NO176531B - Hydraulisk kopling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en hydraulisk kopling som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

En undervannskopling av ovennevnte art er kjent fra GB

2 183 310. Koplingen består i hovedtrekk av en tappdel og en muffedel som står i forbindelse med hverandre gjennom avtet-tete fluidkanaler. Den stort sett sylindriske muffedelen har en langsgående kanal av relativt stor diameter i den ene ende og en langsgående kanal av relativt liten diameter i den annen ende. Den trange kanalen letter sammenkoplingen med hydrauliske ledninger, mens den vide kanalen omslutter koplingens tappdel avtettende og glidbart. Tappdelen har i den ene ende en sylindrisk seksjon med en ytterdiameter tilnærmelsesvis lik diameteren av den vide kanal i koplingens muffedel. Tappdelen har også i sin annen ende et koplingselement som letter sammenkoplingen med hydrauliske ledninger. Når tappdelen, ved de forskjellige versjoner av anordningen, innføres i muffedelens vide kanal, vil det opprettes en fluidstrøm mellom tappdelen og muffedelen.

Både i tappdelen og i muffedelen av en hydraulisk kopling er det typisk anordnet en rørventil som opptas svingbart i kanalen i hver av delene. Hver rørventil omfatter typisk en konisk ventilflate som i lukket stilling ligger an mot et ventilsete i den ene ende av kanalen. Rørventilen åpnes for fluidumsgjennomstrømning, og lukker ventilflaten mot det mot-svarende ventilsete i kanalen, for å stoppe strømmen. Vanligvis vil rørventilen tvinges til lukket stilling under fjær-kraftpåvirkning.

Videre omfatter rørventilen en ventiltapp eller -stamme som fra ventilflatens toppunkt strekker seg langs rørventilens lengdeakse. Når spissene av tappdelens og muffedelens rørven-tiltapper eller -stammer bringes i kontakt med hverandre, vil ventilflaten i hver av koplingsdelene tvinges bort fra ventilsetet og til åpen stilling, for opprettelse av en fluidstrøm mellom delene.

Undervannskoplinger er også vanligvis forsynt med myke pakninger som er innmontert i muffedelkanalen, for avtetting av skjøten mellom tappdelen og muffedelen. Når tappdelens sylindriske seksjon innføres i den vide kanalen i muffedelen, vil de myke pakninger, i likhet med O-ringer, bringes i anlegg enten mot enden eller forsiden av tappdelen eller mot tappdelens perifere sidevegg. Den hydrauliske væske kan deretter fritt strømme gjennom koplingens tappdel og muffedel, mens pakningene forebygger lekkasje rundt skjøten i koplingen.

De myke pakninger har mange ulemper, hvorav særlig kan nevnes 1) pakningens manglende evne til å tåle de svekkende innvirkninger fra undervannsmiljøet i lengre tid, og 2) den myke pakningens manglende evne til å oppta de høyere trykk som overføres på de hydrauliske systemer.

Det foreligger en knusbar metalltetning som bedre kan tåle de svekkende innvirkninger både av miljøet og av de høyere trykk. Den knusbare tetningen plasseres mellom enden av koplingens tappdel og innerenden av den vide kanalen i muffedelen. Ved innføring av tappdelen i muffedelen vil metalltetningen knuses mellom de to deler, hvorved det opprettes en avtetning mellom disse. På grunn av knusingen kan tetningen bare anvendes én gang. Hvis en kopling demonteres av en eller annen grunn, må den brukte og knuste tetningen er-stattes med en ny.

Flere andre typer av metalltetninger er innrettet for å innmonteres enten i et perifert spor i innerveggen av den vide kanalen i muffedelen, eller ved kanalens innerende, for å bringes i anlegg mot tappdelens forside eller forende. En metalltetning blir typisk fullt aktivisert ved opprettelse av fluidforbindelse mellom delene. Under påvirkning av hydraulisk trykk tvinges tetningen til anlegg mot den ene av delene eller begge, og blir derved fullt aktivisert. Det hydrauliske trykk kan f.eks. tvinge tetningen til å ekspandere i radialretning mot den ene av koplingsdelene eller mot begge.

Særlig ved tetninger av flåtetype er det ikke anordnet noen mekanisme for fastholding av tetningen i muffedelen. Hvis koplingsdelene adskilles under trykk, vil tetningen av platetype som regel utblåses fra muffedelens opptakerkanal og gå tapt. Operatøren som demonterer koplingen, vil også være utsatt for skaderisiko.

Mange typer av metall-mot-metalltetninger krever dessuten forspenning innen det kan opprettes fluidforbindelse mellom delene. Ved forspenningen blir tetningen delvis aktivisert og tvinges derved til anlegg mot den ene av delene eller mot begge, innen den blir fullt aktivisert. Visse typer av forspenning vil f.eks. bevirke at tetningen ekspanderer radialt mot den ene av delene eller mot begge, innen den blir fullt aktivisert når fluidforbindelsen opprettes mellom delene.

Ved visse typer av metall-mot-metalltetninger må det anvendes ytre forspenningsanordninger. En ytre forspennings-anordning benyttes typisk for å forhindre innbyrdes bevegelse av tappdel og muffedel i langsgående retning. Ytre forspenningsanordninger har den ulempe at anordningen må overvinne det fluidtrykk som kan tvinge delene fra hverandre. Den ytre anordning må ikke bare aktivisere tetningen delvis, men også overvinne det hydrauliske trykk som vil tvinge delene fra hverandre. Dette er et alvorlig problem, særlig når det ønskes et høyt trykk i de hydrauliske ledninger, da det hydrauliske trykk i slike tilfeller kan overstige trykket fra forspenningsanordningen slik at tetningsvirkningen går tapt.

Tap av tetningsvirkningen kan også forekomme ved kjente koplinger hvor det ikke anvendes ytre forspenningsanordninger. Problemet skyldes innbyrdes bevegelse av koplingsdelene i langsgående retning. Langsgående bevegelse mellom delene kan bare tolereres på bekostning av tetningsvirkningen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en undervannskopling der man unngår de ovenfor omtalte ulemper og problemer som kjente koplinger er beheftet med. Dette for-mål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en undervannskopling av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1. Fordelaktige ut-føringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etterføl-gende krav.

Tetningen i en slik kopling krever ingen ytre forspenningsanordninger. Den tettende ytterrand på tappdelens forside innskyves glidende i muffedelens opptakerkanal. Tetningen aktiviseres delvis når ytterranden sammenpresses lett under innføringen i opptakerkanalen. Ved overføring av hydraulisk trykk mot tappdelens forside vil ytterranden utbøyes ytterli-gere mot muffedelkanalen og aktivisere tetningen fullstendig. Fordi ytterranden er trangt innpasset i opptakerkanalen, vil tetningsvirkningen opprettholdes, selv ved en viss innbyrdes bevegelse av koplingsdelene i langsgående retning. Det er heller ingen risiko for at tetningen skal blåses ut, dersom tappdelen og muffedelen adskilles under trykk. Koplingsfor-bindelsen kan derfor brytes og gjenopprettes tallrike ganger.

Det henvises til tegningene, hvori:

Figur 1 viser et sideriss av en manifold med koplinger ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et perspektivriss av en kopling ifølge oppfinnelsen, hvorav det fremgår hvordan koplingen kan forbindes med manifolden ifølge figur 1. Figur 3 viser et uttrukket perspektivriss av en versjon av oppfinnelsen, med delvis gjennomskåret muffedelhus. Figur 4 viser et snitt av en foretrukket versjon av oppfinnelsen, med tappdelen og muffedelen i lukket stilling. Figur 5 viser et snitt av en foretrukket versjon av oppfinnelsen, med tappdelen og muffedelen i åpen stilling.

Det er i figur 1 vist et sideriss av en manifold 10 som er vanlig benyttet ved hydrauliske undervannskoplinger. Koplingene 11 er gjerne forbundet med innbyrdes overforlig-gende plater i manifolden, og sammenholdes med bolter eller hydrauliske innretninger som er fastgjort til platene. Som vist i figur 2, er tappdelen 21 vanligvis fastgjort til den ene plate, mens muffedelen 41 er fastgjort til den andre plate, vendt mot tappdelen 21 og i flukt med denne. Tappdelen og muffedelen kan forbindes med manifoldplatene på mange måter, f.eks. ved hjelp av sett-skruer eller gjenger. Metoder for fastgjøring av delene til slike plater vil være velkjent for fagkyndige.

Et uttrukket perspektivriss av koplingen ifølge oppfinnelsen er vist i figur 3. Det fremgår at koplingens hovedkom-ponenter består av tappdelen 21, muffedelen 41 og tappdelens rørventil 22. Koplingens tappdel omfatter videre en ventilfjær 23, en fjærholder 24 og en mansjettklemme 25. Fjærholderen 24 forankrer den ene ende av fjæren 23 i tappdelkanalen, mens fjæren tvinger rørventilen til lukket stilling.

I muffedelen er det anordnet et ytre opptakerkammer 55 og et indre opptakerkammer 56. Muffedelens ytre opptakerkammer er også forsynt med en ytre elastomerpakning 43 og en indre elastomerpakning 44. Både tappdelen og muffedelen innbefatter underkomponenter som er nærmere beskrevet i det etterfølgende.

Tappdelen og muffedelen er i figur 4 vist i snitt med rørventilene i åpen stilling, mens tappdelen innskyves i muffedelen. I den ene ende av tappdelhuset er det anordnet et ytre skulderparti 28 og et håndtak 29 som er forbundet med en manifoldplate, om ønskelig gjennom gjenger eller på annen måte. Tappdelhuset 26 er utstyrt med en gjennomgående midt-kanal 27. Midtkanalen 27 er sylindrisk og innbefatter fortrinnsvis en innvendig gjenget seksjon 30 for sammenkopling med en hydraulisk ledning ved håndtakenden av kanalen. Tappdelens rørventil 22 er glidbart innmontert i midtkanalen 27.

Tappdelhuset 26 omfatter videre en første, sylindrisk seksjon 31 og en andre, sylindrisk seksjon 32 hvis ytterdiameter er betydelig mindre enn diameteren av den første seksjon. Muffedelen omfatter et ytre opptakerkammer 55 og et indre opptakerkammer 56 med et mellomliggende, skrånende og bueformet, indre skulderparti 57. Tappdelens første, sylindriske seksjon 31 opptas glidbart i det ytre opptakerkammer, mens den andre, sylindriske seksjon 3 2 opptas glidbart i det indre opptakerkammer. Ytterdiameteren av den første, sylindriske seksjon 31 er tilnærmelsesvis lik diameteren av muffedelens ytre opptakerkammer 55, mens ytterdiameteren av den andre, sylindriske seksjon 32 er tilnærmelsesvis lik diameteren av det indre opptakerkammer 56. Det er anordnet et skrånende eller bueformet skulderparti 33 mellom den første, sylindriske seksjon 31 og den andre, sylindriske seksjon 32.

Tappdelen omfatter videre en rørventil 22 med en konisk ventilflate 34 og en stamme 39 som utgår fra flatens toppunkt. Rørventilflaten 34 avtetter mot ventilsetet 35, til ventil-stammen 39 i tappdelen bringes i anlegg mot rørventilstammen 54 i muffedelen, hvorved hver rørventil skifter fra lukket til åpen stilling.

Muffedelen 41 er forsynt med et håndtak 45 som kan være forbundet, om ønskelig gjennom gjenger, med en manifold. Muffedelen 41 omfatter videre en sokkel 46, et ytre opptakerkammer 55, et indre opptakerkammer 56 og en gjennomgående kanal 48 som glidbart opptar rørventilen 47.

Muffedelens rørventil 47 er av praktisk talt samme kon-struksjon som rørventilen 22 i tappdelen. Muffedelens rørven-til 47 opptas glidbart i muffedelens kanal 48. En ventilfjær 51 tvinger ventilflaten 49 mot ventilsetet 50. Ventilfjæren 51 er forankret med en fjærholder 52. Ved hjelp av en mansjettklemme 53 fastholdes fjærholderen 52 i stilling.

Både tappdelens rørventil 22 og muffedelens rørventil 47 som anvendes ifølge foreliggende oppfinnelse, fungerer som typiske tallerkenventiler for opprettelse av fluidforbindelse mellom koplingsdelene, når manifoldplatene sammenføres. Hver ventilfjær tvinger den respektive rørventil til lukket normal-stilling, til tappdelens rørventilstamme 39 og muffedelens rørventilstamme 54 bringes i anlegg mot hverandre.

Tappdelens forside 3 6 befinner seg ved forenden av den andre, sylindriske seksjon 32. Forsideveggen er betydelig tynnere i tverrsnitt enn tappdelsokkelens langsgående ytter-vegg. Forsiden 36 har også en ytterrand 37. Ytterranden omslutter en konkav flate 38.

Ytterranden 3 7 på forsiden 3 6 av tappdelen har tynn tverrsnittsform og er fleksibel i radialretning mot sideveggen av det indre opptakerkammer. Ytterranden 37 har fortrinnsvis en gullplettert ytterflate som vil sikre en tilfredsstillende metall-mot-metallavtetning. Ytterdiameteren av ytterranden 37 er opprinnelig litt større enn diameteren av muffedelens indre opptakerkammer 56. Det fremgår av figur 4, at når tappdelens andre, sylindriske seksjon 32 innskyves glidende i muffedelens indre opptakerkammer 56, vil ytterranden bøyes og føres glidende forbi muffedelens indre, skrånende skulderparti 57, og sammenpresses svakt idet den inntrenger i det indre opptakerkammer. Ytterranden ligger tettende an mot kammerveggen, innen tappdelens og muffedelens rørventiler begynner å åpnes. Idet forsiden 3 6 beveges inn i det indre opptakerkammer 56, vil ytterranden 37 opprette en metall-mot-metallavtetning mot opptakerkammerveggen. Tetningen blir således delvis aktivisert innen rørventilene åpnes og fluidforbindelsen opprettes mellom delene. Tappdelen og muffedelen er i figur 5 vist med åpne rørventiler.

Figur 5 viser, at når det er opprettet fluidforbindelse mellom tappdelen og muffedelen, vil et fluidtrykk utøves mot den konkave flaten 38 ved tappdelens forside. Under påvirkning av dette fluidtrykk mot tappdelens ytterrand, vil randen bøyes til tettende anlegg mot sideveggen av det indre opptakerkammer, hvorved metall-mot-metalltetningen blir fullt aktivisert og bringes i fullstendig tettende anlegg mot det indre opptakerkammers sidevegg.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det frembragt en integrerende metall-mot-metalltetning for koplingens tappdel. Tetningen aktiviseres delvis ved at ytterranden sammenpresses svakt idet den innføres i det indre opptakerkammer. Tetningen trykkaktiviseres fullt ut ved opprettet trykkforbindelse mellom delene.

Foreliggende oppfinnelse krever ingen forspenningsanordninger. Tetningen vil dessuten bevares i inngrepsstiling også under innbyrdes bevegelse av koplingsdelene i langsgående retning. Forbindelsen kan brytes og gjenopprettes tallrike ganger uten beskadigelse av tetningen eller ugunstig innvirk-ning på koplingens tetningsegenskaper.

Selv om tappdelen, i den foretrukne versjon, omfatter en første og en andre, sylindrisk seksjon, kan metall-mot-metall-avtetningen ifølge oppfinnelsen opprettes med en tappdel som har en enkelt, sylindrisk seksjon. Muffedelen kan også ha et enkelt opptakerkammer i stedet for et avtrappet opptakerkammer.

Den viste og beskrevne utførelsesform av oppfinnelsen vil kunne endres og modifiseres innenfor rammen av de etterfølgen-de krav.

Claims (7)

1. Hydraulisk kopling (11) bestående av en tappdel (21) og en muffedel (41) som hver omfatter en sokkel (26, 46) med en langsgående og gjennomgående kanal (27, 48), et ventilsete (35, 50) ved den ene ende av den langsgående kanal, og en rør-ventil (22, 47) som kan forskyves mellom en åpen stilling og en lukket stilling i forhold til ventilsetet (35, 50), for regulering av en fluidstrøm gjennom den langsgående kanal, hvor muffedelen (41) har et opptakerkammer (55, 56) hvori tappdelen forskyvbart kan opptas, karakterisert ved at tappdelen (21) har en forside (36) med en fleksibel ytterrand (37) som kan tvinges mot opptakerkammerets (55, 56) vegg ved hjelp av fluidtrykk som virker på forsiden (36).

2. Hydraulisk kopling ifølge krav 1, karakterisert ved at tappdelens (21) ytterrand (37) er spent mot opptakerkammerets (55, 56) vegg.

3. Hydraulisk kopling ifølge krav l, karakterisert ved at opptakerkammeret (55, 56) omfatter et ytre kammer (55) som strekker seg mellom en første ende av muffedelen (41) og et første, innvendig skulderparti (57) midt i muffedelen, og et indre kammer (56) som er trange-re enn ytterkammeret (55) og som strekker seg mellom det førs-te, innvendige skulderparti (57) og et andre, innvendig skulderparti nær muffedelens ventilsete (50), og at ytterranden (37) på tappdelens (21) forside (36) avtetter mot den langsgående vegg av innerkammeret (56).

4. Hydraulisk kopling ifølge krav 3, karakterisert ved at tappdelen (21) omfatter en første, sylindrisk seksjon (31) som kan forskyves i muffedelens (41) ytterkammer (55), og en andre mindre sylindrisk seksjon (32) som kan forskyves i muffedelens innerkammer (56), idet den første seksjon (31) er utformet i ett med en andre seksjon (32), og idet ytterranden (37) av forsiden (36) er forspent til tettende anlegg mot innerkammerets (56) langsgående vegg.

5. Hydraulisk kopling ifølge krav 3, karakterisert ved at ytterranden (37) på tappdelens (21) forside (36) danner en metalltetning mot innerkammerets (56) langsgående vegg under den innledende innføring av den andre, sylindriske seksjon (32) i muffedelens (41) innerkammer, idet tetningen opprettholder sin inngrepsstilling under innbyrdes bevegelse av delene (21, 41) i langsgående retning.

6. Hydraulisk kopling ifølge krav 1, karakterisert ved at muffedelen (41) videre innbefatter minst ett ringformet spor i muffedelkanalens (48) veggflater, og en ringformet elastomerpakning (43) som er mon-tert i ringsporet.

7. Hydraulisk kopling ifølge krav 1, karakterisert ved at ytterranden (37) på tappdelens (21) forside (36) er gullplettert.