 - Hydraulische Kupplung mit Druckausgleich und mit Metalldichtungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein hydraulische Kupplungen und insbesondere hydraulische Kupplungen, die bei Unterwasserbohrungs- und Produktionseinrichtungen ver­ wendet werden. Im einzelnen umfaßt die Erfindung eine hydraulische Kupplung mit Druckausgleich, in der radiale Durchlaßkanäle positioniert sind, um ein Einrücken oder Ausrücken der Kupplung zu erlauben, ohne daß gegen die Stirnfläche des vorstehenden Elementes in axialer Richtung ein wesentlicher Fluiddruck ausgeübt wird.

Hydraulische Unterwasserkupplungen sind seit langem be­ kannt. Die Kupplungen bestehen im allgemeinen aus einem vorstehenden und einem aufnehmenden Element mit dazwischenliegenden, abgedichteten Fluid-Durchlaßkanälen zur Verbindung. Das aufnehmende Element ist im allgemeinen ein zylindrischer Körper mit einer Längsbohrung mit relativ großem Durchmesser in seinem einen Ende und einer Längsboh­ rung mit relativ kleinem Durchmesser in seinem anderen Ende. Die kleine Bohrung erleichtert den Anschluß an Hydraulik-Leitungen, während die große Bohrung das vorste­ hende Element der Kupplung abdichtet und gleitend mit die­ sem im Eingriff steht. Das vorstehende Element hat an einem Ende einen zylindrischen Teil mit einem Außendurchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser der größeren Bohrung des aufnehmenden Elementes der Kupplung. Das vorstehende Ele­ ment hat an seinem anderen Ende auch einen Anschluß, um das Anschließen an Hydraulik-Leitungen zu erleichtern. Wenn der zylindrische Teil des vorstehenden Elementes in die große Bohrung des aufnehmenden Elementes eingesetzt wird, wird gemäß zahlreicher Ausführungsformen der Einrichtung ein Fluidstrom zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element errichtet.

Bei der Verwendung von hydraulischen Kupplungen in Systemen mit relativ hohem Druck treten infolge der hohen Axial­ kräfte, welche während der Kupplungsoperation und während des Gebrauchs auf das vorstehende und das aufnehmende Ele­ ment auftreffen, Probleme auf. In solchen Kupplungen ist es notwendig, die Fluidkraft gegenüber der Stirnseite des vorstehenden oder des aufnehmenden Elementes zu überwinden, bevor zwischen den Elementen die Fluidverbindung hergestellt ist. In einem System mit relativ hohem Druck, können hohe Kräfte, die auf die Ventilelemente auftreffen, das Einrücken des vorstehenden Elementes sehr schwierig gestal­ ten. Auch während des Gebrauchs führt ein Fluiddruck, der zwischen dem vorstehenden und aufnehmenden Element ausgeübt wird, dazu, daß die Elemente dazu neigen, sich zu trennen. Die Kraft die notwendig ist, um die Elemente zu verbinden und die resultierende Tendenz der Kupplungselemente, sich zu trennen, sind charakteristische Probleme der bekannten Kupplungen.

Durch die U.S.-PS 4,754,780 ist eine hydraulische Kupplung mit Druckausgleich bekannt, bei der die Fluidverbindung zwischen vorstehendem und aufnehmendem Kupplungselement durch radiale Fluidkanäle in den Elementen erfolgt. Durch die U.S.-PS 4,694,859 ist eine hydraulische Unterwasser­ kupplung mit Metalldichtung bekannt. Die Metalldichtung ist ringförmig und durch Druck betrieben, um zwischen dem auf­ nehmenden Element und der Außenfläche des vorstehenden Ele­ mentes radial abzudichten. Durch die U.S.-PS 4,832,080 ist eine hydraulische Kupplung mit Druckausgleich und mit Metalldichtungen bekannt. Wie bei der Kupplung gemäß der U.S.-PS 4,754,780, erfolgt die Fluidkommunikation durch ra­ diale Fluidkanäle in den vorstehenden und aufnehmenden Ele­ menten. Zwei Metalldichtungen sind zwischen den Umfangs­ flächen des vorstehenden Elementes und des aufnehmenden Elementes angeordnet, sodaß die radialen Fluidkanäle zwischen den Dichtungen liegen. Die U.S.-PS 4,754,780, 4,694,859 und 4,832,080 werden hiermit als Stand der Technik benannt.

Hochdrucksysteme und Unterwassereinsatz zeigen Probleme, die die Abdichtung der Verbindung zwischen vorstehendem und aufnehmendem Element betreffen.

Idealerweise sollten hydraulische Kupplungen soweit als möglich einen Druckausgleich aufweisen, sodaß der Fluid­ druck nicht das Verbinden behindert oder eine zwangsweise Trennung von vorstehendem und aufnehmendem Element bewirkt. Um Fluidverlust beim Einrücken oder Ausrücken zu vermeiden, sollten die Elemente vorzugsweise Ventilglieder aufweisen, die automatisch beim Einrücken öffnen und automatisch beim Ausrücken schließen. Idealerweise sollte die Kupplung auch die Implosion der Dichtungen infolge eines Vakuums beim Trennen der Kupplungselemente verhindern. Schließlich sollte die Kupplung Dichtungen aufweisen, die sowohl hohen Drucken als auch der Korrosionswirkung, bedingt durch Unterwasser- oder andere schlechte Umweltbedingungen, wider­ stehen.

Die vorliegende Erfindung löst alle diese Probleme durch eine Kupplung mit den Merkmalen a) bis e) des Patentanspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung liegt in einer hydraulischen Kupplung der vorstehend beschriebenen Art, bestehend aus vorstehenden und aufnehmenden Elementen für die Fluidverbindung zwischen ihnen, sodaß Fluidkanäle wechselseitig an­ geordnet sind, um ein Einrücken oder Ausrücken der Kupplung zu ermöglichen, ohne daß auf die Stirnfläche des vorstehen­ den Elementes ein wesentlicher axialer Druck ausgeübt wird. Die Fluidkanäle sind ebenfalls wechselseitig angeordnet, sodaß sie im wesentlichen Trennkräfte zwischen dem vorste­ henden und dem aufnehmenden Element verhindern, wenn die Kanäle durch Fluid mit Druck beaufschlagt sind.

Die Fluidkommunikation zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element wird bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zwischen einem radialen Kanal an der äußeren Längsfläche des vorstehenden Elementes und einem passenden, radialen Kanal in der zweiten Wand des aufnehmenden Elemen­ tes errichtet. Wenn das vorstehende Element vollständig in die Aufnahmekammer des aufnehmenden Elementes eingesetzt ist, ist die Fluidkommunikation zwischen den zwei Elementen durch die aufeinander passenden Kanäle errichtet. Die Füh­ rungsflächen der aufeinander passenden, einander gegenüber­ liegenden Ventil-Betätigungglieder in den zwei Elementen gelangen miteinander in Kontakt und dabei werden die Rück­ schlagventile in den entsprechenden Elementen in die offene Position gezwungen. Wenn die offene Position eingenommen ist, kann Fluid durch die Ventilöffnungen, welche durch die offenen Rückschlagventile definiert sind und durch die ra­ dialen Kanäle innerhalb der Ventilsitze, strömen.

Mehrere radiale Metalldichtungen sind so positio­ niert, daß sie zwischen dem vorstehenden Element und dem Dichtungsrückhalteelement eine fluiddichte Dichtung schaf­ fen. Mehrere radiale Metalldichtungen sind auch zwischen dem Dichtungsrückhalteelement und der zentralen Bohrung oder Aufnahmekammer des aufnehmenden Elementes po­ sitioniert. Das Dichtungsrückhalteelement kann auch so an­ geordnet sein, daß es eine oder mehrere elastomere Schwal­ benschwanz-Dichtungen aufweist, wobei die Schwalbenschwanz- Verbindung eine Implosion der elastomeren Dichtung in die mittlere Bohrung oder Aufnahmekammer verhindert.

Das vorstehende und das aufnehmende Element können jeweils ein Rückschlagventil und eine radiale Metalldichtung auf­ weisen, um zwischen dem Ventilbetätigungsglied und der zen­ tralen Bohrung des aufnehmenden Elementes eine fluiddichte Dichtung zu bilden. Es kann auch eine elastomere Schwalben­ schwanzdichtung verwendet werden, um zwischen dem Dich­ tungsrückhalteelement und dem Ventilbetätigungsglied abzu­ dichten.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Kupplung gemäß der vorstehend genannten U.S.- PS 4,754,780 in einer Ansicht im Schnitt, bei der das vorstehende Element teilweise in das aufnehmende Element ein­ gesetzt ist;

Fig. 2 eine Kupplung gemäß der U.S.-PS 4,754,780 in einer Ansicht im Schnitt, in der das vorstehende Element voll­ ständig in das aufnehmende Element eingesetzt ist;

Fig. 3 eine perspektivische exlosionsartige Darstellung des vorstehenden Elementes der Kupplung gemäß der U.S.-PS 4,754,780;

Fig. 4 ein Teil des vorstehenden Elementes gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;

Fig. 5 ein Teil des aufnehmenden Elementes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung im Schnitt;

Fig. 6 ein Teil des aufnehmenden Elementes gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung im Schnitt.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist die Kupplung gemäß der U.S.- PS 4,754,780 dargestellt. Die Kupplung gemäß der vorliegen­ den Erfindung hat den gleichen allgemeinen Aufbau wie die Kupplung gemäß der U.S.-PS 4,754,780, mit Ausnahme der Merkmale, wie sie im folgenden anhand der Fig. 4, 5 und 6 beschrieben sind. Die Linien 3-3 und 4-4 in Fig. 2 weisen auf entsprechende Figuren gemäß der U.S.-PS 4,754,780 hin (nicht dargestellt).

Die Kupplung gemäß Fig. 1 besteht aus einem vorstehenden Element 10, einem aufnehmenden Element 20 und Fluid-Kanä­ len, die zwischen dem vorstehenden Element und dem aufneh­ menden Element eine Fluid-Kommunikation errichten, wenn das vorstehende Element in das aufnehmende Element eingesetzt ist. Die Fluid-Kommunikation wird errichtet, ohne daß ein merklicher Druck gegen die Stirnfläche des vorstehenden Elementes während oder nach dem Einsetzen ausgeübt wird. Die Fluid-Kommunikation zwischen dem vorstehenden Element und dem aufnehmenden Element ist über einen Kanal an der äußeren Längsfläche des vorstehenden Elementes bis zu einem entsprechenden radialen Fluidkanal in der Aufnahmekammer des aufnehmenden Elementes errichtet.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt das vorste­ hende Element 10 einen Körper 31, eine zentrale Bohrung 32, eine Ventilanordnung 33 und einen radialen Kanal 34. Der Körper 31 des vorstehenden Elementes hat als erstes einen Schaft 41, der zweckmäßigerweise mit einem Gewinde versehen ist, oder auf andere Art und Weise mit einer Verteiler­ platte 11 verbunden ist. Das vorstehende Element 10 und das aufnehmende Element 20 sind im allgemeinen an einander ge­ genüberliegende Platten eines Verteilungskopfes ange­ schlossen und werden durch Schraubbolzen oder hydraulische Elemente, die an den Platten des Verteilerkopfes befestigt sind, zusammengehalten. Das vorstehende Element ist im all­ gemeinen an einer Platte 11 befestigt, während das aufneh­ mende Element an der gegenüberliegenden Platte 21 befestigt ist, sodaß es dem vorstehenden Element gegenüberliegt und mit diesem fluchtet. Die vorstehenden und aufnehmenden Ele­ mente können an den Verteilerplatten unter Verwendung zahl­ reicher Elemente, wie beispielsweise Kopfschrauben oder Ge­ winden, befestigt sein. Techniken für das Befestigen der Elemente an derartigen Verteilerplatten sind allgemein be­ kannt.

Das vorstehende Element 10 hat einen Schaft 41, der an einem Flansch 42 des vorstehenden Elementes endet, und eine abgeschrägte Schulter 43. Die Schulter 43 ist nach unten auf das erste Ende der zylindrischen Sondenwand 44 zu, die an der Sondenstirnfläche 45 endet, abgeschrägt. Die zylin­ drische Sondenwand 44 ist so ausgebildet, daß sie gleitend mit dem aufnehmenden Element in Eingriff gelangen kann, wie dies weiter unten beschrieben wird. Der Körper 31 des vor­ stehenden Elementes, der eine zylindrische Form hat, umfaßt somit den Schaft 41, den Flansch 42, die Schulter 43, die Sondenwand 44 und die Sondenstirnfläche 45.

Der Körper des vorstehenden Elementes ist außerdem mit einer zentralen Bohrung 32 versehen. Die Bohrung 32 kann mehrere Durchmesseränderungen aufweisen, wobei sie sich durch den Körper des vorstehenden Elementes 10 erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das erste Ende der zentralen Bohrung einen Innengewindeabschnitt 50 zum Anschließen einer Hydraulik-Leitung. In der Nähe und inner­ halb des Gewindeabschnittes ist ein zylindrischer Kanal 51, der sich in Längsrichtung innerhalb des vorstehenden Ele­ mentenkörpers erstreckt und an einem Ventilsitz 52 endet, der als eine geneigte Schulter ausgebildet ist. In der Nähe des Ventilsitzes ist ein zylindrischer Kanal 53 mit einem verringerten Durchmesser, welcher eine Aufnahmebohrung für das Ventilbetätigungglied 65 aufweist. In der Fig. 1 ist die Bohrung 53 für das Ventilbetätigungsglied enger als der zylindrische Kanal 51 zum gleitenden Aufnehmen des Ventil­ betätigungsgliedes 65.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, wird die Ventilanord­ nung 33 gleitend innerhalb der zentralen Bohrung 32 des vorstehenden Elementes aufgenommen. Zahlreiche Teile der Ventilanordnung des vorstehenden Elementes sind in einer explosionsartigen Perspektivdarstellung des vorstehenden Elementes in der Fig. 3 dargestellt. Die Ventilanordnung umfaßt einen zylindrischen, hohlen Ventilkopf 61, mit einem Außendurchmesser, der so dimensioniert ist, daß er inner­ halb der zylindrischen Bohrung 51 des vorstehenden Elemen­ tes gleiten kann, und ein hohler zylindrischer Körperab­ schnitt 62 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Durchmesser des Ventilkopfes ist. Der zylindrische Körperabschnitt 62 umfaßt Ventilkörperöffnungen 63 für den Fluidstrom von dem hohlen Teil des Ventils zum Äußeren des Ventils. Der zylindrische Körperabschnitt 62 endet an einer Ventilfläche 64, die eine konische Form aufweist und so di­ mensioniert ist, daß sie innerhalb des Ventilsitzes 52 am Ende der Bohrung in dem vorstehenden Element sitzen kann. Ausgehend von der Ventilfläche 64 erstreckt sich ein Ven­ til-Betätigungsglied 65, das eine zylindrische Form auf­ weist und sich entlang der Längsachse des vorstehenden Ele­ mentes erstreckt. Das Ventil-Betätigungsglied 65 ist an der Fortsetzung der konischen Form der Ventilfläche gelegen und gleitend innerhalb der Ventil-Betätigungsglied-Bohrung 53 des vorstehenden Elementes aufgenommen und erstreckt sich durch die Ventilöffnung 66.

Eine wendelförmige Ventilfeder 71 wird dazu verwendet, die Ventilfläche 64 gegen den Ventilsitz 52 in eine geschlos­ sene Position vorzuspannen. Die wendelförmige Ventilfeder 71 ist innerhalb des zylindrischen Kanals 51 angeordnet und an einer hohlen Federhülse 72 verankert, die mittels eines Hülsenklips 73, der innerhalb der Federhülsenbohrung 69 an der Innenfläche des zylindrischen Kanals 51 des vorstehen­ den Elementes 10 angeordnet ist, an seiner Position gehal­ ten ist (siehe Fig. 1). Das gegenüberliegende Ende der wendelförmigen Ventilfeder 71 steht mit der Schulter 67 zwischen dem hohlen Ventilkopf 61 und dem hohlen Zylinder­ körperabschnitt 62 in Kontakt. Die Ventilfläche 64 wird infolge der wendelförmigen Ventilfeder 71 in eine an dem Ven­ tilsitz 52 anliegende Position vorgespannt.

Wie ebenfalls aus der Fig. 1 zu ersehen ist, umgibt die ringförmige Ventil-Betätigungsglied-Dichtung 74 den Außenumfang des Ventil-Betätigungsgliedes 65, und ist in­ nerhalb der Dichtungsnut 75 des Ventil-Betätigungsgliedes befestigt, um das Ventilbetätigungsglied gegenüber Fluid­ verlust durch die Ventil-Betätigungsglied-Bohrung 53 zu sichern.

Wenn die Ventilfläche 64 in einer geschlossenen Position, anliegend am Ventilsitz 52, wie in der Fig. 1 dargestellt, sitzt, dichtet die Ventilanordnung 53 Fluid ab, damit es nicht zwischen der zentralen Bohrung 32 und den radialen Kanälen 34 des vorstehenden Elementes strömen kann. Ein oder mehrere radiale Kanäle 34 in dem Körper des vorstehen­ den Elementes erstrecken sich zwischen der stromabwärts oder innenliegenden Seite des Ventilsitzes 52 und dem Außenumfang der Sondenwand 44 des vorstehenden Elementes nach außen. Ringförmige Sondendichtungen 76 und 77 sind um den Umfang der Aufnahmekammer angeordnet und werden dazu verwendet, einen Fluidstrom abzudichten, damit dieser nicht an der stromaufwärts oder stromabwärts liegenden Seite der radialen Kanäle 34 und 85 in dem vorstehenden und dem auf­ nehmenden Element entweichen kann. Somit tragen die innen­ liegende Sondendichtung 76 und die außenliegende Sondendichtung 77 dazu bei, sicherzustellen, daß der Fluidstrom direkt und radial zwischen dem vorstehenden Element 10 und dem aufnehmenden Element 20 verläuft. Die Sondendichtungen 76 und 77 können Dichtungen vom elastomeren O-Ring-Typ oder entsprechendem sein, oder können Metalldichtungen sein, die mittels Druck betätigt werden, um den Ringraum zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element zu dichten. Diese Metalldichtungs-Alternative wird später noch im einzelnen beschrieben.

Wie in der Fig. 2 dargestellt, werden die Ventilanordnung 33 des vorstehenden Elementes 10 und die Ventilanordnung 82 des aufnehmenden Elementes 20 jeweils in eine offene Posi­ tion vorgespannt, wenn die Stirnfläche 68 des Ventilbetäti­ gungsgliedes des vorstehenden Elementes die passende, ge­ genüberliegende Stirnfläche 108 des Ventilbetätigungs­ gliedes des aufnehmenden Elementes kontaktiert. Die Ventil­ öffnung 66 in dem vorstehenden Element 10 ist zwischen der Ventilfläche 64 und dem Ventilsitz 52 definiert, wenn sich die Ventilabordnung 33 in der offenen Position befindet. Dann kann Fluid durch das vorstehende Element 10 über den zentralen Kanal 32, die Ventilkörperöffnungen 63, die Ven­ tilöffnung 66 und die radialen Kanäle 34 strömen. Der Fluidstrom ist somit in die radialen Kanäle 85 des aufneh­ menden Elementes 20 zwischen den innen- und außenliegenden Sondendichtungen 76 und 77 gerichtet.

Das aufnehmende Element 20 hat einen Körper 80, eine zen­ trale Bohrung 81, eine Ventilanordnung 82 und einen Fluidkanal mit radialen Kanälen 84, 85 und einem Längskanal 83 für den Fluidstrom durch diesen. Der Körper 80 des aufneh­ menden Elementes hat einen Schaft 90, der optionell an eine Verteilerplatte 21 geschraubt ist. Der Körper 80 des auf­ nehmenden Elementes hat weiterhin eine Schulter 91, die in der Nähe des Schaftes 90 liegt und den zylindrischen Haupt­ körper 92, welcher an der Stirnseite 93 des aufnehmenden Elementes endet. Die zentrale Bohrung 81 hat mehrere Durch­ messeränderungen entlang ihrem Verlauf und erstreckt sich durch den Körper 92 des aufnehmenden Elementes 20. An einem ersten oder äußeren Ende der zentralen Bohrung 81 befindet sich ein mit Gewinde versehener innerer Durchlaß zum An­ schließen einer mit Gewinde versehenen Hydraulik-Leitung. Der Gewindeabschnitt 95 der zentralen Bohrung 81 endet an einem zylindrischen Kanal 96, in welchem eine Ventilanordnung 82 gleitend aufgenommen ist. Der zylindrische Kanal 96 endet im Inneren an einem Ventilsitz 97 zur Aufnahme der Ventil­ fläche 104. Innerhalb des Ventilsitzes 97 befindet sich eine verengte Bohrung 98 für das Ventil-Betätigungsglied, in welcher das Ventilbetätigungsglied 106 der Ventilanord­ nung 82 des aufnehmenden Elementes 20 gleitend aufgenommen ist. In der Nähe der Bohrung 98 befindet sich eine zylin­ drische Aufnahmekammer 107, in welcher die Sonde des vor­ stehenden Elementes 10 gleitend aufgenommen ist. Wie in der Fig. 2 dargestellt, werden, wenn die Stirnfläche 68 des Ventil-Betätigungsgliedes 65 des vorstehenden Elementes 10 und die passend gegenüberliegende Stirnfläche 108 des Ven­ til-Betätigungsgliedes 106 des aufnehmenden Elementes 20 miteinander in Kontakt gelangen, die Ventilan­ ordnungen 33 und 82 in ihre offenen Positionen gedrückt, damit ein Fluidstrom 99 in die radialen Kanäle zwischen den vorstehenden und aufnehmenden Elementen strömen kann.

Die Ventilanordnung 82 des aufnehmenden Elementes 20 ist im wesentlichen die gleiche wie die Ventilanordnung 33 des vorstehenden Elementes 10 und umfaßt einen hohlen Ventil­ kopf 110, der gleitend innerhalb des zylindrischen Kanals 96 des aufnehmenden Elementes 20 aufgenommen ist. Die Ven­ tilanordnung 82 des aufnehmenden Elementes hat weiterhin einen zylindrischen Hohlkörperabschnitt 111 in der Nähe des Ventilkopfes 110. Der zylindrische Hohlkörperabschnitt 111 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner als der Außendurchmesser des hohlen Ventilkopfes 110 ist. Der zy­ lindrische Körperabschnitt 111 umfaßt Ventilkörperöffnungen 112 für einen Fluidstrom zwischen dem Inneren und Äußeren des zylindrischen Körperabschnittes 111. In der Nähe des zylindrischen Körperabschnittes 111 befindet sich eine Ven­ tilfläche 104, die im allgemeinen eine konische Form hat, um in dem Ventilsitz 97 zu sitzen und ein Ventil-Betäti­ gungsglied 106, welches ein langgestreckter zylindrischer Teil ist, der in der Stirnfläche 108 des Ventil-Betäti­ gungsgliedes endet. Das Ventil-Betätigungsglied 106 liegt am Scheitel der konisch geformten Ventilfläche 104 und er­ streckt sich durch die Ventilöffnung 90. Das Ventil-Betäti­ gungsglied 106 des aufnehmenden Elementes 20 ist weiterhin mit einer Ventil-Betätigungsglied-Dichtung 114 versehen, die in einer ringförmigen Dichtungsnut 115 des Ventil-Betä­ tigungsgliedes positioniert ist. Die Ventil-Betätigungs­ glied-Dichtung 114 verhindert somit einen Fluidverlust durch die Ventil-Betätigungsglied-Bohrung 98.

Um die Ventilanordnung 82 des aufnehmenden Elementes in die geschlossene Position vorzuspannen, ist eine wendelförmige Ventilfeder 119 zwischen der Schulter 118 des Ventilkopfes 110 an einer hohlen Federhülse 120 mit einem Hülsensprengring 121 innerhalb einer Ringnut 122, montiert. Die Ventilanordnung 82 des aufnehmenden Ele­ mentes 20 und die Ventilanordnung 33 des vorstehenden Elementes 10 sind im allgemeinen identische Bauteile und haben identische Funktionsweisen. Wenn jedes Ventil in einer offenen Position ist, in der die einander gegenüberliegenden Stirnflächen 68 und 108 der zwei Ventil- Betätigungsglieder miteinander in Kontakt stehen, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, ist die Vorspannung der wendelförmigen Ventilfeder nicht ausreichend, um die Rück­ schlagventile in der geschlossenen Position zu halten. Die Kanäle für die Fluidkommunikation zwischen dem vorstehenden Element und dem aufnehmenden Element erlauben dabei einen Fluid-Strom, ohne daß ein merklicher Druck auf die Stirn­ fläche 45 des vorstehenden Elementes 10 ausgeübt wird.

Die Fluidkanäle in dem aufnehmenden Element 20 umfassen einen ersten radialen Kanal 84, der radial vom inneren Ende des Ventilsitzes 97 ausgeht, einen zweiten radialen Kanal 85, der an der Aufnahmekammer 107 des aufnehmenden Elemen­ tes 20 positioniert ist und einen sich in Längsrichtung er­ streckenden Kanal 83, der zwischen den ersten und zweiten radialen Kanälen 84 und 85 eine Verbindung schafft. Wenn das vorstehende Element 10 vollständig in das aufnehmende Element 20 eingesetzt ist, paßt der radiale Kanal 34 am Außenumfang der Sondenwand 44 des vorstehenden Elementes 10 auf den zweiten radialen Kanal 85 des aufnehmenden Elemen­ tes 20, sodaß zwischen beiden Fluidstrom erfolgt. Ein ring­ förmiger Schlitz 87, der um den Umfang der aufnehmenden Kammer 107 des aufnehmenden Elementes 20 geschnitten ist, macht es möglich, zwischen dem vorstehenden und aufnehmen­ den Element eine Fluidkommunikation zu erhalten, ohne daß eine präzise Ausrichtung des vorstehenden Elementes und des aufnehmenden Elementes oder exakte Drehausrichtung des vor­ stehenden Elementes bezogen auf das aufnehmende Element er­ forderlich ist. Die innen- und außenliegenden Sondendich­ tungen 76 und 77 in den Seiten der Aufnahmekammer 107 des aufnehmenden Elementes 20 dichten den Fluidstrom, mit Aus­ nahme zwischen den entsprechenden radialen Kanälen 34 und 85, der vorstehenden und aufnehmenden Elemente ab.

Der Fluidstrom an der Kontaktstelle zwischen dem vorstehen­ den und aufnehmenden Element ist rechtwinkelig zur Längsachse des vorstehenden und des aufnehmenden Elementes, wobei der radiale Kanal 34 des vorstehenden Elementes 10 und der zweite radiale Kanal 85 des aufnehmenden Elementes 20 miteinander in Verbindung stehen. Somit wird durch das Fluid keine Längskraft zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element ausgeübt. Es kann irgendeine Anzahl an Fluid-Kanälen 34 in Abhängigkeit von den gewünschten Fluid- Strom-Charakteristiken verwendet werden.

Wenn das vorstehende Element in das aufnehmende Element eingesetzt wird, paßt vorzugsweise jeder radiale Kanal 34 des vorstehenden Elements 10 mit einem separaten, zweiten, radialen Kanal 85 des aufnehmenden Elementes 20 zusammen, sodaß die Kanäle 34 und 85 jeweils so positioniert sind, daß die Fluidkommunikation zwischen den Elementen erleich­ tert wird. Der ringförmige Schlitz 87 erlaubt jedoch eine Drehung des vorstehenden Elementes 10 relativ zum auf­ nehmenden Element 20 und eine axiale Bewegung des vorste­ henden Elementes 10 relativ zum aufnehmenden Element 20, wobei zwischen beiden Elementen eine radiale Fluidkommuni­ kation aufrechterhalten wird.

Die Herstellung des vorstehenden und aufnehmenden Elementes umfaßt eine maschinelle Bearbeitung oder ein Bohren der Fluid-Kanäle durch die Elemente. Weil die radialen Kanäle 84, 85 und die in Längsrichtung sich erstreckenden Kanäle 83 in das aufnehmende Element 20 eingearbeitet oder gebohrt sind, erstrecken sich die Fluidkanäle jeweils durch den Außenumfang des aufnehmenden Ele­ mentes und bis zu der Stirnfläche 93 des aufnehmenden Ele­ mentes. Diese Verlängerungen der radialen und in Längsrich­ tung sich erstreckenden Fluid-Kanäle des aufnehmenden Ele­ mentes werden mit Stöpseln 141 verschlossen, um einen Fluidverlust zu verhindern. Es ist zu ersehen, daß diese Kanal-Verlängerungen und entsprechenden Stöpsel 141 nicht wesentlich für die Konzeption der vorliegenden Erfindung sind. Wenn eine andere Herstelltechnik für die Produktion der Einrichtung verwendet wird, sind die Kanalverlängerun­ gen und Stöpsel 141 nicht erforderlich und daher nicht vor­ handen.

Wie in der Fig. 2 dargestellt, hat das aufnehmende Element 20 weiterhin einen oder mehrere Abzugskanäle 131, um Wasser aus der Aufnahmekammer 107 des aufnehmenden Elementes 20 auszustoßen. Jeder Abzugskanal 131 schafft zwischen der zentralen Aufnahmekammer 107 und der Außenfläche des auf­ nehmenden Elementes 20 eine Verbindung. Es wird eine ring­ förmige Abzugslochdichtung 132 in einer Abzugsdichtnut 133 verwendet, um zu bewirken, daß ein Fluidstrom von der Auf­ nahmekammer 107 nur nach außen fließt, wenn das vorstehende Element 10 in das aufnehmende Element 20 eingesetzt wird und das Fluid aus der zentralen Aufnahmekammer 107 gedrückt wird.

Die Trennung der vorstehenden und aufnehmenden Elemente un­ ter Wasser erlaubt das Eindringen von Seewasser in die Auf­ nahmekammer 107 des aufnehmenden Elementes. Obwohl dieses Seewasser durch die Ventilanordnungen 33 und 82 am Eintre­ ten in die hydraulischen Leitungen gehindert ist, kann, wenn das vorstehende Element 10 beginnt, in die Auf­ nahmekammer 107 einzutreten, sich eine hydraulische "Sperre" innerhalb der Kammer entwickeln, wodurch ein adäquates Eindringen des vorstehenden Elementes 10 verhin­ dert wird. Der Abzugskanal 131 bildet eine Einrichtung für angesammeltes Seewasser, welches zwangsweise aus der Auf­ nahmekammer 107 beim Eintreten des vorstehenden Elementes 10 gedrückt wird. Weiterhin sollte die ringförmige Sonden­ dichtung 77 oder die Ventilstößel-Dichtungen 74 und 114 eine Fluidableitung entwickeln, sodaß der resultierende Aufbau eines hydraulischen Fluiddruckes innerhalb der Auf­ nahmekamer 107 durch den Abzugskanal 131 verhütet wird. Das Fluid kann durch den Abzugskanal entkommen und es wird kein Druck aufgebaut, der zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element eine Trennkraft ausübt.

Ein Schnitt durch einen Teil des vorstehenden Elementes ge­ mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung ist in der Fig. 4 dargestellt. Das vorstehende Element 200 besteht aus einem Körper 201 des vorstehenden Elementes mit einer Außenschulter 202 und einer zylindri­ schen Sondenwand 203, die an einer Sondenstirnfläche 205 endet. Der Körper 201 des vorstehenden Elementes hat eine zentrale Bohrung 206, die sich durch diesen erstreckt, mit mehreren Änderungen entlang ihrer Länge. Einer oder mehrere radiale Fluidkanäle 204 verbinden die zentrale Bohrung 206 mit der Außenfläche der zylindrischen Sondenwand 203.

In die zentrale Bohrung 206 ist ein Ringventil 207 gleitend eingesetzt und in eine normalerweise geschlossene Position vorgespannt, in der die Ventilfläche 208 abdichtend am Ven­ tilsitz 209 in der zentralen Bohrung anliegt. In der Fig. 4 ist weiterhin eine Öffnung 226 im Ventilkörper darge­ stellt, durch welche das Fluid läuft, wenn das Ringventil 207 in der offenen Position ist.

Das Betätigungsglied 210 des Ringventils wird verwendet, um das Ringventil 207 zwangsweise offenzuhalten, wenn das Be­ tätigungsglied 210 des Ringventils das Betätigungsglied des Ringventils des aufnehmenden Elementes, berührt. Das Betätigungsglied des Ringventils hat ein erstes Ende 211 und ein zweites Ende 213, welches das Betä­ tigungsglied des Ringventils des aufnehmenden Elementes be­ rührt. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind das Betä­ tigungsglied 210 und das Ringventil 207 separate Bauteile, es ist jedoch anzumerken, daß das Betätigungsglied auch einstückig mit dem Ringventil ausgebildet sein kann, wie dies in den Fig. 1, 2, 3 dargestellt ist.

Das Ringventil 207 ist in der geschlossenen Position durch eine Feder vorgespannt, wie beispielsweise die Wendelfeder, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist. In der geschlossenen Position liegt der Flansch 212 des Ringven­ til-Betätigungsgliedes 210 an der Schulter 221 der zentra­ len Bohrung des vorstehenden Elementes an. Wenn das Ring­ ventil-Betätigungsglied 210 gegen das Ringventil vorge­ spannt wird, kann Fluid durch die zentrale Bohrung 206 des vorstehenden Elementes vorbei am Ventilsitz 209 und durch die Ventilkörperöffnungen 226 und schließlich durch den ra­ dialen Fluidkanal 204 strömen. Es können ein oder mehrere radiale Fluidkanäle 204 verwendet werden.

Um das Ringventil-Betätigungsglied gegenüber der Wand 227 der zentralen Bohrung des vorstehenden Elementes abzudich­ ten, wenn das Ringventil in der offenen Position ist, ist eine radiale Metalldichtung 215 an der Schulter 216 der zentralen Bohrung positioniert. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung eine durch Druck betätigte, radiale Metalldichtung, die sich radial gegen das Ringven­ til-Betätigungsglied und die Wand 227 in der zentralen Boh­ rung des vorstehenden Elementes ausdehnt, und zwar infolge des Fluiddruckes, der auf den Hohlraum in der radialen Me­ talldichtung 215 ausgeübt wird.

Wie ebenfalls in der Fig. 4 dargestellt ist in der zentralen Bohrung des vorstehenden Elementes ein Rückhalteglied 217 positioniert, um die Dichtung 215 an der Schulter 216 zu halten. Das Rückhalteglied 217 ist vorzugs­ weise ein hülsenartiges Element, welches am vorstehenden Element festgeschraubt oder eingesetzt ist und mittels eines Sprengringes gesichert ist. Das Rückhalteelement 217 kann auch so ausgebildet sein, daß es mit der Sondenstirn­ fläche 205 oder der zylindrischen Sondenwand 203 im Ein­ griff steht. In dem in der Fig. 4 gezeigten Teil des vorstehenden Elementes ist jedoch das Rückhalte-Sperrelement 218 in die zylindrische Innenfläche 228 der zentralen Bohrung des vorstehenden Elementes eingeschraubt. Die Gewindegänge 223 befinden sich auf der zylindrischen Innenfläche 228 der zentralen Bohrung und der zylindrischen Außenfläche des Rückhalte-Sperrelementes 218.

Wie in der Fig. 4 dargestellt, hat das vorstehende Element außerdem eine Dichtung 219, die dichtend mit dem Ringven­ til-Betätigungsglied 210 im Eingriff steht und als eine Sicherung für die Metalldichtung 215 dient. Die Dichtung 219 ist vorzugsweise eine elastomere Dichtung und hat vor­ zugsweise eine Schwalbenschwanzform. Die Schwalben­ schwanzform verhindert, daß die Dichtung 219 in die zen­ trale Bohrung des vorstehenden Elementes gesogen wird, wenn sich ein Vakuum entwickelt. Die Oberfläche 224 des Rückhal­ tegliedes 217 und die Oberfläche 225 des Rückhalte-Sperr­ elementes 218 haben eine Schwalbenschwanzverbindung mit der Schwalbenschwanzdichtung 219.

Ebenfalls in der Fig. 4 dargestellt ist eine Dichtung 220, die eine elastomere Dichtung oder ein O-Ring sein kann, um zwischen dem Rückhalteglied 217 und der Innenfläche 228 der zentralen Bohrung 206 des vorstehenden Elementes abzu­ dichten. Ebenfalls dargestellt ist eine Schulter 222 für die Dichtung 220. Die Schulter 222 dient für die axiale Positionierung des Rückhaltegliedes 217, sodaß das Rück­ halteglied 217 mit der radialen Metalldichtung 215 in Be­ rührung steht, um die Dichtung durch leichtes Zusammen­ drücken der Dichtungen in axialer Richtung vorzubelasten. Die innere Umfangsfläche der Dichtung bewegt sich radial nach innen und die äußere Umfangsfläche bewegt sich radial nach außen, bevor eine Druckbetätigung erfolgt.

Fig. 5 zeigt das aufnehmende Element gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das aufnehmende Element 300 besteht aus einem Körper 301 des aufnehmenden Elementes mit einer zentralen Bohrung 306, die sich durch diesen erstreckt. Die zentrale Bohrung 306 kann über die Länge des aufnehmenden Elementes mehrere Verände­ rungen aufweisen. Beide Elemente, sowohl das vorstehende als auch das aufnehmende Element können an Verteilerplatten angeschlossen sein (siehe Fig. 2). In der zentra­ len Bohrung des aufnehmenden Elementes ist ein Teller- oder Ringventil (oder Rückschlagventil) 302 positioniert, wobei die Ventilfläche 303 in einer normalerweise geschlossenen Position am Ventilsitz 304 anliegt. Eine vorspannende Ein­ richtung, wie beispielsweise eine Wendelfeder wie in der Fig. 2 dargestellt, wird dazu verwendet, das Ringventil 302 in die geschlossene Position vorzuspannen, in der die Ventilfläche 303 den Ventilsitz 304 kontaktiert.

Das Ringventil-Betätigungsglied 305 ist gleitend in die zen­ trale Bohrung des aufnehmenden Elementes eingesetzt. Wenn das erste Ende 315 des Ringventil-Betätigungsgliedes das gegenüberliegende Ringventil-Betätigungsglied 210 des vor­ stehenden Elementes berührt, drückt das zweite Ende 307 des Ringventil-Betätigungsgliedes das Ringventil 302 in die offene Position. Das vorstehende Element 200 ist in die Auf­ nahmekammer 314 des aufnehmenden Elementes eingesetzt, so­ daß die jeweiligen, einander gegenüberliegenden Ventil-Be­ tätigungsglieder 210 und 305 miteinander in Kontakt ge­ langen. Das Ringventil-Betätigungsglied kann einstückig mit dem Ringventil ausgebildet sein, oder kann als separates Bauteil wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, ausgebildet sein.

Wenn das Ringventil 302 in der geschlossenen Position ist, liegt der Ringventil-Betätigungsglied-Flansch 312 an der Schulter 303 in der zentralen Bohrung 306 des aufnehmenden Elementes an. Zwischen der Schulter 313 und dem Ventilsitz 304 befindet sich ein erster radialer Fluidkanal 308, der zwischen der zentralen Bohrung 306 und dem in Längsrichtung verlaufenden Fluidkanal 309 eine Verbindung schafft. Der in Längsrichtung verlaufende Fluidkanal 309 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur zentralen Bohrung des aufneh­ menden Elementes und steht mit dem zweiten radialen Fluid­ kanal 310 in Verbindung. Der zweite radiale Fluidkanal er­ streckt sich zur Aufnahmekammer 314 des aufnehmenden Ele­ mentes. Wenn das Ringventil 302 in die offene Position vor­ gespannt ist, läuft Fluid aus der zentralen Bohrung 306 vorbei am Ventilsitz 304 und durch die Ventilkörper-Öffnun­ gen 354 zum ersten radialen Fluidkanal 308, durch den in Längsrichtung verlaufenden Fluidkanal und in den zweiten radialen Fluidkanal 310.

Wie vorstehend erörtert, kann ein Stöpsel 311 verwendet werden, um das Ende des in Längsrichtung verlaufenden Fluidkanals 309 zu verschließen, was von der Art der Her­ stellung der Kupplung abhängt.

Um das Ringventil-Betätigungsglied 305 gegenüber der inne­ ren Umfangswand 355 in der zentralen Bohrung 306 abzudich­ ten, ist eine ringförmige Dichtung 316 an der Schulter 317 in der zentralen Bohrung positioniert. Bei der ersten bevorzug­ ten Ausführungsform ist die ringförmige Dichtung 316 eine radiale Metalldichtung mit einem Hohlraum, der auf den Fluiddruck in der Kupplung anspricht, in dem die radiale Metalldichtung zwangsweise sich radial nach außen gegen das Ringventil-Betätigungsglied ausdehnt. Es können jedoch auch andere Dichtungseinrichtungen, bestehend aus elastomeren Dichtungen und O-Ringen verwendet werden. In die zentrale Bohrung ist ein Rückhalte-Element 318 eingesetzt, um die Dichtung 316 an der Schulter 317 zu hal­ ten. Das Rückhalteelement kann in die Innenfläche 356 der zentralen Bohrung eingeschraubt oder an der zentralen Boh­ rung mittels eines Sprengringes (nicht dargestellt) be­ festigt sein. In der ersten bevorzugten Ausführungsform wird ein Rückhalte-Sperrglied 321 verwendet, um das Rückhalteelement festzulegen, wobei dieses in die zentrale Bohrung einge­ schraubt ist. Die Gewindegänge 324 befinden sich an der äußeren Umfangsfläche des Rückhalte-Sperrgliedes und der inneren Umfangsfläche 356 der zentralen Bohrung.

In der ersten bevorzugten Ausführungsform des aufnehmenden Elementes wird eine zweite Dichtung 320 zwischen dem Dich­ tungs-Rückhalteelement 318 und dem Ringventil-Betätigungs­ glied 305 verwendet. Die Dichtung 320 ist vorzugsweise eine elastomere Dichtung mit einer Schwalbenschwanzform, die verhindert, daß die Dichtung 320 in die zentrale Bohrung 306 des aufnehmenden Elementes gesaugt wird, und zwar in­ folge eines Vakuums oder niedrigen inneren Druckes, der auf die Dichtung 320 wirkt, wenn das vorstehende Element und das aufnehmende Element entkuppelt werden. Die Dichtung 320 hat einen Schwalbenschwanz, der mit der Fläche 325 des Rückhalteelementes 318 und der Fläche 326 des Rückhalte- Sperrgliedes 321 zusammenpaßt.

In der Fig. 5 ist außerdem eine Dichtung 319 dargestellt, die eine elastomere Dichtung oder ein O-Ring sein kann und die auf der Schulter 322 in der zentralen Bohrung des auf­ nehmenden Elementes positioniert ist. Die Schulter 322 dient ebenfalls zur axialen Positionierung des Rückhalte­ elementes 318, sodaß die Dichtung 316 durch den axialen Druck vorbelastet werden kann. Dieser axiale Druck wird die Dichtung 316 dazu zwingen, sich radial auszudehnen, um gegenüber der Umfangsfläche 356 der zentralen Bohrung 306 und dem Ringventil-Betätigungsglied 305 abzudichten.

In der Fig. 5 ist weiterhin ein Ringkanal 323 oder Abzug dargestellt, der zwischen der Aufnahmekammer 314 und der Außenfläche des Körpers des aufnehmenden Elementes eine Verbindung schafft. Dieser Abzugskanal 323 funktioniert auf die gleiche Art und Weise wie der bei den Kupplungen wie in den Fig. 1 und 2 dargestellte beschriebene Abzugskanal.

In der Fig. 5 ist desweiteren ein Dich­ tungsrückhalteglied 327 in die Aufnahmekammer 314 des auf­ nehmenden Elementes in die Nähe der Schulter 328 einge­ setzt. Das Dichtungs-Rückhalteglied 327 hat ein erstes Ende 360, ein zweites Ende 359, eine Außenfläche 361 und eine Innenfläche 362. Das Dichtungs-Rückhalteglied 327 ist so aufgebaut, daß ein Paar Dichtungen 333 und 335 positioniert werden kann. Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen 333 und 335 radiale Metalldichtungen mit Hohl­ räumen, die durch Druck betätigt werden, sodaß die Dichtung zwangsweise sich in Abhängigkeit von dem Fluiddruck an der Kupplung radial ausdehnt. Bei der ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist die Dich­ tung 333 in einer Dichtungsnut 334 in dem Dichtungs-Rück­ halteglied 327 positioniert. Die Dichtung 333 bildet eine fluiddichte Dichtung zwischen der Innenfläche 362 des zwei­ ten Endes 359 des Dichtungs-Rückhaltegliedes 327 und der zylindrischen Sondenwand 203 des vorstehenden Elementes, wenn das vorstehende Element in die Aufnahmekammer 314 eingesetzt wird. Die Dichtung 335 bildet eine Dichtung zwi­ schen der Außenfläche 361 des zweiten Endes 359 des Dich­ tungs-Rückhaltegliedes 327 und der Wand 357 der Aufnah­ mekammer 314. Die Dichtung 335 ist in der Dichtungsnut 336 in dem Dichtungs-Rückhalteglied 327 positioniert.

Bei der in der Fig. 5 ge­ zeigten Ausführungsform sind die Dichtungen 333 und 335 axial zwischen dem ersten Ende 360 des Dichtungs-Rück­ haltegliedes 327 und dem Rückhalteglied 337 angeord­ net. Das Rückhalteglied 337 hat eine radiale Öff­ nung 338, die sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt. Wenn das Rückhalteglied 337 in die Aufnahmekammer 314 eingesetzt wird, sind die radiale Öffnung 338 und der zweite radiale Fluidkanal 310 des aufnehmenden Elementes so positioniert, daß durch diese eine Fluidübertragung durchgeführt werden kann. Das Rückhalteglied 337 kann einen Schlitz aufweisen, sodaß Veränderungen in der axialen Position des Rückhalteglieds die Fluidkommunikation zwischen Fluidkanal 310 und Öffnung 338 nicht verhindern.

Bei der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist eine Dichtung 329 zwischen der Schulter 328 und dem zweiten Ende 359 des Dichtungs-Rückhaltegliedes 327 positioniert. Bei dieser Ausführungsform ist die Dichtung 329 eine elastomere Dichtung mit einer Schwalbenschwanzform. Die Fläche 330 der Schulter 328 und die Fläche 331 des Rückhaltegliedes 327 bilden eine schwalbenschwanzförmige Aufnahme der Dichtung 329. Somit wird verhindert, daß die Dichtung 329 in die Aufnahmekammer 314 implodiert, wenn das vorstehende Element aus der Aufnahmekammer herausgezogen wird. Alternativ kann die Dichtung 329 zwischen dem ersten Ende 360 des Dich­ tungs-Rückhaltegliedes 327 und dem Rückhalteglied 337 angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Alternative ist die Dichtung 329 in einem einstückigen Dichtungs-Rückhalteglied an­ statt einem separaten Dichtungs-Rückhalteglied 327 und dem Rückhalte­ glied 337 positioniert. Weiterhin ist in der Fig. 5 eine Dichtung 332 gezeigt, die vorzugsweise eine elastomere Dichtung oder ein O-Ring ist, die zwischen der Außenfläche 361 des Rückhaltegliedes 327 und der Wand 357 der Aufnahmekam­ mer 314 in einer Nut 344 positioniert ist.

Wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, ist das Dichtungs-Rück­ halteglied 339 in die Bohrung des aufnehmenden Elementes in der Nähe des Rückhaltegliedes 337 eingesetzt. Das Rückhalteglied 339 hat ein erstes Ende 363, ein zweites Ende 364, eine Innenfläche 365 und eine Außenfläche. Ein Paar Dichtungen 340 und 342 ist zwischen dem zweiten Ende 364 des Rückhaltegliedes 339 und dem Rückhalteglied 337 angeordnet. Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungen 340 und 342 radiale Metalldichtungen, die in der Kupplung einem Fluiddruck ausgesetzt sind, sodaß sich die Dichtungen in Abhängigkeit von dem Fluiddruck radial nach außen erwei­ tern. Die Dichtung 340 ist in der Nut 341 in der Innenflä­ che 365 des zweiten Endes 364 des Rückhaltegliedes 339 po­ sitioniert, während die Dichtung 342 in der Nut 343 an der Außenfläche des zweiten Endes 364 des Rückhaltegliedes 339 positioniert ist. Die Dichtung 340 bildet eine Dichtung zwischen dem Dichtungs- Rückhalteglied 339 und dem vorstehenden Element, während die Dichtung 342 eine Dichtung zwischen dem Dichtungs-Rück­ halteglied 339 und der Wand 357 der Aufnahmekammer bildet.

Wie in der Fig. 5 dargestellt, befindet sich ein Satz Dichtungen 333 und 335 am innenliegenden Ende gegenüber dem radialen Fluidkanal 310 der Aufnahmekammer des aufnehmenden Elementes, während der zweite Satz Dichtungen 340 und 342 an dem außenliegenden Ende der Aufnahmekammer bezogen auf den radialen Fluidkanal 310 angeordnet ist. Obwohl die spe­ zifische Anordnung der Dichtungs-Rückhalteglieder variiert werden kann, dient jeder Satz Dichtungen dazu, die radialen Fluidkanäle zwischen den vorstehenden und aufnehmenden Ele­ menten abzudichten.

Bei der Ausführungsform wie in der Fig. 5 dargestellt, ist die Dichtung 347 zwischen der Innenfläche 365 des ersten Endes 363 des Rückhaltegliedes 339 und dem Rückhalte-Sperr­ glied 349 angeordnet. Die Dichtung 347 ist vorzugsweise eine elastomere Dichtung mit einer Schwalbenschwanzform, die eine Schwalbenschwanzverbindung mit der Fläche 348 des Rückhaltegliedes 339 und der Fläche 350 des Rückhalte- Sperrgliedes 349 bildet. Somit ist die Dichtung 347 vor Im­ plosion in die zentrale Bohrung geschützt. Die Dichtung kann jedoch weggelassen sein oder durch einen elastomeren O-Ring ersetzt sein.

Das Rückhalte-Sperrglied 349 kann, wie in der Fig. 5 dar­ gestellt, in das aufnehmende Element eingeschraubt sein, wobei die Schraubengänge 351 an der äußeren Umfangsfläche des Rückhalte-Sperrgliedes 349 und an der inneren Umfangs­ fläche 357 der Aufnahmekammer 314 angeordnet sind. Alterna­ tiv kann das Rückhalte-Sperrglied durch Verschrauben oder auf andere Art und Weise an der Außenfläche des Körpers des aufnehmenden Teiles befestigt sein, oder kann durch einen Sprengring oder eine andere Einrichtung zum Sichern des Dichtungsrückhaltegliedes in der Aufnahmekammer 314 ersetzt sein. Das Rückhalte-Sperrglied 349 liegt an der Schulter 352 in der Aufnahmekammer an, sodaß das Ausmaß der axialen Vorlast auf die Metalldichtungen bekannt ist.

Eine Dichtung 345, die vorzugsweise eine elastomere Dich­ tung oder ein O-Ring ist, ist in der Nut 346 im Dichtungs- Rückhalteglied 339 angeordnet und bildet zwischen dem Rück­ halteglied 339 und der Wand 357 der Aufnahmekammer 314 eine Dichtung. Auf ähnliche Art und Weise ist eine elastomere Dichtung 332 in der Nut 344 in dem Dichtungs-Rückhalteglied 327 angeordnet.

Wenn das vorstehende Element 200 in die Aufnahmekammer 314 des aufnehmenden Elementes eingesetzt wird, nähert sich die Sondenstirnfläche des vorstehenden Elementes der Schulter 353 in der Aufnahmekammer. Die Ringventil-Betätigungsglie­ der 305 und 210 gelangen miteinander in Kontakt, um die Ringventile zu öffnen. In dieser Position sind die radialen Kanäle 204 im vorstehenden Element, die radialen Öffnungen 338 in Rückhalteglied 337 und die radialen Kanäle 310 im aufnehmenden Element miteinander fluchtend. In dieser Position, wenn die Ventile offen sind, kann eine Fluidkom­ munikation zwischen den Elementen errichtet werden, ohne daß irgendein Druck auf die Sondenstirnfläche 205 des vor­ stehenden Elementes ausgeübt wird, oder irgendein Druck die Elemente zwangsweise voneinander trennt.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Teils des aufnehmenden Elementes in Übereinstimmung mit der vorlie­ genden Erfindung, bei dem nur ein Viertelabschnitt der Dichtungen und der Dichtungs-Rückhalteglieder in dem aufnehmenden Element gezeigt wird. Das aufnehmende Element 400 hat einen Körper 401, ein Ringventil-Betätigungsglied 402 und die Aufnahmekammer 403. Diese Bestandteile sind in der Fig. 6 nicht vollständig dargestellt, jedoch identisch mit denen, wie sie anhand der ersten Ausführungsform gemäß der Fig. 5 beschrieben sind. Ebenfalls in der Fig. 6 dargestellt ist ein in Längsrichtung sich erstreckender Fluidkanal 404 und ein radialer Fluidkanal 405 zwischen dem in Längsrichtung sich erstreckenden Fluidkanal 404 und der Aufnahmekammer 403. An dem einen Ende des in Längsrichtung sich erstrec­ kenden Fluidkanals ist außerdem ein Stöpsel 406 darge­ stellt.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 6 ist ein Dich­ tungs-Rückhalteglied 410 zwischen dem Ringventil-Betäti­ gungsglied 402 und der zentralen Bohrung in der Nähe der Schulter 409 des aufnehmenden Elementes positioniert. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, kann das Dichtungs-Rückhalteglied 410 in die Wand 431 in der zentralen Bohrung eingeschraubt sein, und zwar mittels Schraubgängen 411 oder auf sonstige Weise in der zentralen Bohrung des aufnehmenden Teils befestigt sein.

Bei der in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist ein Paar Dichtungen 413 und 415 an der Schulter 417 in der Auf­ nahmekammer 403 des aufnehmenden Elementes positioniert. Das Dichtungs-Rückhalteglied 412 hat ein erstes Ende, ein zweites Ende 436, eine Innenfläche 437 und eine Außenfläche 438. Das Dichtungs-Rückhalteglied 412 ist in die Aufnahmekammer 403 eingesetzt und mit einer Dichtungsnut 414 für die Dichtung 413 und einer Dichtungsnut 416 für die Dichtung 415 versehen. Diese Nuten sind am zweiten Ende 436 des Rückhaltegliedes angeordnet. Die Dichtungen 413 und 415 sind radiale Metalldichtungen. Die Dichtung 413 wirkt dichtend mit der Innenfläche 437 des Rückhaltegliedes 412 und der zylindrischen Sondenwand 203 des aufnehmenden Ele­ mentes zusammen, wenn das vorstehende Element in die Auf­ nahmekammer 403 eingesetzt wird. Die Dichtung 415 wirkt mit der Außenumfangsfläche 438 des Rückhaltegliedes 412 und der Wand 432 der Aufnahmekammer zusammen.

Das Rückhalteglied 412 hat eine radiale Fluidöffnung 418, die mit dem radialen Fluidkanal 405 in dem auf­ nehmenden Element fluchtet, wenn das Rückhalteglied 412 in die Aufnahmekammer in der Nähe der Schulter 417 eingesetzt ist.

Der erste Satz der Dichtungen 413 und 415 ist an der innen­ liegenden Seite der Aufnahmekammer in der Nähe der radialen Fluidöffnung 418 gelegen. Ein zweiter Satz Dichtungen 419 und 421 ist am äußeren Ende der Aufnahmekammer in der Nähe der radialen Fluidöffnung 418 gelegen. Die Dichtungen 419 und 421 sind druckbetätigte radiale Metalldichtungen.

Die Dichtung 419 ist in der Dichtungsnut 420 positioniert und bildet eine Dichtung mit der Innenum­ fangsfläche 437 des ersten Endes des Dichtungs-Rückhal­ tegliedes 412 und der zylindrischen Sondenwand 203 des vor­ stehenden Elementes. Die Dichtung 421 ist in der Dichtungs­ nut 422 positioniert und erzeugt eine Dichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche 438 des ersten Endes des Dich­ tungs-Rückhaltegliedes 412 und der Wand 432 der Aufnahme­ kammer 403.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist ein Rück­ halte-Sperrglied 423 als nächstes in die Aufnahmekammer 403 eingesetzt. Das Rückhalte-Sperrglied 423 umfaßt Gewinde­ gänge 428 an seinem Außenumfang, um in die Aufnahmekammer­ wand eingeschraubt werden zu können. Das Rückhalte-Sperr­ glied 423 sichert das Dichtungs-Rückhalteglied 412 in der zentralen Bohrung. Das Rückhalte-Sperrglied 423 kann einge­ schraubt oder auf andere Art und Weise an der Außenfläche des aufnehmenden Elementes befestigt sein, oder kann durch einen Rückhalte-Sprengring ersetzt sein.

Eine Dichtung 424 ist am Außenumfang des Rückhalte-Sperr­ gliedes 423 positioniert und die Dichtung 424 ist in einer Nut 425 positioniert. Wie ebenfalls in der Fig. 6 darge­ stellt, ist eine Dichtung 426 in einer Nut 427 am Innenum­ fang des Rückhalte-Sperrgliedes positioniert. Diese Dichtungen sind vorzugsweise elastomere Dichtungen oder O- Ringe.

Zur axialen Positionierung des Rückhalte-Sperrgliedes 423 in der Aufnahmekammer hat die Aufnahmekammer eine Schulter 429 und das Rückhalte-Sperrglied hat eine passende Schulter 430.

Wie ebenfalls in der Fig. 6 dargestellt, ist eine Dichtung 407 in einer Nut 408 der Aufnahmekammer 403, um zwischen der Aufnahmekam­ merwand 433 und der äußeren zylindrischen Fläche 203 des vorstehenden Elementes eine Dichtung zu bilden.

Das vorstehende Element, wie vorstehend anhand der Fig. 4 beschrieben, kann zusammen mit dem aufnehmenden Element 400, wie in der Fig. 6 dargestellt, verwendet werden. Wenn das vorstehende Element 200 in die Aufnahmekammer 403 des aufnehmenden Elementes eingesetzt wird, erstreckt sich das vorstehende Element durch das Rückhalte-Sperrglied 423, die Dichtungen 419 und 413 und das Dichtungs-Rückhalteglied 412. Die Innenkanten der Dichtungen 413 und 419 stehen mit der Umfangsfläche des vorstehenden Elementes in einem dichtenden Eingriff und dieser wird errichtet, bevor der gegenseitige Eingriff der Ventil-Betätigungsglieder 402 und 210 erfolgt. Daher erzeu­ gen die Dichtungen 413 und 419 eine Fluiddichtung zwischen dem vorstehenden Element und dem Dichtungs-Rückhalteglied 412, bevor zwischen den Elementen eine Fluidkommunikation errichtet ist. Auch die Dichtungen 415 und 421 erzeugen eine Fluiddichtung zwischen dem Dichtungs-Rückhalteglied 412 und der Aufnahmekammer-Wand 432 bevor eine Fluidkommu­ nikation zwischen den Elementen erfolgt. Wenn eine Kupp­ lung, bei der das aufnehmende Element gemäß der Fig. 6 verwendet wird, zusammengesetzt und unter Druck gesetzt wird, wird zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element eine Fluidkommunikation über die radialen Kanäle 405 in dem aufnehmenden Element, der Öffnung 418 in dem Rückhalteglied, und den radialen Fluidkanal 204 in dem vor­ stehenden Element errichtet. Wenn dieser Fluidweg errichtet ist, wird der Fluiddruck auf die Hohlräume in den Dichtun­ gen 413, 415, 419 und 421 übertragen. Die Dichtungen werden daher unter Druck gesetzt. Der Fluiddruck in den Hohlräumen wird die Innenkanten und die Außenkanten der Dichtungen zwangsweise radial bewegen, wodurch die Dichtungen zwangs­ weise sich radial ausdehnen, um ihre Außendurchmesser zu vergrößern und ihre Innendurchmesser zu verkleinern. Der Dichtungseffekt wird durch die Anwesenheit des Fluiddruckes in der Kupplung verbessert.

Wenn auf ähnliche Art und Weise eine Kupplung unter Verwen­ dung des aufnehmenden Elementes, wie in der Fig. 5 darge­ stellt, zusammengesetzt und unter Druck gesetzt wird, wird eine Fluidkommunikation zwischen dem vorstehenden und dem aufnehmenden Element durch die radialen Kanäle 310 in dem aufnehmenden Element, der Öffnung 338 in dem Dichtungs- Rückhalteglied und den radialen Fluidkanal 204 in dem vor­ stehenden Element errichtet. Dieser Fluidweg überträgt den Fluiddruck auf die Hohlräume in den Dichtungen 333, 335, 340 und 342, wodurch der Dichtungseffekt verbessert wird.

Claims (15)

1. Kupplung mit:

• a) Einem vorstehenden Element (200) mit einer Führungsfläche (205), einer zen­ tralen Bohrung (206), einem Fluidkanal (204), der sich radial von der zentralen Bohrung zu einer außenliegenden Seitenfläche (203) des vorstehenden Elementes erstreckt, und einer ersten Ventileinrichtung (207) zum Steuern des Fluidstroms zwischen der zentralen Boh­ rung und dem Fluidkanal;
• b) Einem aufnehmenden Element (400) mit einer Aufnahmekammer (403) zum Aufnehmen des vorstehenden Elementes, einer zentralen Bohrung (306), einem Fluidkanal mit einem ersten Abschnitt (308), der sich radial von der zentralen Bohrung aus erstreckt, einem zweiten Abschnitt (405), der sich radial von der Aufnahmekammer ausgehend er­ streckt, und einem in Längsrichtung liegenden Abschnitt (404), der dien ersten und den zweiten radialen Abschnitt schneidet, wobei das aufnehmende Element eine zweite Ventil­ einrichtung (302) aufweist, um den Fluidstrom zwischen der zentralen Bohrung und dem Fluidkanal in dem aufnehmenden Element zu steuern;
• c) einem ersten Dichtungs-Rückhalteglied (412), das in die Aufnahmekammer einsetzbar ist, wobei das Dichtungs-Rückhalteglied eine Öffnung (418) aufweist, durch welche das Fluid zwischen den Fluidkanälen in dem vorstehenden und aufnehmenden Element miteinander in Verbindung steht.
• d) ein erstes Paar radialer Metalldichtungen (415, 421), die in der Aufnahmekam­ mer (403) angeordnet sind, wobei jeweils eine Dichtung auf jeder Seite der Kanäle (405, 418, 204) liegt, um gegenüber der Aufnahmekammer (403) und dem ersten Dichtungs- Rückhalteglied (412) abzudichten; und
• e) einem zweiten Paar radialer Metalldichtungen (413, 419), die in der Aufnahme­ kammer angeordnet sind, wobei jeweils eine Dichtung auf jeder Seite der Fluidkanäle (405, 418, 204) angeordnet ist, um gegenüber den ersten Dichtungs-Rückhaltegliedern (412) und der äußeren Seitenfläche (203) des vorstehenden Elementes abzudichten.

2. Kupplung nach Anspruch 1, wobei das erste Paar von radialen Dichtungen (415, 421) und das zweite Paar von radialen Dichtungen (413, 419) aus Metalldichtungen beste­ hen, die Hohlräume aufweisen, welche mit dem Fluid in der Kupplung in Verbindung ste­ hen.

3. Kupplung nach Anspruch 1, daß sie zusätzlich ein Rückhalte-Sperrglied (423) aufweist, welches in das aufnehmende Element (400) eingreift, um das Dichtungs- Rückhalteglied (412) in der Aufnahmekammer festzulegen.

4. Kupplung nach Anspruch 3, wobei das Rückhalte-Sperrglied (423) eine mit Ge­ winde versehene äußere Umfangsfläche hat und die zentrale Bohrung des Auf­ nahmeelementes eine mit Gewindegängen (428) versehene innere Umfangsfläche (432) aufweist.

5. Kupplung nach Anspruch 1, welche ferner eine ringförmige Schwalbenschwanz­ dichtung (329) aufweist, die eine Schwalbenschwanzpassung mit dem Rückhalteglied (412) aufweist.

6. Kupplung nach Anspruch 1, daß sie ferner einen Abzugskanal (323), der sich zwi­ schen Aufnahmekammer (403) und der Außenfläche des Aufnahmeelementes erstreckt.

7. Kupplung nach Anspruch 6, daß sie ferner aufweist eine Dichtung zum Dichten des Abzugskanals (323) gegen Fluidfluß in die Aufnahmekammer.

8. Kupplung nach Anspruch 1, daß sie ferner eine erste Nut (416) an der Außenflä­ che (438) des Rückhalteglieds aufweist und eine zweite Nut (422) an der Außenfläche (438) des Rück­ halteglieds, und wobei das erste Paar von radialen Dichtungen (415, 421) in der ersten und zweiten Nut aufnehmbar ist.

9. Kupplung nach Anspruch 1, welche ferner aufweist eine erste Nut (414) an der Innenfläche (437) des Rückhalteglieds und eine zweite Nut (420) an der Innenfläche (437) des Rück­ halteglieds, und wobei das zweite Paar der radialen Dichtungen (413, 419) in der ersten und zweiten Nut positionierbar ist.

10. Kupplung nach Anspruch 1, welche ferner aufweist ein Tellerventil (302) und ei­ nen Ventilsitz (304) in der zentralen Bohrung (306) des Aufnahmeelementes, um eine Flu­ idkommunikation zwischen der zentralen Bohrung des Aufnahmeelementes und der Fluid­ passage im Aufnahmeelement zu steueren, wobei das Tellerventil in einer normalerweise geschlossene Position gegen den Ventilsitz vorgespannt ist.

11. Kupplung nach Anspruch 10, daß sie ferner aufweist ein Ventilbetätigungsglied (305), das in der Zentralbohrung des Aufnahmeelemtes leitfähig untergebracht ist, um das Teller­ ventil in die offene Position zu zwingen.

12. Kupplung nach Anspruch 11, daß sie ferner einen Flansch (312) am Ventilbetätigungsglied (305) aufweist.

13. Kupplung nach Anspruch 1, welche ferner ein Tellerventil (207) und einen Ventil­ sitz (209) in der zentralen Bohrung (206) des Einsteckelementes aufweist, um die Fluid­ kommunikation zwischen der zentralen Bohrung und des Einsteckelementes und der Fluid­ passage im Einsteckelement zu steuern, wobei das Tellerventil in eine normalerweise geschlossene Position gegen den Ventilsitz vorgespannt ist.

14. Kupplung nach Anspruch 13, ferner mit einem Ventilbetätigungsglied (210), das in der Zentralbohrung des Einsteckelementes leitfähig untergebracht ist, um das Tellerventil in die offene Position zu zwingen.

15. Kupplung nach Anspruch 14, ferner mit einem Flansch (212) auf dem Ventilbetä­ tigungsglied (210).