DE69310776T2

DE69310776T2 - Abdichtendes verbindungssystem mit angeordneten drehelementen unter spannung

Info

Publication number: DE69310776T2
Application number: DE69310776T
Authority: DE
Inventors: Ole Hjertholm
Original assignee: Framo Engineering AS
Current assignee: Framo Engineering AS
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: WO1995007431A1; US5658018A; ATE153116T1; JPH09502248A; BR9307852A; EP0723641A1; EP0723641B1; AU6545394A; CA2168541A1; DE69310776D1; ES2103127T3

Description

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem System zum Erzeugen einer dichtenden Verbindung in einer Rohrleitung zwischen einem ersten und einem zweiten Verbindungsbauteil, die axial aufeinandertreffen, das umfaßt einen elastisch nachgebenden Dichtring, bevorzugt einen metallischen Dichtring mit im wesentlichen kegelstumpfförmigem Querschnitt&sub1; der in einer Nut aufgenommen ist, die angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Anschlagflächen und einer Innenfläche dieser Verbindungsbauteile und die festgelegt ist durch eine zugeordnete kreisförmige Vertiefung in einem zugeordneten dieser Verbindungsbauteile, und weiter umfaßt eine kreisförmige Serie von drehbaren Spannelementen, die um eine zugeordnete Drehachse (15a) in dem ersten Verbindungsbauteil drehbar sind, sowie eine Betätigungseinrichtung, z.B. einen Schieber, der in dem ersten Verbindungsbauteil beweglich ist und geeignet ist für ein Einstellen der Spannelemente zwischen einer inaktiven Stellung und einer aktiven Verriegelstellung , in der die Verbindungsbauteile gegeneinander verriegelt sind, und weiter geeignet ist, eine axiale Vorspannkraft zwischen den axial aneinanderstoßenden Verbindungsbauteilen über den Dichtring und die radialen Anlageflächen zu erzeugen, wobei die Spannelemente an ihrer einen Seite mit einem Spannbereich versehen sind, der zusammenwirkt mit einem Anschlag in oder an dem zweiten Verbindungsbauteil , und an ihrer zweiten Seite versehen sind mit einer Rückenfläche, die zusammenwirkt mit dieser Betätigungseinrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung eines Systems wie in der NO 167 474 dargestellt. In dieser Veröffentlichung wird ein System gezeigt, in der ein Dichtring aus sich elastisch verformendem Metall (Stahl) verwendet wird, der bereitgestellt wird, um außergewöhnlich hohe Lasten auf den Dichtring zu übertragen. In praktischen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es angemessen, aber nicht notwendig, daß der Dichtring korrespondierend wie in dieser Veröffentlichung beschrieben ausgebildet ist.
In bekannten Systemen der in der Einleitung genannten Art sind die Verbindungsbauteile, und besonders das, das die Spanneinrichtung trägt, notwendigerweise mit einem relativ großen Außendurchmesser konstruiert. Es besteht ein allgemeiner Bedarf für Verbindungsbauteile, die in radialer Richtung möglichst wenig Platz benötigen, aber dieser Bedarf ist besonders groß, wenn das System verwendet wird an Stellen, bei den der zur Verfügung stehende Platz recht begrenzt ist, insbesondere im Inneren von Rohrleitungen oder ähnlichen Leitungen.
Entsprechend der Erfindung ist die erste und wichtigste Aufgabe ein System, in dem die Verbindungsbauteile, besonders der die Spanneinrichtung tragende Verbindungsbauteil, mit minimaler radialer Ausdehnung konstruiert werden können, aber bevorzugt auch mit minimaler axialer Ausdehnung. Das Ziel ist insbesondere, eine Lösung zu erreichen, bei der der Spannabschnitt der Spanneinrichtung innerhalb eines relativ eingeschränkten Arbeitsbereichs bewegt werden kann. In anderen Worten ist das Ziel ein System, das besonders eine geeignete Spanneinrichtung aufweist, die eine einfache und solide Konstruktion aufweist und zusätzlich eine verläßliche und effektive Betriebsweise.
Durch die Verwendung einer drehbaren Spanneinrichtung, wie Hebel oder Finger, die an sich bekannt ist, kann eine kompaktere Konstruktion erreicht werden.
In der GB-A-1 362 093 ist eine Leitungsverbinder dargestellt, in dem ein erstes Element des Verbinders mit einer Vielzahl von drehbar angebrachten Hebeln für die Verbindung mit einer Ringnut eines zweiten Elements des Verbinders bereitgestellt ist. Dieses erste Element des Verbinders weist ein axial bewegliches Kontrollglied für die gemeinsame Kontrolle der Drehbewegung der Hebel auf. Das Kontrollglied ist verbunden mit einem mechanisch betriebenen Betätiger mittels einer Reihe von Verbindungsstangen, um die axiale Bewegung des Kontrollglieds bereitzustellen.
Entsprechend werden alle Hebel von einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung über ein gemeinsames Kontrollglied betätigt, aber nicht notwendigerweise mit demselben Drehmoment an jedem Hebel. Dies bedeutet, daß die auf das erste Element des Leitungsverbinders von dem Kontrollglied über die Hebel auf die Ringnut des zweiten Elements des Leitungsverbinders in der Praxis von Hebel zu Hebel beträchtlich abweichen kann und eine ungleichmäßige Belastung an der Dichtstelle erzeugen känn. Während der Übertragung hoher Kräfte von der Betätigungseinrichtung kann dies Schaden an den Verbindungsstangen und den Hebeln hervorrufen und/oder einen ungleichmäßigen Dichteffekt zwischen den Elementen des Verbinders.
In der GB-A-2 182 744 wird ein über Fernbedienung kontrollierter unterseeischer Verbinder vorgeschlagen zur Verwendung in Systemen zur Ölproduktion. Die Bestandteile des Verbinders können miteinander verriegelt werden mit Hilfe eines Fingerrings und eines gemeinsamen Betätigungsrings für die Finger. Der Betätigungsring wird kontrolliert in der axialen Richtung des Verbinders unter Anwendung einer hydraulischen Betätigung. Der Betätigungsring umfaßt einen Bewegungsring und eine kreisförmige Rückhalteeinrichtung in Kontakt mit dem Bewegungsring und angeordnet gegen die Finger des Fingerrings. Der Betätigungsring stellt eine gemeinsame Druckquelle bereit und kann in diesem Sinne hydraulisch betätigt werden. In der Praxis kann die gemeinsame Last von dem gemeinsamen Kontrollelement dazu führen, daß die Finger individuell unterschiedliche Lasten auf die kreisförmige Rückhalteeinrichtung aufbringen. Während der Übertragung großer Kräfte von der Betätigungseinrichtung auf diese Weise kann dies, wie oben erwähnt, Schäden an den Hebeln hervorrufen und/oder einen ungleichmäßigen Dichteffekt zwischen den Elementen des Verbinders bewirken.
In der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe, eine noch kompaktere Konstruktion zu erreichen und in diesem Zusammenhang auch diesen möglichen Schaden an den lastübertragenden Bauteilen zu verhindern und entsprechend eine gleichmäßig verteilte Dichtkraft auf dem Dichtring zwischen den Bauteilen des Verbinders sicherzustellen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannelement betätigbar ist über ein eigenes Betatigungselement, das beauf schlagt wird mit einem einstellbaren Druck von einer gemeinsamen Druckquelle, wobei jede dieser Betatigungseinrichtungen einen einen Kolben ausbildenden Schieber oder einen in einem zugeordneten Kolben angeordneten Schieber für jedes der Spannelement aufweist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine gleichmäßig verteilte Dichtkraft auf dem Dichtring erreicht durch eine Verschiebung einer Anzahl von Schiebern, von denen jeder mit demselben Druckfluid beauf schlagt wird. Durch die Verwendung von verdrehbaren Spannelementen, die individuell durch einen axial beweglichen Schieber betatigt werden, hat man die Möglichkeit, den Bewegungsbereich der Spannelemente und damit die Abmessungen der Bauteile der Verbindung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung zu begrenzen. Genauer gesagt kann der Spannbereich der Spannelemente erneut eingestellt werden von einer der inaktiven zur aktiven Stellung innerhalb eines begrenzten Arbeitsbereichs, während gleichzeitig die Spannelemente in einer kompakten Konstruktion mit relativ kleinen Abmessungen ausgelegt werden können. Dies bringt mit sich die Möglichkeit, den Spannbereich der Spannelemente erneut einzustellen über eine Schwenkbewegung von einer inaktiven Stellung, in der die Bauteile der Verbinders ungehindert aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können, in eine aktive Stellung, in der Bauteile des Verbinders sich in stützender Anlage aneinander befinden, bereit für die Übertragung einer Vorspannkraft zwischen den verbundenen Bauteilen. Weiter bringt dies mit sich, daß, wenn die Bauteile der Verbindung sich praktisch in stützender Anlage aneinander befinden in ihren aktiven Eingriffsstellungen, die Vorspannkraft getrennt übertragen werden kann zwischen den verbundenen Bauteilen, fast ohne Bewegung oder nur mit minimaler Bewegung der Spannelemente gegenüber den verbundenen Bauteilen, indem die durch jeden getrennten Schieber aufgebrachte Last erhöht wird.
Ein anderer wichtiger Effekt, der durch das oben genannte charakteristische Merkmal der Erfindung erreicht wird, ist, daß man sicherstellen kann, daß die Last von den Spannelementen in Richtung des zweiten, inneren Verbindungsbauteils hauptsächlich in axialer Richtung des Verbindungsbauteils auftreten kann und ohne oder nur mit minimaler Belastung in radialer Richtung zu dem zweiten, unteren Verbindungsbauteil. In anderen Worten hat man die Möglichkeit, große axiale Lasten zwischen den Verbindungsbauteilen zu übertragen innerhalb einer relativ eingeschränkt radial ausgedehnten Zone, indem die Drehachse der Spannelemente relativ nahe an zusammenwirkenden Berührflächen der Bauteile der Verbindung angeordnet wird.
Die vorliegende Erfindung ist weiter dadurch charakterisiert, daß die Spannelemente, zwischen zwei gegenüberliegenden Endflächen, versehen sind an der einen Seite mit dem Spannbereich, der eine zugeordnete Spannfläche aufweist, und auf der diametral gegenüberliegenden Seite versehen sind mit einer Rückenfläche, die mit einer Betatigungseinrichtung zusammenwirkt, die getrennt beweglich ist in dem ersten Verbindungsbauteil, z.B. einem Schiebeventil, zum erneuten Einstellen der Spannelemente zwischen der inaktiven Stellung und der aktiven Stellung, um die Bauteile der Verbindung praktisch miteinander zu verriegeln.
Mittels einer einfachen Einrichtung und auf rasche Weise durch z.B. eine lineare Bewegung des Betatigungselements (das Schiebeventil) und ein begleitendes Verschwenken der Spannelemente, ist es daher in Konsequenz in Übereinstimmung mit der Erfindung möglich, die Spannelemente in der gewünschten Eingriffsstellung zu verriegeln und dadurch die Verbindungsbauteile gegeneinander zu verriegeln. Die Verbindungsbauteile werden dadurch in sicherer Weise gegeneinander verriegelt, unabhängig von der Vorspannkraft und eine wesentliche gegenseitige Bewegung zwischen den Verbindungsbauteilen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung kann vermieden werden.
Hierdurch wird eine Möglichkeit erreicht, die Verbindungsbauteile sofort gegeneinander zu verriegeln, wenn sie gegeneinander in gegenseitige Berührung gedrängt werden, das heißt unabhängig von und ehe die Übertragung der Vorspannkraft zwischen den Verbindungsbauteilen erfolgt. Durch das Durchführen des erneuten Justierens der Spannelemente unabhängig von der Vorspannkraft kann die Vorspanneinrichtung ohne Hindernisse rasch in eine relativ unbelastete Stellung gebracht werden. Indem danach die Übertragung der Vorspannkraft in der verriegelten Stellung der Spannelemente vorgenommen wird, hat man als Konsequenz eine minimale Anforderung für eine Bewegung der Spannelemente während des Transfers der Vorspannkraft, etwas, was seinerseits mit sich bringt, daß man die Spannelemente auf effektive Weise während des Transfers der Vorspannkraft selbst stützen kann.
Indem die Verbindung zwischen den Verbindungsbauteilen weiter inaktiviert wird, das heißt durch ein Zurückziehen der Aktivierungseinrichtung selbst, wird die verriegelte Stellung zwischen den Verbindungsbauteilen aufgehoben, und dies bringt mit sich, daß die Spannelemente ungehindert zurück in die inaktive Startposition geschwenkt werden können, indem einfach die Verbindungsbauteile auseinander gezogen werden.
Die Erfindung ist weiter dadurch charakterisiert, daß jedes Spannelement drehbar in einem Gehäuse in dem ersten Verbindungsbauteil gelagert ist, daß jedes Spannelement der Gehäuses beweglich ist mit eingeschränktem Bewegungsspielraum in dem ersten Verbindungsbauteil in dessen axialer Richtung und daß eine Kraft übertragende Einrichtung, in der Form eines Stumpfes, der in eine Ausnehmung in dem Gehäuse eingefügt werden kann, geeignet ist, eine Vorspannkraft gegen die Spannelemente zu übertragen im wesentlichen in der radialen Richtung der Spannelemente und über den Spannbereich der Spannelemente gegen den Anschlag in dem zweiten Verbindungsbauteil. In anderen Worten ist es nur die Verschiebung des Stumpfes selbst, die eine Bewegung in den Spannelementen erzeugt, und dadurch, daß die Verschiebung stattfindet in einem Bereich zwischen der rückseitigen Oberfläche der Spannelemente und der Spannfläche der Spannelemente, erhält man eine vorteilhafte Kraftübertragung von dem ersten Verbindungsbauteil auf das zweite Verbindungsbauteil über den Anschlag der Spannfläche in dem zweiten Verbindungsbauteil.
Durch das Aufnehmen der Spannelemente in Übereinstimmung mit der Erfindung drehbar angebracht in einem Gehäuse in dem ersten Verbindungsbauteil und das Übertragen der Vorspannkraft von der Kraft übertragenden Einrichtung über den Stumpf in diese Ausnehmung in diesem Gehäuse auf die Spannfläche der Spannelemente, kann ein effektives Stützen der Spannelemente gleichzeitig gesichert werden während des Transfers der Vorspannkraft.
Durch das Kombinieren der Betatigungseinrichtung für das Justieren der Spannelemente in und aus der Verriegelstellung mit einer Betatigungseinrichtung für das Belasten der Kraft übertragenden Einrichtung (der Stumpf) kann auf einfache Weise ein Verriegeln der Verbindungsbauteile gesichert werden mittels eines Einführens und nachfolgend eines axialen Transfers der Vorspannkraft zwischen den Verbindungsbauteilen getrennt voneinander, aber wenn nötig in direkt aufeinanderfolgenden Schritten. Zusätzlich kann der Mechanismus, der die Spannelemente während derer unterschiedlichen Funktionen betätigen soll, also die Verriegelungsfunktion und die Kraft übertragende Funktion, vereinfacht werden.
Es wird bevorzugt, daß jede Kraft übertragende Spannfläche zusammenfällt mit oder im wesentlichen ausgerichtet ist mit eine Ebene durch die Drehachse der Spannelemente. Hierdurch kann man sicherstellen, daß die Spannkraft, die von der Betätigungseinrichtung (den Schrägen) auf die jeweiligen Spannelemente ausgeübt wird, in einer Richtung im wesentlichen radial einwärts gegenüber den Spannelementen, im wesentlichen in axialer Richtung durch den ersten, oberen Verbindungsbauteil übertragen wird und praktisch ausschließlich in axialer Richtung durch den zweiten, unteren Verbindungsbauteil, wobei die entstehende Kraft in diesem Gehäuse in dem ersten, oberen Verbindungsbauteil aufgenommen wird. Diese bevorzugte Lösung erfüllt auch das Erfordernis so weit wie möglich eine kompakte Konstruktion zu erreichen, die die geringsten axialen und radialen Abmessungen aufweist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 zwei zusammenwirkende Verbindungsbauteile in Seitenansicht zeigt, nach einer ersten schematischen Ausführungsform.
Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1 zeigt.
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen ersten Verbindungsbauteil zeigt.
Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten Verbindungsbauteils zeigt.
Die Fig. 5A - 5C im Querschnitt das Kuppeln der Verbindungsbauteile zeigen, dargestellt in drei aufeinander folgenden Phasen des Kuppelns.
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Spannelemente mit zugehörigen Teilen in zusammengebauter Stellung zeigt.
Die Fig. 6A - 6F die in Fig. 6 gezeigten Teile zeigen, einzeln dargestellt, wobei die Spannelemente in Fig. 6E dargestellt sind.
Fig. 7 die Spannelemente perspektivisch aus einem anderen Winkel als Fig. 6E zeigt.
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer Abdeckung zum Bedecken der Spannelemente und deren zugehöriger Teile zeigt.
Fig. 9 in perspektivischer Darstellung eine Betätigungseinrichtung in Form eines Schiebers zeigt.
Fig. 10 in einer Seitenansicht eine alternative Konstruktion einer Koppeleinheit in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt.
Fig. 11 in der Draufsicht von oben ein oberes endseitiges Abdeckungselement der Koppeleinheit nach Fig. 10 zeigt.
Fig. 12 in der Ansicht von unten ein unteres endseitiges Abdeckungselement der Koppeleinheit nach Fig. 10 zeigt.
Fig. 13 die Koppeleinheit teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt zeigt, in einsatzbereitem Zustand.
Die Fig. 14. und 15 in Seitenansicht bzw. Frontansicht eine Betatigungseinrichtung in Form eines Schiebers und einer zugeordneten Kolbenstange zeigen.
Die Fig. 16 und 17 im Vertikaischnitt bzw. in Draufsicht von oben eine Umhüllung für die in Fig. 15 und 16 gezeigte Kolbenstange zeigen.
Fig. 18 das untere endseitige Abdeckungselement nach Fig. 11 von unten zeigt.
Die Fig. 19 und 20 Querschnitt des dargestellten endseitigen Abdeckungselements zeigen, entlang den Linien 19- 19 bzw. 20-20 in Fig. 18.
Fig. 21 eine Seitenansicht des dargestellten endseitigen Abdeckungselements zeigt, entlang der Querschnittslinie 101c.
Fig. 22 zeigt eine Umhüllung in einem Teil des endseitigen Abdeckungselements nach Fig. 18.
Fig. 23 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch einen oberen Verbindungsbauteil.
Fig. 24 zeigt eine Draufsicht auf den oberen Verbindungsbauteil.
Fig. 25 zeigt den oberen Verbindungsbauteil in Draufsicht, wie entsprechend in Fig. 24 gezeigt, bei dem bestimmte Ausnehmungen in Strichlinien dargestellt sind.
Fig. 26 zeigt den oberen Verbindungsbauteil, dargestellt teilweise in der Seitenansicht und teilweise im Vertikaischnitt.
Die Fig., 27 und 28 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Rückansicht einer Abdeckung zum Bedecken eines Spannelements und dessen zugehöriger Bauteile.
Die Fig. 29 und 30 zeigen eine Gehäuse in der Seitenansicht bzw. Rückansicht.
Die Fig. 31 und 32 zeigen ein Seitenelement des Gehäuses, dargestellt in der Rückansicht bzw. der Seitenansicht.
Fig. 33 zeigt eine Endansicht eine Stumpfanschlags.
Die Fig. 34 und 35 zeigen eine Endansicht bzw. eine Seitenansicht eines Stumpfes, der die Kraft übertragende Vorspanneinrichtung der Spannelemente bildet.
Die Fig. 36 und 37 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht von oben auf ein Spannelement nach der Erfindung.
Fig. 38 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 13 mit Details des Schiebers und dessen zugeordneten Spannelements.
Die Fig. 39 und 40 zeigen den zweiten, unteren Verbindungsbauteil dargestellt teilweise in Seitenansicht und Vertikalschnitt bzw. in einer Ansicht von unten.
In den beigefügten Zeichnungen, vgl. insbesondere Fig. 1, sind in einer ersten Ausführungsform, dargestellt in den Fig. 1 - 9, zwei zusammenwirkende Verbindungsbauteile 10 und 11 dargestellt, die einzeln dargestellt sind, also ohne Verbindung zu benachbarten Leitungen und ohne umgebende Wandung. In der Praxis wird allerdings jeder der Verbindungsbauteile stets verbunden sein an einem zugehörigen Ende mit einem zugehörigen, ausgerichtenen Leitungselement oder einem entsprechenden Verbindungsteil, das Teil einer Leitung für ein Gas/Öl-Medium ist, das seinerseits in einer Leitung aufgenommen werden kann. Aus Gründen der Klarheit sind endseitige Abdeckungen in der Konstruktion nach den Fig. 1 - 9 nicht dargestellt, wobei einander gegenüberliegende endseitige Abdeckungen nur in der Ausführungsform nach den Fig. 10 - 40 dargestellt sind.
Die Verbindungsbauteile 10, 11 sind genauer gesagt einsetzbar in Verbindung mit Offshore-Bohrungen und in Verbindung mit Gas- oder Ölleitungen und sind besonders ausgelegt, um unter hohen Drücken des Mediums zu funktionieren, wobei gelegentlich extrem hohe Drücke auftreten.
In den Fig. 3 und 5C sind die Verbindungsbauteile 11, 11 im Detail dargestellt in axialer gegenseitiger Koppelung für den Betrieb. Ein erster, einen Sockel bildender Verbindungsbauteil 10 (vgl. Fig. 5A) formt einen axial stützenden Anschlag gegenüber einem zweiten Verbindungsbauteil 11, das ein Einfügeteil ausbildet, über deren jeweils wechselseitig zusammenwirkende, sich radial erstreckende Anlageflächen 10a bzw. 11a. In den Fig. 3 und 5C ist das einzufügende Bauteil 11 dargestellt in einer vollständig eingeschobenen, verriegelten Stellung in dem Sockelbauteil 10.
Das Abdichten selbst zwischen den Verbindungsbauteilen 10, 11 ist ein spezielles, da die Koppeleinheit so ausgelegt ist, daß sie gelegentlich auftretende extrem hohe Drücke ausgleichen kann. Radial einwärts der Anlagefläche 10a der Verbindungsbauteils 10 (vgl. Fig. 5A) wird eine konische Ausnehmung 12 ausgebildet, die sich nach innen öffnet zur radial am meisten innen liegenden Oberfläche 10b des Verbindungsbauteils 10, während radial einwärts der Anlagefläche 11a der Verbindungsbauteils 11 eine äquivalente, konische Ausnehmung 13 gebildet wird, die sich nach innen öffnet zur radial am meisten innen liegenden Oberfläche 11b des Verbindungsbauteils 11. Zwischen den Ausnehmungen 12 und 13 wird ein elastisch nachgebender metallischer Dichtring 14 (vgl. Fig. 5B und 5C) aufgenommen, der einen trapezförmigen Querschnitt hat. Die Verbindungsbauteile 10, 11 werden daher gegenseitig versiegelt mit einem einzigen Dichtring 14, der nahe bei den Anlagefläche 10a, 11a angeordnet ist.
Um das Dichten durch den elastisch nachgebenden metallischen Dichtring zu sichern, besteht ein Bedarf an einer Vorspannkraft, die über den Dichtring ausgeübt wird. Die Vorspannkraft wird auf eine bestimmte Größe begrenzt (z.B. 20 Tonnen) auf an sich bekannte Art und Weise, wie in der NO 167 474 dargestellt, durch das gegenseitige Anlegen der Verbindungsbauteile 10, 11 aneinander über die Anlageflächen 10a, 11a.
Der Dichtring 14 ist mit einander gegenüberliegenden Klemmfläche 14a und 14b versehen, die Stützanschläge ausbilden gegenüber zugeordneten Gleitflächen 12a und 13a der Ausnehmungen 12, 13. Die Klemmkraft, die auf den Dichtring 14 über die Klemmflächen 14a und 14b aufgebracht wird und bis zu einem gewissen Grad den Dichtring 14 verformen kann, wird festgelegt durch die stützende Anlage zwischen den Anlageflächen 10a, 11a.
Die radial außen liegende kleine Endfläche 14c des Dichtrings ist dargestellt mit einem gewissen radialen Abstand zu den zugehörigen Endflächen 12b und 13b der Ausnehmungen 12, 13, so am Boden der Ausnehmungen 12, 13 eine Kammer gebildet wird, von der der Dichtring aufgenommen werden kann (bei elastischer Verformung das Materials) bei Auftreten extrem hoher Drücke in der Bohrung in den Verbindungsbauteilen 10, 11. Dem Dichtring wird daher erlaubt, wie gefordert in einer Richtung radial auswärts elastisch nachzugeben. Eine derartige Lösung ist weiter in der NO 167 474 dargestellt.
Um eine gleichmäßig verteilte Oberflächenpressung auf dem Dichtring 14 zu erreichen, der dieser Vorspannung unterworfen ist, ist es von großer Bedeutung, daß das gegenseitige Befestigen der Verbindungsbauteile 10, 11 kontrolliert und richtig geschieht. Es ist weiter von großer Bedeutung, daß die Koppeleinheit so weit wie möglich kompakt konstruiert ist, so daß sie sowenig Platz wie möglich in axialer als auch radialer Richtung in der umgebenden Leitung einnimmt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht ist ein erster Verbindungsbauteil 10 versehen mit vier Paaren von einander diametral gegenüberliegenden Spannelementen (Zähnen) 15, die radial einwärts gerichtet sind, mit einem zugehorigen Spannbereich 16 (vgl. Fig. 3), der eine aktive Spannfläche 17 aufweist. Die Spannelemente 15 sind mit einem Abstand von 36º zueinander angeordnet, während zwei einander diametral gegenüberliegende dazwischenliegende Räume 18, 19, die Ausnehmungen in der Koppeleinheit bilden, nicht mit Spannelementen versehen sind.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht ist der verbleibende zweite (untere) Verbindungsbauteil 11 versehen mit einer Ausnehmung 20, die radial auswärts geöffnet ist, mit einer zugeordneten sich radial erstreckenden Stützfläche 22, für die Spannfläche 17 des Spannelements.
In Fig. 5A ist der Spannbereich 16 der Spannelemente 15 gezeigt in einer passiven, zurückgezogenen Stellung des ersten Verbindungsbauteils 10, so daß der zweite, einzufügende einen Vorsprung bildendes Verbindungsbauteil 11 frei eingeschoben werden kann und herausgezogen werden kann aus dem den Sockel bildenden Verbindungsbauteil 10.
In Fig. 5B werden die Verbindunsbauteile 10, 11 axial gegeneinander gedrückt (der Dichtring 14 ist mit unterbrochenen Linien in Fig. 5B dargestellt). Danach werden die Spannelemente 15 wie in Fig. 6E und 7 gezeigt um eine Längsachse 15a verdreht, so daß der Spannbereich 16 der Spannelemente 15 nach innen in die Ausnehmung 20 verdreht wird und so, daß die Spannfläche 17 in Anlage gerät an der Stützfläche 22 des Anschlags 21 des Verbindungsbauteils 11. Die Verdrehung der Spannelemente 15 wird erreicht durch einen Schieber 23, der vertikal nach unten geschoben wird entlang einer rückseitigen Fläche 34 der Spannelemente 15, d.h. auf der gegenüberliegenden Seite der Spannelemente bezogen auf den Spannbereich 16. Wie in Fig. 9 dargestellt ist, ist der Schieber mit einer beidseitig anschrägten und angerundeten Führungskante 23a an seinem unteren, inneren Ende versehen.
In der in Fig. 5C gezeigten Stellung, d.h. nachdem die Spannelemente 15 ihre Verriegelstellung eingenommen haben, wie in Fig. 5B gezeigt, wird eine beträchtliche Klemmkraft A von den Spannelementen 15 ausgeübt und weiter über den Dichtring 14, bis zwischen den Anlageflächen 10a, 11a ein sattes Anliegen erreicht wird. Diese Klemmkraft wird ausgeübt auf die Spannelemente 15 durch den Schieber 23, der dazu nach unten gedrückt wird und einen Stumpf 24 radial einwärts drückt in eine Lücke zwischen den Spannelementen 15 und dem unteren Ende des Verbindungsbauteils 10.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird eine praktische Konstruktion der Spannelemente 15 und der zusammenwirkenden Teile gezeigt für ein erneutes Justieren und Verriegeln der Spannelemente gegenüber dem Verbindungsbauteil 11 und für das Ausüben einer Klemmkraft zwischen den Verbindungsbauteilen 10, 11 über den Spannbereich 16 der Spannelemente 15 und den Anschlag 21 des Verbindungsbauteils 11.
Die Spannelemente 15 (vgl. Fig. 6E und 7) bestehen aus Stahl in solider Ausführung. Wie in Fig. 6 dargestellt ist jedes Spannelement 15 drehbar gelagert aufgenommen in einem Gehäuse 25, das zwei einander gegenüberliegenden Seitenteile 26, 27 (vgl. Fig. 6A und 6B) umfaßt und ein dazwischenliegendes oberes Element 28 (vgl. Fig. 6C), zusammen mit einem dazwischenliegenden unteren Element 29 (Fig. 6D). In einer ersten Konstruktion, wie hier dargestellt, sind die Elemente 26 - 29 zusammen mit den Spannelementen 15 in loser Verbindung aneinander montiert und werden über eine Ausnehmung 38 (Fig. 3) gegenseitig an Ort und Stelle gehalten, die zu diesem Zweck in dem Verbindungsbauteil 10 angeordnet ist. Dadurch hat das Spannelement in einer unbelasteten Ausgangsstellung die Möglichkeit, relativ ungehindert verdreht zu werden zwischen den Elementen 26 - 29 des Gehäuses 25, in und aus der Verriegelstellung des Spannelements wie erforderlich.
Wenn andererseits das Spannelement 15 seine Verriegelstellung eingenommen hat, kann es fest eingeklemmt werden zwischen bestimmten Elementen des Gehäuses (des oberen Elements 28 und des unteren Elements 29) unter der Belastung des Spannelements. Das Spannelement 15 ist drehbar gelagert mit einem runden Sitz, und die Belastung wird von dem Spannelement 15 auf das Gehäuse 25 übertragen über die Drehlager 26a, 28a und 27a, 28a.
In einer zweiten bevorzugten Konstruktion, die weiter nachstehend in der Beschreibung dargestellt wird (vgl. Fig. 29, 30), sind die Elemente untereinander verbunden durch eine Befestigungseinrichtung in Form von Führungsflächen und zugehörigen Führungsstiften in einem entsprechenden Gehäuse.
In zwei einander gegenüberliegenden Endflächen 15b, 15c der Spannelemente 15 werden Lager ausbildende Ausnehmungen 28a gebildet, während die Seitenteile 26, 27 mit entsprechenden Lager ausbildenden Vorsprüngen 26a. 27a versehen sind, die seitlich nach innen in die Ausnehmungen 28a vorstehen (Fig. 6). Das Spannelement 15 ist an einander diametral gegenüberliegenden Flächenbereich mit zylindrisch geformten Oberflächen versehen, also mit einer ersten schmalen Oberfläche 30a und einer zweiten breiten Oberfläche 30b. Die schmale Oberfläche 30a arbeitet zusammen mit und bildet einen Stützanschlag für eine breite zylindrische Oberfläche 31 des oberen Elements 28, während die breite Oberfläche 30b zusammen arbeitet mit und bildet einen Stützanschlag für eine breite zylindrische Oberfläche 32 des unteren Elements 29 und (in Fig. 8 bzw. 9) gegen eine breite zylindrische Oberfläche 33 (Fig. 4) der Ausnehmung 20 des Verbindungsbauteils 11. Auf der einen Seite zwischen den Oberflächen 30, 31 ist das Spannelement 15 versehen mit der Rückenflächen 34, die eine Gleit- und Betätigungsfläche für den Schieber 23 bildet. Auf der anderen Seite zwischen den Oberflächen 30, 31 ist das Spannelement 15 versehen mit einer ersten breiten Oberfläche 36, die konkav angewinkelt ist (Fig. 6) gegenüber einer zweiten schmalen Oberfläche, die die Spannfläche 17 des Spannbereichs 16 bildet. Der Spannbereich 16 ergibt in der Konsequenz als Projektion auf die Fläche 36.
Der Stumpf 24 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, gezeigt eingeschoben in eine Ausnehmung 35 zwischen dem unteren Element 29 und dem Verbindungsbauteil 10.
Das Spannelement 15 mit dem zugehörigen Gehäuse 25 (mit den Einzelteilen 26 - 29) zusammen mit dem Stumpf 24 sind in der Form getrennter Bauteile, die zusammen in eine entsprechende Ausnehmung 38 in dem Verbindungsbauteil 10 eingesetzt werden. Es wird für eine bestimmte Passung zwischen dem Gehäuse 25 und der Ausnehmung 38 gesorgt. Dies wird unter anderem dadurch getan, um eine bereitwillige und ungehinderte Verdrehung des Spannelements aus der in Fig. 5A gezeigten Stellung zu der in Fig. 5B sicherzustellen, d.h. in einer Phase, in der das Spannelement ohne Belastung ist oder nur einer minimalen Belastung unterliegt. In anderen Worten ist das Spannelement 15 bereits justiert in die aktive (Verriegelungs-) Stellung, ehe die Vorspannkraft über das Gehäuse 25 auf das Spannelement 15 aufgebracht wird.
Die Ausnehmung 38 (Fig. 1) ist oben und an den Seiten versehen mit Führungsflächen 38a, 38b, 38c, die sich parallel zueinander erstrecken und im rechten Winkel zu einer länglichen Ebene durch die Verbindungsbauteile 10, 11, d.h. parallel zu der entsprechenden äußeren oberen Oberfläche und den äußeren Seitenflächen des Gehäuses 25. Entlang des Bodens ist die Ausnehmung versehen mit einer Schrägfläche 38d, die diese längliche Ebene unter einem Winkel von ca. 70 schneidet, also äquivalent zu dem Winkel des Stumpfes, während die Bodenfläche 29a des Bodenelements 29 sich im rechten Winkel zu dieser länglichen Ebene erstreckt. Bei Einschieben des Stumpfes 24 in die Lücke zwischen dem Bodenelement 29 des Gehäuses 25 und der Schrägfläche 38d der Ausnehmung 38 in dem Verbindungsbauteil 10 wird das Gehäuse 25 mit dem zugehörigen Spannelement 15 entsprechend nach oben gekeilt, wobei die Oberseite des Gehäuses 25 einen Stützanschlag mit der Oberfläche 38a der Ausnehmung bildet. Radial auswärts gerichtete Seitenkantenflächen (an dem oberen, unteren und den Seitenelementen) des Gehäuses 25 bilden zusammen mit der Rückfläche 24 des Spannelements 15 einen Anschlag gegenüber der Innenfläche 23a des Schiebers 23. Die breite Oberfläche 30b des Spannelements 15 bildet einen Anschlag gegen die Oberfläche 33 der Ausnehmung 20 in dem Verbindungsbauteil 11, und die Spannfläche 17 des Spannelements 15 bildet einen Anschlag gegen die Stützfläche 22 des Anschlags 21. Während des Vorspannens der Spanneinrichtung 15 über den Stumpf 24, wird die Vorspannkraft von dem Stumpf 24 übertragen über das untere Element 29 des Gehäuses 25 auf das Spannelement 15, und über die Lager ausbildenden Vorsprünge 26a, 27a der Endteile 26 bzw. 27. Die Vorspannkraft A von dem Stumpf 24 wird weiter übertragen von dem Spannelement 14 auf den Anschlag 21, während das Spannelement 15 sich anlegt an der Oberfläche 33 der Ausnehmung 20. Der Schieber 23 ist verschieblich in Seitenführungen 39, die definiert werden zwischen einem äußeren Bereich 40 der Ausnehmung 38 und einer Abdeckung 41, wobei die Abdeckung 41 den Schieber 23 während des erneuten Justierens der Spannelemente 115 und während des Einschiebens des Stumpfes 24 in die Lücke zwischen dem Gehäuse 25 und der Bodenseite 38d der Ausnehmung 38 stützt. Es ist in der Ausführungsform nach den Fig. 1 - 9 nicht mehr dargestellt, aber zum Beispiel für die Bewegung des Schiebers 23 von der in Fig. 5A gezeigten Stellung zu der in Fig. 5C gezeigten kann ein Druckmedium verwendet werden und auch für das Aufbringen der Vorspannkraft A, die auf den Stumpf 24 übertragen wird. Eine derartige Ausführungsform ist weiter in der veränderten Konstruktion nach den Fig. 10 - 40 dargestellt.
Durch die Verwendung eines Druckmediums, das für alle zugehörigen Schieber 23 aller dieser acht Spannelemente 15 gemeinsam ist, kann eine gleichmäßige Bewegung aller Schieber 23 garantiert werden und dadurch eine gleichmäßige Bewegung aller Spannelemente zusammen mit einer gleichmäßigen Lastverteilung und einer gleichmäßigen Bewegung aller Stümpfe 24, um dadurch ungleichmäßige Belastungen der unterschiedlichen Spannelemente 15 zu verhindern und um eine ungleichmäßige Belastung des zweiten Verbindungsbauteils 11 gegenüber dem ersten Verbindungsbauteil 10 zu verhindern.
Im folgenden werden weitere Details beschrieben unter Bezugnahme auf einige abgewandelte Konstruktionen der unterschiedlichen Komponenten, die Teil der Koppeleinheit sind. Die modifizierten Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen versehen wie die Komponenten nach den Fig. 1 -9, aber mit einem Zeichen (') versehen, um so die Veränderung deutlich zu machen. Zusätzlich werden neue Bauteile mit Bezugsziffern versehen, die größer sind als "100". Die Veränderungen umfassen keine wesentlichen funktionellen Änderungen gegenüber der Beschreibung der Konstruktion anhand der Fig. 1 - 9.
In Fig. 10 ist eine modifizierte Koppeleinheit 100 dargestellt, die ein oberes, äußeres Verbindungsbauteil 10' mit einem zugehörigen oberen endseitigen Abdeckungselement 101 (vgl. Fig. 11) und ein unteres, inneres Verbindungsbauteil 11' mit einem zugehörigen unteren endseitigen Abdeckungselement 102 (vgl. Fig. 12) umfaßt.
In Fig. 13 ist rechts ein Vertikalschnitt der Koppeleinheit entlang einer Linie 13a-13a gezeigt, wie in Fig. 12 dargestellt, während links ein Vertikalschnitt entlang einer Linie 13b-13b gezeigt ist, wie in Fig. 12 dargestellt. In Fig. 13 sind die Verbindungsbauteile 10', 11' in derselben Stellung wie schematisch dargestellt für die Verbindungsbauteile 10, 11 in Fig. 6.
In Fig. 13 sind eine Mittelbohrung 103a in dem Verbindungsbauteil 10' und eine Mittelbohrung 103b in dem Verbindungsbauteil 11, dargestellt. Die Bohrungen 103a, 103b bilden eine Hauptleitungsverbindung durch die Koppeleinheit 100.
Radial außerhalb der Bohrungen 103a, 103b ist auf einer Seite der Koppeleinheit 100 eine leitungsbildende, sich radial öffnende Ausnehmung 104 ausgebildet, die eine Führung für eine separates Leitungselement (nicht dargestellt) bildet, in einer separaten ersten Hilfskreisverbindung. Die Koppeleinheit 100 und besonders das Verbindungsbauteil 10' mit den zugehörigen Bauteilen sind geeignet, axial entlang des Leitungselements und abhängig von diesem, nicht weiter dargestellten Leitungselements bewegt zu werden, das geeignet ist, in der Ausnehmung 104 aufgenommen zu werden.
Radial außerhalb der Bohrungen 103a, 103b, also diametral gegenüber der Ausnehmung 104, ist die Koppeleinheit 100 versehen mit einem Paar von axial verlaufenden Bohrungen 105a, 105b. Die Bohrung 105a ist hier als Ausnehmung mit U- förmigem Querschnitt dargestellt. In den Bohrungen 105a, 105b sind separate Leitungsverbindungselemente 106, 107 installiert, die Teil einer zweiten Leitung in einer separaten zweiten Hilfskreisverbindung sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die Leitungsverbindungselemente 106, 107 getrennt dargestellt, während sie tatsächlich fest mit dem jeweils zugehörigen Leitungselement verbunden sind. Das eine Leitungsverbindungselement 106 weist einen unteren Kopfabschnitt 106a auf, der in der unteren Ausnehmung/Bohrung 105b aufgenommen ist und einen oberen Stumpfabschnitt 106b, der in der oberen Bohrung 105a aufgenommen ist. Der Kopfabschnitt 106a ist befestigt zwischen einer ringförmigen Stützfläche 10c des Verbindungsbauteils 10' in dem Übergang zwischen den Bohrungen 105a, 105b und einer kreisförmigen Stützfläche 102a der unteren Abdeckung 102. Der Kopfabschnitt 106 a ist über die untere Abdeckung 102 an dem unterem Verbindungsbauteil 11' der Einheit 100 über Befestigungsschrauben 102b befestigt. Oben ist das Verbindungselement 106 mittels eines Schraubgewindes 106c an dem Stumpfabschnitt 106b über eine Mutter 108a und eine Kontermutter 108b befestigt, wobei die Mutter 108a einen Anschlag gegen eine ringförmige Stützfläche 110d des Verbindungsbauteils 10' ausbildet.
Das untere Leitungsverbindungselement 107 wird mit dem Ende nach oben in den unteren Kopfabschnitt 106a des oberen Leitungsverbindungselements 106 geschoben und wird gegenüber diesem abgedichtet durch ein Paar von O-Ringen 109. Mittels des Kopfabschnitts 106a und des Stumpfabschnitts 106b des Leitungsverbindungselements 106 werden die Verbindungsbauteile 10', 11' ausgerichtet und verriegelt in einer festgelegten Winkelstellung zueinander. Bei einer axialen Verschiebung des oberen Verbindungsbauteils 10' der Koppeleinheit 100 in Kontakt mit deren unterem Verbindungsbauteil 11', geführt entlang der ersten Leitung (nicht dargestellt), kann die zweite Leitung der Koppeleinheit 100 akkurat gekoppelt werden durch das Einschieben des Leitungsverbindungselements 107 des Verbindungsbauteils 11' in den unteren Kopfabschnitt 106 a des Leitungsverbindungselements 106.
Es wird eine seitliche Beweglichkeit zwischen den Verbindungselementen 107 und 107 sichergestellt, und es wird eine gewisse axiale freie Bewegung zwischen den Elementen sichergestellt, so daß letztere nicht beeinträchtigt werden durch gelegentliche Bewegungen der Verbindungsbauteile 10, 11 bei dem gelegentlichen Auftreten von extrem hohen Druck im Medium in dem Bohrungen 103a, 103b.
In der in Fig. 13 dargestellten Konstruktion ist der Schieber 23' dargestellt als starr mit einer Kolbenstange 110 verbunden, die einen Kolben 111 aufweist, der in einer zylindrischen Bohrung 112 in dem Verbindungsbauteil 10' aufgenommen ist. Dadurch kann der Schieber 23' in genau kontrollierter Weise bewegt werden mittels eines regelbaren Mediumdrucks. Der Schieber 23' ist versehen mit einer umgedrehten T-förmigen Nut 113 für die Aufnahme eines umgedrehten T-förmigen Vorsprungs 114 auf dem unteren Ende der Kolbenstange 110, wie in Fig. 14 - 15 dargestellt. Der Kolben 111 ist mit ringförmigen Nuten 111 versehen für die Aufnahme von zugeordneten O-Ringen 111b, wie in Fig. 15 dargestellt. Gerade oberhalb des Kolbens 111 steht ein Endanschlag 115 nach oben vor.
Am unteren Ende der zylindrischen Bohrung 112 ist eine Umhüllung 116 befestigt, die weiter in den Fig. 16 und 17 dargestellt ist. In der Mittenbohrung 116a ist ein Paar von Nuten 116b für die Aufnahme zugeordneter O-Ringe 116c zum Abdichten der Kolbenstange 110 dargestellt. In einem Stützflansch 116d befindet sich eine Nut 116e für die Aufnahme eines O-Rings (nicht dargestellt) zum Abdichten gegenüber einer Anlage an dem Verbindungsbauteil 10', wobei die Umhüllung 116 versehen ist mit einem äußeren Schraubgewinde 1169 zum Einschrauben in ein zugehöriges Gewinde in dem Verbindungsbauteil 10'. An der Spitze der Umhüllung 116 sind Ausnehmungen 116h für das Aufnehmen von Einschiebevorsprüngen eines Werkzeugs (nicht dargestellt) gezeigt zum Verdrehen der Umhüllung gegenüber dem Verbindungsbauteil 10'.
Die Koppeleinheit 100 ist versehen mit acht getrennten zylindrischen Bohrungen 112, also mit einer Serie von vier zylindrischen Bohrungen auf jeder Seite der Koppeleinheit. Am oberen Ende sind die zylindrischen Bohrungen mit einer oberen endseitigen Abdeckung 101 abgedeckt (vgl. Fig. 11). An der nach oben weisenden Seite (vgl. Fig. 10 und 11) der oberen endseitigen Abdeckungen sind Nippel 117, 118 angebracht für Druckölleitungen (nicht dargestellt).
Der Nippel 117 ist, wie in Fig. 18 und 19 gezeigt, über eine zugehörige axiale Bohrung 117a in der endseitigen Abdeckung 101 verbunden mit einem Paar von Querbohrungen 117b, 117c, die sich öffnen in ihre jeweilige nach unten geöffnete am Umfang angeordnete Nut 117d, 117e in der endseitigen Abdeckung 101. Die am Umfang angeordneten Nuten 117d und 117e werden von ihrem jeweiligen Dichtring 117f umgeben.
Entsprechend ist der Nippel 118, wie in Fig. 18 und 20 gezeigt, über ein zugehörige axiale Bohrung 118a in der endseitigen Abdeckung 101 verbunden mit einem Paar von Querbohrungen 118b, 118c, die sich öffnen in ihre jeweiligen Oberteile 112a der zugehörigen zylindrische Bohrung 112. Es sind Serien von vier zylindrische Bohrungen 112 auf der jeweiligen Seite des Verbindungsbauteils 10 dargestellt. Jede Serie der zylindrische Bohrungen 112 ist versehen mit dazwischenliegenden Bohrungen 118d, 118e, 118f.
Die endseitige Abdeckung 101 ist in zwei Hälften 101a, 101b geteilt entlang einer Trennlinie 101c, wie in Fig. 18 dargestellt, wobei vier zylindrische Bohrungen 112 auf jeder Seite der Trennlinie 101c liegen. In Fig. 21 ist die eine Hälfte 101a in einer Seitenansicht dargestellt, betrachtet in Richtung zu der zugehörigen Trennfläche In Fig. 22 ist eine dichtende Umhüllung 119 gezeigt, die zugehörige O-Ringe 119a aufweist, die eingeschoben ist in die Verbindung zwischen den Hälften 101a und 101b in deren jeweilige Querbohrungen 117b und 118b, zum Abdichten der Bohrung in dieser Verbindung.
Eine Serie von Befestigungsausnehmungen 101d ist gezeigt für Befestigungsbolzen zum Befestigen der Hälften 101a und 101b der Abdeckung an dem Verbindungsbauteil 10'.
In Fig. 23 ist das Verbindungsbauteil 10' im Querschnitt dargestellt und in Fig. 24 in der Draufsicht, gezeigt ohne die zugehörigen Koppelelemente. In Fig. 25 sind die Zylinderbohrungen 112 und eine benachbarte Ausnehmung 38' für die Koppelelemente in Strichlinien dargestellt, während diese Ausnehmung 38' in Fig. 26 in Seitenansicht gezeigt ist.
In Fig. 27 und 28 werden eine Seiten- und eine Rückenansicht einer Abdeckung 41' gezeigt, die die Ausnehmung 38' abdeckt und die mit ihrer Rückfläche 141a, die schräg rückwärts verläuft, in einem Vorsprung 141b eine Stützfläche für den Schieber 23' erzeugt, so daß der Schieber 23' in genau kontrollierter Weise gegenüber einem Spannelement 15' zusammen mit einem zugehörigen Stumpf 24' bewegt werden kann. Die Abdeckung 41' ist versehen mit einer Anzahl von Schraublöchern 141c zum Befestigen der Abdeckung 41' an der Außenseite des Verbindungsbauteils 10' für ein genaues Positionieren der Abdeckung und auch für ein effektives Stützen der Abdeckung während des Aufbringen von Spannkraft zwischen dem Schieber 23' und dem Stumpf bzw. Spannmittel 24'.
In Fig. 29 und 30 ist ein Gehäuse 25' in Seitenansicht bzw. Rückansicht gezeigt, wobei die Spannelemente 15' in ihrer Verriegelstellung gezeigt sind. Das Gehäuse 25' weist zwei Seitenteile 26', 27' auf, die miteinander verbunden sind über ein dazwischenliegendes unteres Element 28' mittels erster Befestigungsschrauben 28a', wobei das obere Element 28' mit dem Verbindungsbauteil 10' über weitere Befestigungsschrauben 28b' verbunden ist. Unten sind die Seitenteile 26',7' miteinander verbunden über ein dazwischenliegendes, getrenntes unteres Element 128 über erste Befestigungsschrauben 128a, wobei das untere Element 128 mit dem Verbindungsbauteil 10' mittels zweiter Befestigungsschrauben 128b verbunden ist. Von dem Seitenteil 26' steht, wie in Fig. 31 und 32 gezeigt, seitlich ein Vorsprung 26a' vor, der ein Lager ausbildet, um so in einer entsprechenden Ausnehmung 115a in dem Spannelement 15' aufgenommen zu werden.
In Fig. 32 sind in dem Vorsprung 26a' Befestigungslöcher 26" dargestellt, und in Fig. 26 sind entsprechende Befestigungslöcher 26" in dem Spannelement 15' dargestellt, zum Aufnehmen von Befestigungsstiften auf einer Drehfeder 126, wie schematisch in Fig. 37 dargestellt. Mittels der Drehfeder 126 können die Spannelemente zuverlässig geführt werden von der aktiven Verriegelstellung, in durchgezogenen Linien dargestellt, zu der gelösten Stellung, in Strichlinien in Fig. 38 dargestellt. Dies bedeutet, daß unmittelbar nach der Schieber 23' von der Stellung in durchgezogenen Linien zu der in Strichlinien in Fig. 38 zurückgezogen wird, die Spannelemente 15' gewaltsam erneut justiert werden zurück in die in Strichlinien dargestellte Stellung. Wenn gewünscht können die Spannelemente 15' alternativ oder zusätzlich erneut justiert werden in die letztgenannte Stellung, indem die Verbindungsbauteile 10' und 11' physisch axial getrennt werden.
Der Stumpf 24' wird normalerweise einfach von seinen Stützflächen freigegeben, wenn der Schieber 23' in seine obere, in Strichlinien in Fig. 38 dargestellte Stellung zurückgezogen wird, als Ergebnis davon, daß er eine untere Schrägfläche aufweist, die einen Winkel von etwa 15º gegenüber der horizontalen oberen Fläche bildet.
Alternativ, anstatt den Stumpf 24' direkt mit dem Schieber 23' zu betätigen, kann die Bewegung des Schiebers beendet werden auf einer Höhe gerade oberhalb des Stumpfes, und mit einer geeigneten, getrennt beweglichen Betätigungseinrichtung, die sich in Verlängerung des Schiebers 23' erstreckt, der Stumpf 24' positiv aus dem Kontakt mit den anliegenden Stützflächen seitlich gezogen werden oder der Stumpf 24' positiv an Ort und Stelle zwischen den Stützfläche gebracht werden, gleichzeitig, wenn der Schieber entsprechend zwischen seinen gegenüberliegenden Außenstellungen bewegt wird. Hierdurch hat man die Möglichkeit des erneuten Justierens des Stumpfes 24' und der einzelnen Spannelemente 15' mit einer gemeinsamen Betätigungsbewegung.
In der Konstruktion nach den Fig. 1 - 9 bildet der Stumpf 24 eine stützende Anlage direkt an einer Schrägfläche 38d der Ausnehmung 38 in dem Verbindungsbauteil 10 aus. In der Konstruktion nach den Fig. 10 - 40 wird statt dessen das getrennte untere Element 128 verwendet, das Teil des Gehäuses 25' ist, das seinerseits starr an dem Verbindungsbauteil 10' in der Ausnehmung 38' befestigt ist. Fig. 33 zeigt ein Endansicht eines Anschlags 29' für den Stumpf, der eine begrenzte Bewegungsfreiheit gegenüber dem Gehäuse 25' hat. Der Anschlag 29' für den Stumpf ist versehen mit zwei Führungsstiften 29a' von rechteckigem Querschnitt die seitlich nach außen vorstehen und aufgenommen sind mit gewissem Spiel betreffend Höhe und Länge in einer entsprechenden rechteckigen Ausnehmung 126a in jedem der Seitenteile 26', 27'.
In den Fig. 34 und 35 sind eine Seitenansicht und eine Endansicht eines Stumpfes 24' gezeigt, der versehen ist mit zwei Führungsstiften 24a',die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und seitlich nach außen vorstehen, die aufgenommen werden mit der Möglichkeit einer wesentlich besseren Bewegung betreffend Länge und Höhe als die Möglichkeit für eine Bewegung des Anschlags 29' für den Stumpf, für eine Bewegung in einer längeren Ausnehmung 124a (vgl. Fig. 32) in jedem der Seitenteile 26', 27'.
Beim Einführen des Stumpfes 24' in eine Lücke 35 zwischen dem unteren Teil 128 und dem Anschlag 29' für den Stumpf ist der Anschlag 29' für den Stumpf geeignet um einen begrenzten Betrag angehoben zu werden und verspannt zu werden mit einer Spannkraft radial gegen den Umfangsbereich der Spannelemente 15', um die Spannelemente 15' in deren aktiver Verriegelungsstellung zu arretieren. Das Einführen des Stumpfes 24' erfolgt anfangs, nachdem die Spannelemente 15' gewaltsam in ihre aktive Verriegelungsstellung verdreht worden sind. Mittels der Führungsstifte 24a auf dem Anschlag 24' und der Führungsstifte 29a' auf dem Anschlag 29' für den Stumpf ist es möglich, eine begrenzte Bewegung des Stumpfes 24' und des Anschlags 29' für den Stumpf sicherzustellen, in der gewünschten Weise gegenüber dem Gehäuse 25', während des Gehäuse 25' zusätzlich genau an Ort und Stelle in dem zugehörigen Verbindungsbauteil 10' gesichert ist.
In Fig. 36 und 37 werden eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Spannelement 15' gezeigt. Der Spannbereich 16' des Spannelements 15' ist dargestellt mit einer konkav gekrümmten Endfläche 116a. um so gut wie möglich in einen zylindrischen Oberflächenbereich 133a des Verbindungsbauteils 11' zu passen (vgl. Fig. 39). Der Oberflächenbereich 133a setzt sich schräg nach außen und unten fort mit einem konkav gekrümmten Übergangsbereich 133b, der angepaßt ist an eine teilweise zylindrische Stützfläche 30b' auf einer Seite der Spannelemente 15' (vgl. Fig. 29), die der Stützfläche 30b der Konstruktion nach den Fig. 1 - 9 entspricht. Auf der gegenüberliegenden Seite ist das Spannelement 15' versehen mit einer teilweise zylindrischen Stützfläche 30a',die eine gleitende Anlage bilden kann mit einer teilweise zylindrischen Oberfläche 31' auf dem oberen Teil 28'. Die Stützfläche 30a' weist eine wesentlich größere Oberfläche auf als die relativ schmale Stützfläche 30a, die in der Konstruktion nach den Fig. 1 - 9 dargestellt ist.
Das Spannelement 15' setzt sich an der Rückseite fort, von der teilweise zylindrischen Stützfläche 30b',und hat eine leicht konvex gekrümmte Stützfläche 115d, um so weit als möglich ein gleichmäßiges Gleiten des Schiebers 23' sicherzustellen, und so weit als möglich ein entsprechend gleichmäßiges Verdrehen des Stützelements 15', wobei der Schieber 23' geführt wird entlang der Stützfläche 115d des Spannelements 15' zwischen der Stellung, die in Strichlinien dargestellt ist, und der Stellung, die in durchgezogenen Linien dargestellt ist, in Fig. 38.
In Fig. 39 sind eine Seitenansicht der einen Hälfte des Verbindungsbauteils 11' und ein vertikaler Schnitt der anderen Hälfte des Verbindungsbauteils 11' dargestellt, während in Fig. 40 das Verbindungsbauteil 11' in einer Ansicht von unten gezeigt ist. Verglichen mit den Illustrationen der Fig. 11 und 13 ergibt sich klar, daß konkave Ausnehmungen 111a auf gegenüberliegenden Seiten des Verbindungsbauteils 11' gebildet werden, die sich decken mit der Ausnehmung 104 und der Bohrung/Ausnehmung 105b des Verbindungsbauteils 10'. Es wird dafür gesorgt, daß die zylindrische Oberfläche des Verbindungsbauteils 11',die den Anschlag für die Endkante 116a der Spannelemente 15' bildet, mit relativ geringem Abstand von der Bohrung 103b angeordnet ist, also im wesentlichen ausgerichtet mit dem radial am weitesten außen liegenden Bereich 13b' einer metallischen Dichtnut 13',so daß die Vorspannkraft, die zwischen den Verbindungsbauteile 11', 11' übertragen wird, in das Verbindungsbauteil 11' im wesentlichen in axialer Richtung eingeleitet wird von einer unteren, sich radial erstreckenden Anschlagfläche 22' zu einer oberen, sich radial erstreckenden Stützfläche 11a'. Auf diese Weise wird eine effektive Abstützung in seitlicher Richtung für die Endkante 116a der Spannelemente 15' gegen die zylindrische Oberfläche 133a des Verbindungsbauteils 11' erreicht, und gleichzeitig ein effektives Zentrieren des Verbindungsbauteils 11' zwischen den vier Paaren von Spannelementen 15'. Durch die Verwendung einer gemeinsamen Druckquelle für alle Spannelemente 15' kann eine sich selbst regelnde Belastung des Verbindungsbauteils 11' gegenüber dem Verbindungsbauteil 10' sichergestellt werden mit einer für diesen Zweck geeigneten Gesamtbelastung der Verbindungsbauteile 10', 11' in radialer und axialer Richtung.

Claims

1. Ein System zum Herstellen einer dichtenden Verbindung in einer Rohrleitung zwischen einem ersten und einem zweiten Verbindungsbauteil (10, 11; 10' 11'), die axial aufeinandertreffen, das umfaßt einen elastisch nachgebenden Dichtring (14), bevorzugt einen metallischen Dichtring mit im wesentlichen kegelstumpfförmigem Querschnitt, der in einer Nut aufgenommen ist, die angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Anschlagflächen (10a, 11a) und einer Innenfläche dieser Verbindungsbauteile (10, 11; 10', 11') und die festgelegt ist durch eine zugeordnete kreisförmige Vertiefung (12, 13) in einem zugeordneten dieser Verbindungsbauteile (10' 11; 10', 11'), und weiter umfaßt eine kreisförmige Serie von drehbaren Spannelementen (15, 15'), die um eine zugeordnete Drehachse (15a) in dem ersten Verbindungsbauteil (10, 10') drehbar sind, sowie eine Betätigungseinrichtung, z.B. einen Schieber (23, 23'), der in dem ersten Verbindungsbauteil (10, 10') beweglich ist und geeignet ist für ein Einstellen der Spannelemente (15, 15') zwischen einer inaktiven Stellung (5A) und einer aktiven Verriegelstellung (SB), in der die Verbindungsbauteile (10, 11; 10', 11') gegeneinander verriegelt sind, und weiter geeignet ist, eine axiale Vorspannkraft zwischen den axial aneinanderstoßenden Verbindungsbauteilen (10, 11; 10', 11') über den Dichtring und die radialen Anlageflächen (10a, 11a) zu erzeugen, wobei die Spannelemente (15, 15') an ihrer einen Seite mit einem Spannbereich (16, 16') versehen sind, der zusammenwirkt mit einem Anschlag (21, 21') in oder an dem zweiten Verbindungsbauteil (11, 11'), und an ihrer zweiten Seite versehen sind mit einer Rückenfläche (34, 34'), die zusammenwirkt mit dieser Betätigungseinrichtung (23, 23'), dadurch gekennzeichnet, daß

jedes Spannelement (15, 15') betätigbar ist über ein eigenes Betätigungselement (23; 23', 111), das beaufschlagt wird mit einem einstellbaren Druck von einer gemeinsamen Druckquelle,

wobei jede dieser Betätigungseinrichtungen (23; 23', 111) einen einen Kolben ausbildenden Schieber (23) oder einen in einem zugeordneten Kolben (111) angeordneten Schieber (23') für jedes der Spannelement aufweist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannelement (15, 15') so angeordnet ist, daß es in relativ ungehinderter Weise von einer Endstellung in seine andere gegenüberliegende Endstellung verdreht werden kann, kontrolliert durch die zugehörige Betätigungseinrichtung (23; 23', 111),

daß jedes Spannelement (15, 15') fur eine Bewegung in diese gegenüberliegende Endstellung in Axialrichtung der Verbindungsbauteile (10, 11; 10', 11') in Richtung seiner Verriegelstellung eingerichtet ist, betätigt durch die zugehörige Betätigungseinrichtung (23; 23', 111), und

daß die Spannelemente (15, 15') in dieser Verriegelstellung eingerichtet sind, über ihre Betätigungseinrichtung (23; 23', 111) eine hohe Kraftbelastung zwischen dem Spannbereich (16, 16') der Spannelemente (15, 15') in diesem ersten Verbindungsbauteil (10, 10') und dem Anschlag (21, 21') in diesem zweiten Verbindungsbauteil (11, 11') zu übertragen.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (15, 15') drehbar in einem Gehäuse (25, 25') aufgenommen sind, das alleine in Axialrichtung der Verbindungsbauteile (10, 11; 10', 11') auf kontrollierte Weise relativ zu dem ersten Verbindungsbauteil (10, 10') bewegbar ist, ohne daß eine Verdrehung der Spannelemente (15, 15') in ihrer Bewegung zu und fort von ihrer Verriegelstellung damit verbunden ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (25, 25'), in einer dort ausgebildeten Öffnung (35, 35') versehen ist mit einem einen Stumpf bildenden Teil (24, 24'), das von der Betätigungseinrichtung (23, 23') bewegt werden kann in dieser gegenüberliegenden Endstellung der Spannelemente (15, 15'),

und das den Stumpf bildende Teil (24, 24') eingerichtet ist, die Spannelemente (15, 15') innerhalb dieses Gehäuse (25, 25') in Axialrichtung der Verbindungsbauteile (10, 11; 10', 11') zu der Verriegelstellung der Spannelemente (15, 15') zu bewegen,

wobei das den Stumpf bildende Teil (24, 24'), in der Verriegelstellung der Spannelemente (15, 15'), eingerichtet ist, um eine beträchtliche Belastung (A) durch den Spannbereich (16, 16') der Spannelemente (15, 15') zu dem Anschlag (21, 21') in diesem zweiten Verbindungsbauteil (11, 11') zu übertragen,

und das den Stumpf bildende Teil (24, 24') weiter eingerichtet ist, um die Spannelemente (15, 15'9 in ihrer kraftübertragenden Verriegelstellung zu arretieren.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückseite (34, 34') der Spannelemente (15, 15'9 in dieser gegenüberliegenden Endstellung der Spannelemente (15, 15'), umfassend die Verriegelstellung davon, gestützt ist von einer gegenüberliegenden Seite der den Schieber ausbildenden Betätigungseinrichtung (23) an gegenüberliegenden Seiten einer Ebene, die durch die Drehachse (15a) der Spannelemente (15, 15') und die Spannseite (17, 17') der Spannelemente (15, 15') verläuft.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (15, 15') versehen sind mit zwei gegenüberliegenden, eine Aufnahme bildenden Randflächen (30a, 30b; 30a',30b'), angeordnet zwischen der Rückseite (34, 34') und der Spannfläche (17, 17'), wobei diese eine Aufnahme bildenden Randflächen (30a, 30b; 30a',30b') drehbar angebracht sind in zugehörigen, eine Aufnahme bildenden Oberflächen (31, 32; 31',32') in dem Gehäuse (25, 25').

7. System nach einem der Ansprüche 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die äußere Umfangsfläche des Spannbereichs (16, 16') der Spannelemente (15, 15') übereinstimmt mit der inneren Umfangsfläche des ringförmigen Hohlraums (20, 20') des zweiten Verbindungsbauteils (11, 11'),

wobei eine der die Aufnahme bildenden Oberflächen (30b, 30b') in dieser Verriegelstellung der Spannelemente (15, 15') drehbar ist in einer eine Aufnahme bildende Fläche (33, 133a) in diesem ringförmigen Hohlraum (20, 20') in diesem zweiten Verbindungsbauteil (11, 11'),

und die Spannfläche (17, 17') der Spannelemente (15, 15') und die zugehörige Stützfläche (22, 22') des Anschlags (21, 21') sich parallel zu den Anschlagflächen (10a, 10b) der Verbindungsbauteile (10, 11; 10', 11') erstrecken.

8. System nach einem der Ansprüche 3 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftübertragende Oberfläche (17, 17') jedes Spannelements (15, 15') zusammenfällt mit oder im wesentlichen ausgerichtet ist mit einer Ebene durch die Drehachse (15a) der Spannelemente (15, 15').

9. System nach einem der Ansprüche 4 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß

das einen Stumpf bildende Teil (24') beweglich ist zwischen einer inaktiven, zurückgezogenen Stellung und einer ausgeschobenen, aktiven Stellung und zurück mittels seiner einen Schieber bildenden Betatigungseinrichtung (23'), und

daß ein Bewegen dieses einen Stumpf bildenden Teils (24') und/oder ein Bewegen dieser Betätigungseinrichtung (23') bereitgestellt wird mittels eines zugehörigen, doppelt wirkenden Druckzylinders (112), der von einer gemeinsamen Quelle mit einem Druckmedium versorgt wird.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinder (112), die in dem oberen Verbindungsbauteil (10') ausgebildet sind, ausgerichtet sind mit ihrer Längsachse schräg nach unten und auswärts weisend, relativ zu der Längsachse des oberen Verbindungselements (10').

11. System nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß

das erste Verbindungsbauteil (10, 10') versehen ist mit einer radial inneren Vertiefung (38, 38') für die Aufnahme des Gehäuses (25, 25') und einem zugehörigen, einen Stumpf bildenden Teil (24, 24') und einer radial äußeren Vertiefung (40, 40') für die Aufnahme des Schiebers (23, 23'),

wobei die Vertiefungen (38, 40, 38' 40') eingerichtet sind für das Abdecken mit einer Abdeckung (41, 41') an der äußeren Umfangsseite des ersten Verbindungsbauteils (10, 10').