DE3243905C2

DE3243905C2 - Ventilkupplung für Fluidleitungen

Info

Publication number: DE3243905C2
Application number: DE3243905A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Yokohama Kanagawa Chino; Susumu Niigata Takahashi
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1986-11-13
Also published as: DE3249735C2; FR2517409A1; GB2111629B; DE3249734C2; FR2517409B1; DE3243905A1; GB2111629A

Abstract

Eine Notabstellvorrichtung für eine Flüssigerdgasbelade- und -entladeleitung od.dgl. ist fähig, einen Fluidstrom in zwei Richtungen durchzulassen. Gleitstücke in Fluiddurchgängen sind derart angeordnet, daß man einen im wesentlichen gleichförmigen Strömungsdurchflußquerschnitt für das Fluid hat. Dichtungseinrichtungen sind auf den Gleitstücken bzw. Schieberventilen angebracht, um den Fluidstrom durch die Einrichtungen zu unterbrechen und diese Einrichtungen sind derart beschaffen und ausgelegt, daß sie auch bei extrem niedrigen Temperaturen des Flüssigerdgases ihr federnd nachgiebiges Verhalten aufrechterhalten. Um einen Druckstoß infolge eines schnellen Absperrens der Einrichtung zu verhindern, kann eine Druckstoßdämpfungseinrichtung mit Fluiddurchflußbegrenzungsdurchgängen verwendet werden, um die Gleitbewegung der Schieberventile zu ihren Absperrstellungen zu verzögern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilkupplung für Fluidleitungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Ventilkupplung ist aus der US-PS 25 04 569 bekannt.

Die bekannte Kupphiag ist für den Einsatz in Leitungen einer unter Druck stehenden hydraulischen oder pneumatischen Anlage, beispielsweise einer Gefrieranlage, bestimmt, bei der es für Warnings- oder Reparaturzwecke mitunter notwendig ist, einzelne Bauelemente der Anlage aus dieser zu lösen, ohne daß es zuvor notwendig ist, das Druckfluid aus der Anlage abzulassen. Die Ventilkupplung besteht aus zwei Kupplungsteilen, von denen das eine als ein Steckerteil und das andere als ein Buchsenteil ausgebildet ist. die mit geringem Spiel und dichtend ineinandergesteckt und mittels einer Überwurfmutter je.iier Art, wie sie von Schlauchverbindungen bekannt sind, zusammengespannt werden. Durch das Festschrauben der Überwurfmutter werden die in den KuppSungsteilen angeordneten Ventilkörper gegen die Kraft von Schließfedern von ihren Ventilsitzen abgehoben, wodurch der Fluiddurchgang in der Leitung, in der die beschriebene kupplung angeordnet ist, geöffnet wird. Die Ventilkörper sind als kegelartige Körper mit flacher Rückseite ausgebildet, an deren Gestalt die Ventilsitze in den Kupplungsteilen angepaßt sind.

Beim Beladen und Entladen von Flüssigerdgas-•.ankern an einem Meeresankerplatz kann es wegen ungünstiger Witterungsverhältnisse, die starke Meereshewegungen zur Folge haben, mitunter notwendig werden, die Verbindungsleitungen zu dem Tanker sehr schnell aufzutrennen, um einen Leitungsbruch zu vermeiden. Hierzu werden Kupplungen benotigt, die sich sehr rasch lösen lassen und dabei einen Austritt von Erdgas verhindern. Im gekuppelten Zustand sollte die Kupplung der Strömung des in ihr geführten Fluides keinen merklichen Strömungswiderstand entgegensetzen. Die bekannte Kupplung ist für diesen Einsatzzweck nicht geeignet. Das Lösen der Kupplungsteile voneinander beansprucht viel zu viel Zeit, weil erst umständlich die Überwurfmutter gelöst werden muß. Da die beiden Kupplungsteile mit geringem Spiel ineinandergefügt sind, besteht zudem die Gefahr, daß die

Teile verklemmen und sich trotz gelöster Überwurfmutter die Kupplungsteile nicht voneinander lösen lassen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß während des Lösens der Kupplung trotz der vorhandenen Dichtungsei nriuh-

tungen, die das Steckerteil an der Innenwand des Buchsenteils abdichten. Erdgas austritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilkupplung der eingangs genannten Alt anzugeben, die sehr rasch gelöst werden kann und im gekuppelten Zustand dem in ihm strömenden Fluid, auch wenn es hoch viskos ist, keinen vergrößerten Strömungswiderstand entgegensetzt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Ventilkupplung sind die beiden Kupplungsteile im wesentlichen einander gleich ausgebildet, sie weisen jeweils einen radial vorstehenden Verbindungsflansch auf, die durch eine Schnellspanndnrichtung zusammengehalten sind. Diese Schnellspanneinrichtung kann eine einfache Ringklemmschclle sein, die beispielsweise mit Hilfe eines Arbeitszylinders aufgeweitet werden kann. Die Flansche sind dann sofort freigegeben. Die Flansche können aneinander nicht verklemmen, so daß sich die Verbindung zwischen ihnen mit Sicherheit und, was sehr wichtig ist, sehr schnell löst. Es ist daher auch weitestgehend ausgeschlossen, daß während des Lösens der Kupplung Erdgas an der Kupplung austreten kann.

Das besondere Innenprofil der Kupplungsteile und der Ventile stellt sicher, daß im gekuppelten Zustand der Kupplung keine wesentliche Störung der Strömung in der Kupplung auftritt.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt einer Ventilkupplung, die als Notabstellvorrichtung verwendbar ist;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Axialschnitt der Kupplung nach Fig. 1 im getrennten Zustand;

Fig 4 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen Axialschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 4 in getrenntem Zustand;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Abdeckrings;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Dichtungsanordnung;

Fig. 8 einen Axialschnitt der Ausführungsform nach Fig. 4 in vergrößertem Maßstab zur Veranschaulichung der Dichtungsanordnung;

Fig. 9 einen ähnlichen Axialschnitt in gelöstem Zustand der Kupplung;

Fig. K) eine vergrößerte Schnittansicht der in Fig. 8 gezeigten Dichtungsanordnung und der diese umgebenden Teile;

Fig. II (A) eine vergrößerte Schnittansicht der Dichtungsanordnung, die gegen eine zweite innere konische Wandung gehalten wird;

Fig. 11 (B) eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich Fig. Il (A) in getrenntem Zustand der Kupplung;

Fig. 12 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 eine Einzelheit aus Fig. 12 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 14 eine Schnittansicht als Ausschnittsdarstellung zur Verdeutlichung der Art, wie das Fluid zu Beginn des Trennvorgangs der Kupplung abgesperrt wird;

Fig. 15 eine der Fig. 14 ähnliche Schnittdarstellung in getrenntem Zustand der Kupplung, und

Fig. 16 eine Seitenansicht der Kupplung nach

Fig. 12, teilweise geschnitten, im getrennten Zustand.

Fig. 1 zeigt in einer Axialschnittansicht eine erste Ausführungsform einer als Notabsperrvorrichtung verwendbaren Kupplung nach der Erfindung, die zwe> Kupplungsteile 1, 2 enthält, die eine übereinstimmende zylindrische Form haben. Die Kupplungsteile 1, 2 haben jeweils Zylinder bzw. Rohstücke 3, 4, die an

ίο gegenüberliegenden Enden Paßflansche 5, 6 und Verbindungsflansche 7, 8 aufweisen. Die Paßflansche 5, 6 sind mittels einer Schnellspannvorrichtung in Form einer Ringklemmeschelle bzw. einer Ringklemme 9 miteinander verbunden, die sich um den gesamten Umfangsrand der Paßflansche 5. 6 erstreckt. Wenn in einem Notfall die Trennung der Kupplungsteile 1, 2 voneinander erforderlich ist, kann die Ringklemmschelle bzw. die Ringklemme unmittelbar von den Paßflanschen 5, 6 mit Hilfe eines Arbeitszylinders (nicht gezeigt) entfernt werden, der mituis eines Betätigungssignals betätigbar ist, das beim Auftreten eines Notfalls erzeugt wird.

Der Verbindungsflansch 7 des Kupplungsteils 1 ist mit einem Verbindungsflansch 11 einer Verbindungsleitung iO verschraubt, die von einer Seite eines Tankers (nicht gezeigt) vorsteht. Der Verbindungsflansch 8 des Kupplungsteils 2 ist mit einem Verbindungsflansch 13 einer Förderleitung 12 auf ein;m Ladearm (nicht gezeigt) verschraubt, der einen Teil einer Fluidbelade- und -entladeleitung bildet.

Die Kupplungsteile 1. 2 haben Fluiddurchgänge la. 2a mit identisch ausgebildeten Innenwandungen. Die Teile der Fluiddurchgänge In. la, die sich von den Verbindungsflanschen 7, 8 zu den Rohrstücken 3, 4 jeweils erstrecken, haben eine gleichförmige Querschnittsgestalt mit einem Innendurchmesser K, und die Teile der Fluiddurchgänge la. 2a, die sich von den Rohrstücken 3, 4 zu Verbindungsöffnungen 14. 15 in den Paßflanschen 5, 6 jeweils erstrecken, haben eine Ouerschnittsform, die sich allmählich zu einem Innendurchmesser R₂ vergrößert (R₂ > R\). sowie eine weitere Querschnittsform, die sich allmählich zu einem Innendurchmesser R_t verkleinert (/?·. > R, > Ry). Die Kupplungsteile 1,2 stehen über die Vcrbindungsöffnungen 14, 15 in Verbindung miteinander, wobei diese Verbindungsöffnungen einen Innendurchmesser R_x haben.

Die Kupplungsteile 1, 2 enthalten in ihren Fiuiddurchgängen la. 2a jeweils ein Schieberventil mit einer Hülse 16, 17, einem Anschlagring 18, 19. der auf der Innenwandung des Rohrstückes 3, 4 zur Begrenzung des Hubs der Gleitbewegung der Hülse 16, 17 befestigt ist, eine Kompressionsschraubenfeder 20, 21, die die Hülse 16, 17 ge<;en den Innenwandungvand Kg. 15a der Verbindungsöffnung 14, IS drückt, und sie enthalten jeweils einen ringförmigen Federanschlag 20a, 21a, der fest an der Innenwandung des Rohrstückes 3, 4 angebracht ist, nd gegen den sich das Ende der Kompressionsschraubenfeder 20,21 abstützt. Die Hülsen 16, 17 haben gleiche zylindrische Ausbildungsform und sie haben Enden, die jeweils mittels eines Ventilteller 22, 23 verschließbar sind, wobei die anderen Enden unter Bildung von Einlaßöffnungen 24, 25 zur Einleitung eines darin befindlichen Fluids offen sind. Die zylindrisehen Flächen der Hülsen 16,17 haben in axialer Richtung länglich ausgebildete Durchlaßschlitze 26, 27, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtüng vorgesehen sind. Die Hülsen 16,17 haben einen Außendurchmes-

ser, der derart gewählt ist, daß sie jeweils in die Rohrstücke 3,4 einführbar sind, die einen Innendurchmesser von R₁ haben, wobei eine vorbestimmte Abmessungstoleranz eingehalten ist.

Ein Paar von Distanzstangen 28, 29 stehen jeweils axial von den Hülsen 16,17 an Mittelteilen der Ventilteller 22, 23 vor. die Distanzstangen 28, 29 haben eine derartige axiale Länge, daß bei einer Verbindung der Kupplungsteile 1, 2 miteinander die Distanzstangen 28, 29 gegeneinanderdrücken, um die Hülsen 16,17 entgegen der Kraft der Kompressionsfedern 20, 21 gegen die Anschlagringe 18, 19 zu drücken, wobei Fluiddurchgangsräume zwischen den Ventiltellern 22, 23 und den Innenwandungsrändern 14a, 15a der Verbindungsöffnungen 14, 15 gebildet werden. Kegelförmige Ventilkörper 31, 32 und Kegelkörper 30, 33 sind auf den Distanzstangen 28, 29 bzw. in den Hülsen 16,17 jeweils angeordnet. Das Ksge!körper 30,33 sind auf den Innenflächen der Ventilteller 22, 23 angebracht, wobei ihre spitzen Enden zu den Verbindungsflanschen 7, 8 weisen. Die Ventilkörper 31, 32 erstrecken sich jeweils zwischen dem Ventilteller 22 und der Distanzstange 28 und zwischen dem Ventilteller 23 und der Distanzstange

29. Die Ventilteller 22,23 bilden somit die Basen für die Ventilkörper 31, 32. In und um die Ränder der Ventilteller 22, 23 sind jeweils austauschbaren Ringdichtungen 34, 35 aus einem elastischen Material, wie Nitrilkautschuk. vorgesehen, die fest mit Ringen b verbunden und jeweils an den Ventiltellern 22, 23 mit Schrauben α befestigt sind.

Die Anschlagringe 18,19 sind derart angeordnet, daß bei der Verbindung der Kupplungsteile 1, 2 mit den Distanzstangen 28, 29 diese gegeneinander gedrückt werden und die Hülsen 16, 17 jeweils gegen die Anschlagringe 18,19 bewegt werden, sowie die Verbindung<inffnungen 14, 15 über die Schlitze 26, 27 mit den Fluiddurchgängen la, 2a jeweils in Verbindung stehen. Die kegeligen Teile 31, 32,33, 34 haben konisch ausgebildete Wandungen, die unter einem Winkel Θ bezüglich der Achse des Kegels geneigt sind. Der Winkel Θ ist derart gewählt, daß bei einer Verbindung der Kupplungsteile 1, 2 die konischen Wandungen der Kegelteile

30, 31, 32, 33 einen Abstand von den Innenwandungen der Fluiddurchgänge la. 2a, und zwar einen gleichbleibenden Abstand haben, d. h.. daß die Fluiddurchgänge la, \b über die gesamte Länge hinweg einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt haben.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Notabstellvorrichtung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau näher erläutert.

Unter normalen Verwendungsverhältnissen, bei denen die Kupplungsteile 1, 2 miteinander verbunden sind, wobei die Paßflansche 5, 6 miteinander mit Hilfe der Ringklemmschelie 9 verbunden sind, werden die Distanzstangen 28, 29 gegeneinander gedrückt, um die Hülsen 16,17 unter Ausführung einer Gleitbewegung in Richtung auf die Verbindungsflansche 7,8 entgegen der Wirkung der Federkraft der Kompressionsfedern 20, 21 jeweils zu drücken, bis die Hülsen 16, 17 bei ihrer Gleitbewegung durch die Anschlagringe 18,19 begrenzt werden. Die Hülsen 16, 17 sind somit zwischen den Anschlagringen 18, 19 festgehalten.

Wenn ein gefährliches Fluid, wie Flüssigerdgas zu fördern ist, strömt das Fluid von der Förderleitung 12 über den Fluiddurchgang 2a im Kupplungsteil 2 in die Einlaßöffnung 25 der Hülse 17 in Richtung der in der Zeichnung dargestellten Pfeile. Wenn der Fluidstrom aus der Hülse 17 austritt, ist er einem verminderten Widerstand infolge des Kegelkörpers 33 ausgesetzt und der Fluidstrom wird in Verteilungsrichtungen austretend aus den Schlitzen 27 aufgeteilt. Dann geht das Fluid durch die Räume zwischen dem Innenwandungsrand 15a der Verbindungsöffnung 15 und dem'Ventilkörper 32 sowie zwischen dem Innenwandungsrand 14rt der Verbindungsöffnung 14 im Kupplungsteil 1 und dem Ventilkörper 31 und das Fluid strömt durch die Schlitze 26 in der Hülse 16 in die Einlaßöffnung 24, von der aus das Fluid in die Verbindungsleitung 10 gelangt.

Das Fluid kann aufgrund des symmetrischen Aufbaus im Innern der Kupplungsteile in gleicher Weise auch in Gegenrichtung strömen.

In jedem Fall minimalisiert die im wesentlichen gleichförmige Querschnittsfläche des Fluiddurchganges zwischen den Hülsen 16, 17 jegliche Druckminderung, resultierend aus der Reibung, selbst dann, wenn das aufznlndende oder zu entladende Fluid eine hohe Viskosität hat, und die Geschwindigkeit wird nicht reduziert, mit der das Fluid strömt. Weil die Hülsen 16, 17 zwischen den Anschlagringen 18, 19 festgehalten sind, kann das Fluid in jeder Richtung durch die Notabschaltvorrichtung stabil strömen.

Bei einem Notfall, wenn beispielsweise ein an die Verbindungsleitung angeschlossener Tanker sich von dem Meeresankerplatz während der Beladung oder der Entladung Λ-s Fluids wegbewegt, wird die Ringklcmmschelle 9 sofort von den Paßflanschen 5, 6 mittels eines Arbeitszylinders (nicht gezeigt) abgenommen, so daß die Kupplungsteile 1,2 gelöst werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Beim Lösen der Kupplur.gsteile 1, 2 gleiten die Hülsen 16, 17 unter der Kraft der Kompressionsfedern 20, 21, bis die Ventilteller 22, 23 jeweils gegen die Innenwandungsränder 14a, 15a der Verbindungsöffnungen 14,15 gedrückt werden. Insbesondere schließen die Dichtungen 34, 35 die jeweiligen Räume zwischen dem Ventilteller 22 und der Verbindungsöffnung 14 und zwischen dem Ventilteller 23 und der Verbindungsöffnung 15 ab, wobei die Distanzstangen 28, 29 jeweils geringfügig von den Verbindungsöffnungen 14, 15 vorstehen. Das Fluid in der Förderleitung 12 und der Verbindung 2 wird durch die Hülse 17 gegen ein Lecken durch die Verbindungsöffnung 15 des Kupplungsteil 2 abgesperrt. In gleicher Weise wird auch das Fluid in der Verbindungsleitung 10 und dem Kupplungsteil 1 durch die Hülse 16 gegen ein Lecken durch die Verbindungsöffnung 14 des Kupplungsteils 1 abgesperrt. Daher wird die Fluidleitung vollständig gleichzeitig mit der Trennung der Kupplungsteile 1, 2 unterbrochen.

Die Dichtungen 34, 35 lassen sich einfach und schi.dl durch neue ersetzen, wenn sie verschlissen oder beschädigt sind, indem einfach die Schrauben α gelöst werden, ohne daß die Hülsen als solche ersetzt zu werden brauchen. Da die 'Kupplungsteile 1, 2 im wesentlichen aus identischen Bauteilen zusammengesetzt sind und fähig sind, eine Fluidförderung in zwei Richtungen zu ermöglichen, lassen sie s»ch an Ort und Stelle ohne Berücksichtigung der Strömungsrichtung des zu beladenden oder zu entladenden Fluids durch die Notabschaltvorrichtung einbauen.

Fig. 4 zeigt eine Ventilkupplung mit einer Notabschaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung, bei der ähnliche oder gleiche Teile wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit ähnlichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Kupplungsteile 1, 2 haben Fluiddurchgänge la, la, die mit identisch ausgebUdeten Innenwandungen versehen sind. Abschnitte der Fluiddurchgänge Ια, 2α,

die sich von den Verbindungsflanschen 7, 8 zu den Rohr.stückcn 3, 4 jeweils erstrecken, haben eine gleichförmige Querschnittsgestalt mit einem Innendurchmesser R₁, und Abschnitte der Fluiddurchgänge la, la, die sich von den Rohrstücken 3, 4 zu den Verbindungsöffnungen 14,15 in den Flanschringen 5, 6 jeweils erstrekken, haben eine Querschnittsgestalt, die allmählich bis zu Willem Innendurchmesser R₂ (R2 > R\) größer wird, und eine weitere Querschnittsgestalt, die allmählich bis zu einem Innendurchmesser von R₃ an den Verbindungsöffnungen 14, 15 (R₂ > R\ > R%) kleiner wird. An einer Stufe vom Innendurchmesser R₂ liegen jeweils Ahdeckringe 216 gleichen Innendurchmessers R₂ an. Die Kupplungsteile 1, 2 werden durch eine Klemmschelle bzw. Ringklemme 9 miteinander verbunden und sie stellen in wechselseitiger Verbindung über die Verbindungsöffnungen 14, 15, die den Innendurchmesser R_x haben. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der nach I-ig. I im wesentlichen durch Abdeckringe 216, die nunmehr näher beschrieben werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, weist jeder Abdeckring 216 ein äußeres Ringteil 216a und ein inneres Ringteil 216t mit einer Vielzahl von radialen Streben bzw. Stegen 216c auf, die sich dazwischen unter Einhaltung von gleichen Winkelabständen <9 erstrecken, wobei die äußeren und die inneren Ringteile 216a, 216b konzentrisch zueinander sind. Das innere Ringteil 2166 hat auf einer inneren Umfangsfläche einen Eingriffsflansch 216d, der sich radial nach innen erstreckt. Die äußeren und inneren Rinc,tcile 216a, 216b haben gleiche Breiten oder axiale Längen 1. Der Eingriffsflansch 216d des inneren Ringteils 216b hat einen Innendurchmesser D, der geringfügig größer als der Außendurchmesser E von Hülsen 221,222 ist, die nachstehend näher beschrieben werden. Die Innenwandabschnitte 217, 218 haben jeweils Absätze 219, 220, die zwischen den Rohrstücken bzw. Zylindern 3, 4 und den Fianschringen 5, 6 angeordnet sind. Die äußeren Ringteile 216a, 216a der Abdeckringe 216 sind jeweils in die Absätze 219, 220 eingepaßt, um die Abdeckringe 216 an den jeweiligen Innenwandabschnitten 217, 218 anzubringen Die Eingriffsflansche 2\(>d der inneren Ringteile 2166 der Abdeckringe 216 liegen den Rohrstücken 3, 4 jeweils näher und die äußeren Ringteile 216a haben Innenumfangsflächen, die jeweils in der gleichen Ebene wie die Innenwandabschnitte 217, 218 liegen. Der Außenumfang des inneren Ringteils 216/> und die Stützen bzw. Stege 216c haben abgeschrägte bzw. sich verjüngende vordere und hintere Ränder, um eine Vielzahl von glatten Fluiddurchgängen 216e zwischen dem äußeren Ringteil 216a, dem inneren Ringteil 2166 und den Stützen bzw. Stegen 216c zu begrenzen.

Die Kupplungsteile 1, 2 enthalten in ihren Fluiddurchgängen la, 2a jeweils eine verschiebbare Hülse 221, 222, einen Anschlagring 223, 224, der an der Innenwandung des Rohrstückes 3, 4 befestigt ist, um den Hub der Hülse 221, 222 zu begrenzen, eine Schraubenkompressionsfeder 227, 228, die die Hülse 221, 222 jeweils in Richtung zu der ersten inneren konischen Wandung 225, 226 des Flanschringes 5, 6 drückten und einen ringförmigen Federanschlag 229, 230, der fest an der Innenwandung des Rohrstückes 3, 4 angebracht ist, gegen den jeweils das Ende der Schraubfeder 227, 228 anliegt. Die Hülsen 221, 222 haben eine übereinstimmende zylindrische Ausbildung und haben Enden, die von Ventiltellern 231,232 geschlossen werden, während die anderen Enden als Einlaßöffnungen 233, 234 zur Einleitung des Fluids offen sind. Die zylindrischen Flächen der Hülsen 221, 222 haben jeweils axial länglich ausgebildete Schlitze 235, 236, die in gleichen Winkeläbständen in Umfangsrichtung vorgesehen sind. Die Hülsen 221, 222 haben einen Außendurchmesser F, der derart gewählt ist, daß sich die Hülsen 221, 222 in die Rohrstücke 3,4 einführen lassen, die einen Innendurchmesser Rj haben, wobei eine vorbestimmte Abmessungstoleranz zugelassen ist.
Die ersten inneren konischen Wandungen 225, 226

ίο haben axial innere Enden mit größerem Durchmesser. Mit den Ventiltellern 231, 232 ist ein Paar von Festhaltescheiben 237, 238 verschraubt, die einen Durchmesser haben, der gleich dem Außendurchmesser E der Hülsen 221, 222 ist, und die sich gegenüberliegende Distanzstangen 239, 240, tragen, die von den Mittelteilen der Festhaltescheiben 237, 238 vorstehen. Die Festhaltescheiben 237, 238 haben konisch ausgebildete Endflächen 237a, 238a, die sich vollständig in Umfangsrichtung erstrecken und die komplementär zu den ersten inneren konischen Wandungen 225, 226 der Flanschringe 5, 6 ausgebildet sind.

Die Ventilteller 231, 232 haben in ihren Ecken jeweils stufenförmig abgesetzte Teile, die sich vollständig in Umfangsrichtung erstrecken. Die Ventilteller 231., 232 und die Festhaltescheiben 237, 238 begrenzen zwischeneinander längs den stufenförmig abgesetzten Teilen jeweils Festhalteschlitze 243, 244. in die Ringdichtungen 241, 242 eingelegt sind, die extrem niedrigen Temperaturen standhalten können. Wie in den Fig. 7, 9 und 11 gezeigt, bestehen die Dichtungen 241, 242 aus einem Material, wie Tetrafluoräthylen (Teflon), das fähig ist, extrem niedrigen Temperaturen (beispielsweise — 196° C bei Flüssigerdgas) standzuhalten und ihre Elastizität selbst bei solchen extrem niedrigen Temperaturen beizubehalten, ohne beschädigt oder zerstört zu werden. Jede Dichtung 241, 242 setzt sich aus einer länglichen Dichiungsuecke 245 mii einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und einer Schraubenfeder 246 zusammen, die als ein federnd nachgiebiger Körper in die Dichtungsdecke 245 eingesetzt ist und sich ir. Längsrichtung derselben erstreckt. Die Dichtungsdecke 245 weist gegenüberliegende Ränder auf, die an ihren Außenseiten Druckwulste 248 haben, die sich voneinander weg erstrecken und in Längsrichtung der Dichtungsdecke 245 verlaufen. Die Dichtungsdecke 245 hat eine maximale Breite L_x über den Druckwulsten 248, die größer als die Tiefe L₂ der Festhalteschlitze 243,244 ist. Die Dichtungen 241, 242 sind in den Festhalteschlitzen 243, 244 in den Hülsen 221, 222 aufgenommen und jeweils axial vollständig über den Umfang der Dichtungen 241, 242 verteilt angeordnet. Die Druckwulste 248 der Dichtungen 241,242 stehen aus den Festhalteschlitzen 243, 244 vor, wobei die offenen Seiten der Dichtungsdecken 245, 245 zu den Rohrstücken 3, 4 der Kupplungsteile 1, 2 weisen.

Wenn die Kupplungsteile 1, 2 für die normale Verwendung miteinander verbunden sind, werden die Hülsen 221, 222 durch die Distanzstangen 239, 240 so beaufschlagt, daß sie voneinander gegen die Kraft der Kompressionsfedern 227, 228 gehalten werden. Wenn die Hülsen 221,222 in ihrer Position durch die Anschlagringe 223, 224 gehalten sind, werden die Druckwulste 248 der Dichtungen 241, 242 gegen die Innenumfangsflächen der inneren Ringteile 216b und die Eingriffsflansche 216a der Abdeckringe 216 gedruckt. Wenn die Kupplungsteile 1, 2 im Notfall voneinander gelöst werden, gleiten die Hülsen 221, 222 unter der Wirkung der Vorbelastungskraft der Schraubenfedern 227, 228 der-

art, daß die Druckwulste 248 der Dichtungen 241,242 in Anlageberührung gegen die zweiten inneren konischen Wandungen 249, 250 gebracht werden, die sich jeweils axial einwärts von den ersten inneren konischen Wandungen 225, 226 der Kupplungsteile 1, 2 befinden. Die zweiten inneren konischen Wandungen 249, 250 haben innere Enden, die den Rohrstücken 3, 4 näher liegen und im Durchmesser größer sind und gegenüberliegende Enden mit einem kleineren Durchmesser, der gleich oder größer als der größere Durchmesser der ersten inneren konischen Wandungen 225, 226 ist.

Kegelteile 251, 252, 253, 254 sind auf den Distanzstangen 239, 240 und jeweils in den Hülsen 221, 222 angeordnet. Die Kegelteile 251, 252 sind auf Innenflächen der Ventilteller 231, 232 derart angebracht, daß die spitzen Enden zu den Verbindungsflanschen 7, 8 weisen. Die Kgelteile 253, 254 erstrecken sich jeweils iwibLHcii dei Fesiiialiescheiue 237 und der Diüianisuiige 239 und zwischen der Festhaltescheibe 238 und der Distanzstange 240.

Die Anschlagringe 223, 224 sind derart angeordnet, daß bei einer Verbindung zwischen den Kupplungsteilen 1, 2 die Distanzstangen 239, 240 gegeneinander gedruckt werden, um die Hülsen 221, 222 jeweils gegen die Anschlagringe 223, 224 unter Ausführung einer Gleitbewi ^ung zu bewegen, wobei die Verbindungsöffnungen 14, 15 über die Schlitze 235, 236 jeweils in Verbindung mit den Fluiddurchgängen la, 2a stehen. Die Kegelteile 251, 252, 253, 254 haben konische Wandungen, die unter einem Winkel Θ bezüglich der Achse der Kegelteile geneigt sind. Der Winkel Θ ist derart gewählt, daß bei einer Verbindung zwischen den Kupplungsteilen 1, 2 die Wandungen der Kegelteile 251, 252, 253, 254 einen Abstand von den Innenwandungen der Fluiddurchgänge la, la und zwar um einen gleichmäßi- °en Abstand hsben d h duS man ei"**" "™ »'acantii. chen im Querschnitt gleichförmigen Durchgang für die Fluiddurchgänge la, la über ihre Länge hinweg erhält.

Die Arbeitsweise der Notabstellvorrichtung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau soll nachstehend erläutert werden.

Unter üblichen Verwendungsbedingungen, bei denen die Kupplungsteile 1, 2 miteinander unter Zwischenschaltung der Flanschringe 5, 6 und unter Verwendung der Ringklemmschelle 9 verbunden sind, werden die Distanzstangen 239, 240 gegeneinander gedrückt, um die Hülsen 221,222 gleitend in Richtung auf die Verbindungsflansche 7, 8 gegen die Federwirkung der Schraubenfeder 227, 228 zu drücken, bis die Hülsen 221, 222 in ihrer Gleitbewegung durch die Anschlagringe 223, 224 begrenzt werden. Die Hülsen 221, 222 sind somit zwischen den Anschlagringen 223, 224 festgehalten. Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, ist die Dichtung 241 auf der Hülse 221 gegen die Innenumfangsfläche des inneren Ringteils 2166 und den Eingriffsflansch 216d des Abdeckrings 216 gehalten und die Druckwulst 248 der Dichtung 241 wird gegen das innere Ringteil 216f> unter Einwirkung der Kraft der Feder 246 der Dichtung 241 gedruckt, die radial nach innen gedrückt wird. Ähnlich wird die Druckwulst 248 der Dichtung 242 auf der Hülse 222 gegen das innere Ringteil 2166 gedrückt. Somit sind die Dichtungen 241, 242 jeweils in inniger Berührung mit den Abdeckringen 216, 216 und den Hülsen 221. 222.

Das Fluid strömt von der Förderleitung 12 übei den Fluiddurchgang la im Kupplungsteil 2 in die Einlaßöffnung 234 der Hülse 222 in Richtung der in der Zeichnung dargestellten Pfeile. Der aus der Hülse 222 ausströmende Fluidstrom ist einem verminderten Widerstand infolge des Kegelteils 252 ausgesetzt und er wird in Verteilungsrichtungen ausgehend von den Schlitzen 236 verteilt und der Fluidstrom strörnt durch die Fiuiddurchgänge 216e in den Abdeckring 216. Dann gelangt das Fluid über die Räurne zwischen den ersten und zweiten inneren konischen Wandungen 226, 250 des Flanschrings 6 und das Kegelteil 254 und zwischen den ersten und zweiten inneren Wandungen 225, 249 des

ίο Flanschrings 5 und den Kegelteil 253 durch und strömt durch die Fluiddurchgänge 216e in den Abdeckring 216 im Kupplungsteil 1, sowie durch die Schlitze 235 in der Hülse 221 in die Einlaßöffnung 233, von der aus das Fluid in die Verbindungsleitung 10 gelangt.

In gleicher Weise kann das Fluid in Gegenrichtung strömen.
Hierbei besteht keine Gefahr, daß die Dichtungen

241, 242 knicken uuci uiitci uci uun.ii dur> uufihgchende Fluid erzeugten Axialkraft beschädigt werden, da die Druckwulste 248 der Dichtungen 241, 242 durch die Abdeckringe geschützt sind.

Die im wesentlichen gleichförmige Querschnittsflüche des Fluiddurchgangs zwischen den Hülsen 221, 222 minimiert jegliche Druckminderung, resultierend aus der Reibung, selbst dann, wenn das Fluid eine hohe Viskosität hat. Auch wird die Geschwindigkeit nicht herabgesetzt, mit der das Fluid strömt. Weil die Hülsen 221, 222 zwischen den Anschlagringen 223, 224 festgehalten sind, kann das Fluid stabil auch in Gegenriehlungen durch die Notabstellvorrichtung strömen. Wenn in einem Notfall Fluidleitung schnell gelöst werden muß, wird die Ringklemmschelle unmittelbar von den Flanschringen 5, 6 mittels eines Arbeitszylinders (nicht gezeigt) gelöst. Hierdurch werden die Kupplungsteile I, 2 wie in Fig. 5 gezeigt voneinander getrennt. Beim Trennen gleiten die Hülsen 221,222 unter der Kraft der Schraubenfedern 227, 228 in Richtung auf die Verbindungsöffnungen 14, IS. Wie in Fig. 11 (A) gezeigt, wird das Druckstück 248 der Dichtung 241 in Eingriff mit der zweiten inneren konischen Wandung 249 des FTunschrings 5 gebracht und auf ähnliche Weise wird die Druckwulst 248 der Dichtung 242 gegen die zweite innere konische Wandung 250 des Flanschrings 6 gedruckt. Zu diesem Zeitpunkt ist die konische Endfläche 237« der Festhaltescheibe 237 nicht in Anlage gegen die erste innere Wandung 225 des Flanschrings 5 und die Kndfliiche 238a der Festhaltescheibe 238 ist nicht in Anlage gegen die erste innere Wandung 226 des Flanschrings 6. Die Hülsen 221,222 werden unter der Kraft der Schraubenfedern 227, 228 so gedrückt, daß sie die Druckwulste 248 der Dichtungen 241,242 auf die zweiten inneren Wandungen 249,250 der Flanschringe 5,6 jeweils gegen die Kraft der Federn 246 drücken, währerld dem die Druckwulste 248 radial nach innen durch eine radiale Abwechslungsdifferenz T zwischen dem minimalen Durchmesser der zweiten inneren konischen Wandungen 249,250 der Flanschringe 5« 6 und dem Innendurchmesser der Wandungsabschnitte gedrückt werden, auf denen sich die Druckwulste 248, 248 der Dichtungen 241, 242 befinden.

Wenn die Dichtungen 241, 242 auf die zweiten inneren konischen Wandungen 249, 250 um einen ausreichenden Weg unter Druckbeaufschlagung bewegt winden sind, und die konische Endfläche 237o des Fcstha!- terings 237 in Eingriff mit der ersten inneren konischen Wandung 225 des Flanschrings 5 ist, wird sie durch :liese positioniert. Ähnlich kommt die konische Endfläche 238a des Festhalterings 237 in Eingriff mit der ersten

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inneren Wandung 226 des Flanschrings 6 und wird durch diese positioniert, wie dies in den Fig. 9 und 11 (B) gezeigt ist.

Beim Eingreifen der Endflächen 237a, 238λ rait den ersten inneren Wandungen 22S, 226 jeweils werden die Dichtungen 241, 242 in axialer Richtung der Kupplungsteile 1, 2 positioniert und die Verbindungsöffnungen 214, 215 in den Flanschringen 5, 6 werden durch die Dichtungen 241, 242 gleichzeitig mit dem Lösen der Kupplungsteile 1,2 vollständig geschlossen. Daher wird der durch die Kupplungsteile 1,2 gegangene Flujdstrom unmittelbar und zuverlässig unterbrochen, ohne daß die Gefahr eines Fluidaustritts besteht.

Im Notfall werden, wie zuvor beschrieben, die Endflächen 237«, 238a der Festhaltescheiben 237, 238 jeweils gegen die ersten inneren konischen Wandungen 225, 226 gedrückt, so daß die Dichtungen 241, 242 in einer vorbestimmten Stelle axial zu den Kupplungsteiicu 1, 2 posiiionieri sind. Selbst wenn die Dichtungen 241, 242 und die Flanschringe 5, 6 in verschiedenem Maße Abmessungsschrumpfungen unter dem Einfluß eines Fluids mit einer extrem niedrigen Temperatur ausgesetzt sind, kann jeglicher Abmessungsunterschied durch die radiale Abmessungsdifferenz T der zweiten inneren Wandungen 249, 250 ausgeglichen bzw. aufgenommen werden, durch die die Dichtungen 241, 242 radial andrückbar sind. Daher besteht keine Gefahr, daß die Flanschringe 5, 6 unerwünschten Beanspruchungen ausgesetzt sind, wt\:sn die Hülsen 221, 222 gegen die Flanschringe 5, 6 stoßen. Die Dichtungen 241,242 können ihre Elastizität beibehalten, wenn sie in Berührung mit dem Fluid sind, das eine extrem niedrige Temperatur hat und daher sind die Dichtungen frei von Beschädigungen, die sonst zu Fluidleckagen führen können.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ventilkupplung für Fluidleitungen, bestehend aus zwei miteinander verbindbaren rohrförmigen Kupplungsteilen, die im Innern jeweils axial verschiebbare Gleithülsen aufweisen, die jeweils einen kegelartigen Ventilkörper tragen, dessen Mantelfläche einem kegelstumpfförmigen Ventilsitz gegenübersteht, der das Leitungsende des jeweiligen Kupplungsteils bildet, welche Ventilkörper beim Zusammenfügen der Kupplung mit ihren vorderen Enden aneinanderstoßen und sich gegenseitig jeweils gegen die Kraft einer den Ventilkörper in Schließstellung drückenden Schließfeder von den Ventilsitzen abheben, und einer lösbaren Spanneinrichtung zum Zusammenhalten der Kupplungsteile gegen die Kraft der Schließfedern, dadurch gekennzeichnet, dabdie Kupplungsteile (1, 2) an ihren einander zugewandten Enden jeweils einen radial verlaufenden Flansch (5, 6) aufweisen, die Flansche (5, 6) im gekuppelten Zustand der Kupplung aneinanderliegen und durch eine Schnellspanneinrichtung (9) zusammengehalten sind, die Kupplungsteile (1, 2) Fluiddurchgänge (la, 2a) aufweisen, die einen zylindrischen, die Hülse (16, 17; 221. 222; 127,128) führenden Abschnitt (Durchmesser R₁), einen sich daran anschließenden, sich im Durchmesser alimählich vergrößernden (Durchmesser R₁) und wieder verkleinernden (durchmesser R_}) Abschnitt aufweisen, wobei der Abschnitt größten Durchmessers (R₂) in jenem Bereich angeordnet ist, den im gekuppelten Zustand der Kupplung die Basis (?3, 23; 231, 232; 133. 134) des Ventilkörpers (31, 3i; 253, 254; 149, 150) einnimmt, daß sich an der. Ventilkörper (31, 32; 253, 254; 149, 150) auf der Seite der Hülse (16. 17; 221. 222; 127, 128) jeweils ein Kegelkörper (30, 33; 251. 252; 151, 152) anschließt, der in die Hülse (16, 17; 221. 222; 127, 128) ragt, die Hülsen (16, 17; 221, 222; 127, 128) benachbart den Ventilkörperbasen (22. 23; 231, 232: 133, 134) in Umfangsrichtung verteilte Durchlaßschlitze (26, 27; 235.236; 139.140) aufweisen und die Durchmesser der Fluiddurchgänge (la. 2a) und die Abmessungen der Ventilkörper (31. 32; 253, 254; 149, 150) und der Kegelkörper (30. 33; 251. 252; 151, 152) so aufeinander abgestimmt sind, daß im gekuppelten Zustand der Kupplung die Fluiddurchgänge (la, 2a) im Bereich der Ventile gleichförmige Querschnittsgrößen haben.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ventilkörperbasen (22, 23; 231. 232; 133. 134) federnd nachgiebige Dichtungen (34, 35: 241. 242; 153. 154) angebracht sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörper (31. 32; 253, 254; 149.150) mit axial vorstehenden Distanzstangen (28. 29; 239. 240; 147. 148) versehen sind, die stirnseitige Berührungsflächen aufweisen, die beim Zusammenfügen der Kupplung aneinanderliegen,

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstangen (28, 29; 239, 240; 147, 148) im gelösten Zustand der Kupplung ein kurzes Stück aus den Verbindungsöffnungen (14,15; 121, 122) vorstehen.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kupplungsteilen (1, 2) Anschläge (18,19; 223, 224; 131, 132) für die Begrenzung der Einschubbewegung der Hülsen

(16,17; 221, 222; 127,128) ausgebildet und so angeordnet sind, daß im zusammengefügten Zustand der Kupplung die hinteren Enden der Hülsen an ihnen anliegen.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (34, 35; 241, 242; 153, 154) auswechselbar sind.

7. Kupplung mach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (34, 35) jeweils an einem Ringelement (b) befestigt sind, das lösbar an den Ventilkörperlbasen (22, 23) befestigt ist.

8. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (34, 35; 241, 242; 153, 254) mit den Veritilkörpern (31, 32; 253, 254; 149, 150) beweglich sind und dichtend an den Innenflächen (14a, 15a; 249, 250; 123, 124) der Kupplungsteile (1, 2) anliegen, wenn die Kupplung gelöst ist.