DE10108558B4 - Hydraulische Unterwasserkupplung - Google Patents

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Abstract

Hydraulische Unterwasserkupplung, mit:
a) einem Einsteckelement (10) mit einer zylindrischen Sonde (17) mit einer vorderen Stirnfläche (25);
b) einem Aufnahmeelement (20) mit einer Aufnahmekammer, die so dimensioniert ist, dass in ihr die zylindrische Sonde verschiebbar aufgenommen werden kann, wobei die Aufnahmekammer (36) eine zylindrische Wand und eine Innenschulterfläche (24) hat; und
c) einer ringförmigen Metalldichtung (50, 70), die neben der Innenschulterfläche (24) in der Aufnahmekammer positioniert ist, wobei die Dichtung einen Innenumfang hat, der so gestaltet ist, dass er zwischen der vorderen Stirnfläche (25) des Einsteckelementes und der Innenschulterfläche (24) in der Aufnahmekammer abdichtet, wobei die Dichtung (50, 70) einen Außendurchmesser hat, der so gestaltet ist, dass gegenüber der zylindrischen Wand der Aufnahmekammer (36) radial abgedichtet wird, wobei die Dichtung in der Aufnahmekammer verschiebbar ist, wobei der Außenumfang im dichtenden Eingriff mit der Aufnahmekammerwand bleibt und der Innenumfang der Dichtung (50, 70) im dichtenden Eingriff mit der...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Kupplungen, die bei Unterwasserbohrungen und -produktionsanwendungen verwendet werden. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine hydraulische Unterwasserkupplung, die eine druckgespeiste Y-förmige Metalldichtung hat, welche mit der Stirnseite des Einsteckelementes, der Bohrung des Aufnahmeteils und einer Innenschulter in der Bohrung zusammenwirkt, um eine Radialdichtung und eine Stirndichtung zwischen den Kupplungselementen zu schaffen.
  • Hydraulische Unterwasserbohrungen sind seit langem bekannt. Die Kupplungen bestehen im allgemeinen aus einem Einsteckelement und einem Aufnahmeelement mit Dichtungen, um die Verbindung zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeelement abzudichten. Das Aufnahmeelement hat im allgemeinen einen zylindrischen Körper mit einer Bohrung mit relativ großem Durchmesser an dessen einem Ende und einer Bohrung mit relativ kleinem Durchmesser an dessen anderem Ende. Die kleine Bohrung erleichtert die Anschlüsse von Hydraulikleitungen, während die große Bohrung die Dichtungen enthält und den Einsteckteil der Kupplung aufnimmt. Das Einsteckelement besteht aus einem Sondenabschnitt, der in die große Bohrung des Aufnahmeelementes einsetzbar ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung liegen die Dichtungen entweder am Ende oder der Stirnfläche des Einsteckelementes an oder wirken mit dem Einsteckelement an dessen Außenumfang zusammen. Hydraulikfluid kann dann frei durch die Aufnahme- und Einsteckteile der Kupplung fließen und die Dichtungen verhindern, daß der Strom an den Verbindungen der Kupplung entweichen kann.
  • In dem Aufnahmeelement und auch in dem Einsteckelement kann ein Absperrventil installiert sein. Jedes Absperrventil wird geöffnet, wenn die Kupplung erfolgt ist; jedes Absperrventil schließt jedoch, wenn die Kupplung getrennt ist, um zu verhindern, daß Fluid aus dem System, dessen Teil die Kupplung ist, austritt.
  • In den US-PS 4694859 und US-PS 5762106 von Robert E. Smith III ist eine hydraulische Unterwasserkupplung und eine radiale Metalldichtung offenbart. Eine wiederverwendbare Metalldichtung steht mit dem Umfang der Sonde in Eingriff, wenn diese in dem Aufnahmeelementkörper eingesetzt ist. Die Dichtung wird durch einen zylindrischen Körper oder einen Halter an Ort und Stelle gehalten. Wenn die Einsteck- und Aufnahmeteile der Kupplung unter Druck getrennt werden, verhindert der Halter, daß die Metalldichtung durch die Bohrung des Aufnahmeelementes nach außen geblasen wird.
  • Die US-PS 4637470 von Gary G. Weathers offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einem federnden Metalldichtring, der zwei Lippen hat, die nach innen gewandt sind, und eine allgemeine V-Form bilden. Um die Stirnfläche des Einsteckelementes in Dichteingriff mit dem Dichtring zu halten, werden Belleville-Beilagscheiben verwendet. Zusätzlich besteht die Tendenz, daß der Fluiddruck in der Bohrung des Aufnahmeelementes die Lippen des Dichtungsringes expandiert, um eine dichte Dichtung zwischen der Stirnfläche des Einsteckelementes und der Schulter in der Bohrung des Aufnahmeelementes aufrechtzuerhalten.
  • Die US-PS 5015016 von Robert E. Smith III, offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung, die eine interne mit Druck beaufschlagte V-Dichtung hat, welche mit der Führungsstirnfläche des Einsteckelementes und einer Hülse, die in die Bohrung des Aufnahmeelementes eingesetzt ist, zusammenwirkt. Die V-Dichtung ist vorgespannt, um eine Leckage bei niedrigen Drucken zu verhindern. Wenn das System mit Druck belastet wird, zwängt das Hülsenelement in Richtung auf das Einsteckelement, um die V-Dichtung mit dem Einsteckelement in Eingriff zu halten. Der Druck bewirkt, daß die V-Dichtung sich in Längsrichtung gegen die Führungsstirnfläche des Einstiegelementes und die Innenschulter des Hülsenelementes ausdehnt.
  • Die US-PS 5355909 von Robert E. Smith III offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einem Paar hohler Metalldichtungen, die mit Druck beaufschlagt sind, um zwischen den Einsteck- und Aufnahmeelementen der Kupplung abzudichten. Eine der hohlen Metalldichtungen ist so ausgebildet, daß sie sich radial ausdehnt, während die zweite hohle Metalldichtung in der Achsenlängsrichtung der Kupplung zusammenpreßbar ist. Diese Dichtungen schaffen eine fluiddichte Dichtanordnung bei unter Drucksetzung der Kupplung, ohne daß eine Notwendigkeit für externe Vorspanneinrichtungen besteht.
  • Die US-PS 5979499 von Robert E. Smith III offenbart eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einer ringförmigen Metalldichtung, die zwischen dem Körper des Aufnahmeelementes und einem hülsenförmigen Dichtungshalter an Ort und Stelle gehalten wird. Die ringförmige Metalldichtung hat einen Lippen- oder Schenkelabschnitt, der zwischen dem Körper des Aufnahmeelementes und dem Dichtungshalter an Ort und Stelle geklemmt ist. Der hohle Teil der Dichtung erstreckt sich von dem Lippenteil der Dichtung radial nach innen und ist ausdehnbar, um gegenüber dem Körper des Einsteckelementes eine fluiddichte Dichtung zu erzeugen. Der hohle Teil der Dichtung ist vorzugsweise im Querschnitt zylindrisch.
  • Die US-PS 4884584 von Robert E. Smith III offenbart eine intern vorgespannte hydraulische Kupplung mit Metall/Metall-Dichtung, die ein Dichtelement hat, das in Längsrichtung innerhalb der Bohrung des Aufnahmekupplungselementes zwischen einer ersten expandierten Position und einer zweiten, komprimierten Position schwimmen oder gleiten kann. Das Dichtungselement ist durch einen Vorspannmechanismus in seine erste, expandierte Position vorgespannt. Eine Kraft, die aus dem Zusammenwirken von Einsteckelement und dem Dichtungselement resultiert, hat die Tendenz, das Dichtungselement in seine zweite, komprimierte Position zu zwängen, und dieser Kraft steht der Vorspannmechanismus entgegen. Eine ringförmige Metallringdichtung kann dazu verwendet werden, zwischen dem Außenumfang des Dichtungselementes und der Bohrung des Aufnahmeelementes eine gleitende Fluiddichtung zu schaffen.
  • Einige Bauarten von hydraulischen Kupplungen mit flanschartigen Metall/Metall-Dichtungen erfordern für die Dichtung externe Vorspanneinrichtungen. Ein externer Vorspannmechanismus wird üblicherweise dazu verwendet, eine relative Längsbewegung zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeelement und daraus resultierend ein Außer-Eingriff-Gelangen der Dichtungen zu verhindern. Ein Problem bei externen Vorspanneinrichtungen ist, daß die Einrichtungen den Fluiddruck überwinden müssen, der die Elemente auseinanderzwängt. Die externe Einrichtung muß nicht nur partiell eine Dichtung mit Kraft speisen, sondern auch den Hydraulikdruck überwinden, der die Elemente zum Trennen zwingt. Dies ist ein ernsthaftes Problem insbesondere dann, wenn für die Hydraulikleitungen ein hoher Druck gewünscht wird, und in einem derartigen Fall kann der Hydraulikdruck die Vorspanneinrichtung überwinden und die Dichtbeziehung kann verlorengehen.
  • Die Dichtbeziehung kann bei Kupplungen gemäß dem Stand der Technik mit flanschartigen Dichtungen, die keine externen Vorspanneinrichtungen verwenden, ebenfalls verlorengehen. Dies Problem wird durch jede relative Längsbewegung der Kupplungselemente verursacht. Keine Längsbewegung zwischen den Elementen kann toleriert werden, ohne daß die Dichtbeziehung geopfert wird.
  • Während Flächendichtungen bei hydraulischen Unterwasserkupplungen gewisse Nachteile haben, erlauben Radialdichtungen im wesentlichen eine Trennung der Kupplungselemente. Radialdichtungen können jedoch Dichthaltevorrichtungen erfordern und Toleranzen oder Abmessungsunregelmäßigkeiten können die Effektivität der Radialdichtungen vermindern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hydraulikkupplung zu schaffen, bei der zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeelement eine Dichtung vorgesehen ist, die auch nach wiederholtem Aus- und Einkuppeln ihre Dichtwirkung nicht verliert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hydraulikkupplung gemäß Anspruch 1. Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind den Unteransprüchen 2 bis 11 zu entnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung beseitigt die vorstehend beschriebenen Probleme und Nachteile, indem eine Kupplung mit einer druckgespeisten Y-förmigen Metalldichtung geschaffen wird, die mit der führenden Stirnfläche des Einsteckelementes zusammenwirkt und auch eine verschiebbare Radialdichtung schafft, die mit den teilweise getrennten Kupplungselementen in Eingriff stehen bleibt. Die Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert keine externe Vorspanneinrichtung. Während des Verbindens der Kupplungselemente tritt das Einsteckelement in die Bohrung des Aufnahmeelementes ein und die Stirnfläche des Einsteckelementes drückt den Innenumfang der Dichtung zusammen, um zwischen der führenden Stirnfläche des Einsteckelementes und einer internen Schulter in der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes eine flanschartige oder Flächen-Dichtung zu schaffen. Infolge der Biegung und mit Druckbeaufschlagung der inneren Umfangsfläche der Dichtung kann das Einsteckelement teilweise aus dem vollständigen Eingriff mit dem Aufnahmeelement getrennt werden, und dabei abgedichtet bleiben. Wenn die Grenze dieser Biegung einmal erreicht ist und das Einsteckelement weiter aus der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes herausbewegt wird, gleitet die Metalldichtung mit dem Einsteckelement in der Bohrung des Aufnahmeelementes nach oben. Wenn die Metalldichtung gleitet, bleibt der Innenumfang der Dichtung mit der Stirnfläche des Einsteckelementes im Eingriff und der Außenumfang der Metalldichtung steht mit der Bohrung des Aufnahmeelementes im Eingriff. Wenn die Kupplungselemente partiell getrennt werden, schafft die Metalldichtung zwischen dem Einsteckelement und der Bohrung des Aufnahmeelementes eine radiale fluiddichte Dichtung und bleibt mit den Einsteck- und Aufnahmekupplungselementen im Eingriff. Der Außenumfang der Metalldichtung wird vorzugsweise durch Druck gespeist, und, falls gewünscht, kann die Dichtung durch einen Preßsitz beim Einsetzen in die Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes vorgespannt sein. Durch Druckbeaufschlagung und/oder Vorspannen des Außenumfanges der Metalldichtung bleibt eine ausreichende Kraft, die diesen Teil der Dichtung beaufschlagt, um die verschiebbare fluiddichte Radialmetalldichtung selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn die Kupplungselemente teilweise getrennt sind.
  • Die folgenden Zeichnungen bilden einen Teil der vorliegenden Beschreibung und dienen zur weiteren Demonstration gewisser Aspekte der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf eine oder mehrere dieser Zeichnungen in Verbindung mit der detaillierten Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen leichter zu verstehen sein.
  • In den Figuren zeigt:
  • 1 das Einsteckelement und das Aufnahmeelement der Kupplung im Schnitt, wenn die Kupplungselemente vollständig im Eingriff sind, gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 das Einsteckelement und das Aufnahmeelement der Kupplung in einer Ansicht im Schnitt, wenn das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes entfernt ist, gemäß der ersten Ausführungsform;
  • 3 die Metalldichtung gemäß der Ausführungsform der 1 und 2 in einer vergrößerten Schnittdarstellung;
  • 4 das Einsteckelement und das Aufnahmeelement der Kupplung in einer Darstellung im Schnitt, wenn die Kupplungselemente zusammengebaut sind, gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 das Einsteckelement und das Aufnahmeelement der Kupplung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung im Schnitt;
  • 6 die Metalldichtung gemäß der Ausführungsform von 5 in vergrößerter Darstellung im Schnitt;
  • 7 die Metalldichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in vergrößerter Darstellung im Schnitt, wobei das Einsteckelement vollständig in die Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes eingesetzt ist;
  • 8 die Dichtung gemäß 7 in vergrößerter Darstellung im Schnitt, wobei das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes entfernt ist; und
  • 9 die Metalldichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform in einer vergrößerten Darstellung im Schnitt.
  • Hydraulische Unterwasserkupplungen sind im allgemeinen an einander gegenüberliegenden Platten eines Verteilers befestigt und werden durch Schraubbolzen oder hydraulische Elemente, die an den Platten befestigt sind, zusammengehalten.
  • Die Einsteck- und Aufnahmeelemente können an den einander gegenüberliegenden Platten unter Verwendung unterschiedlicher Mittel wie beispielsweise Stellschrauben oder Gewinden 48 befestigt sein. Techniken zum Befestigen von Elementen an solchen Platten sind dem Fachmann allgemein bekannt. Typischerweise ist eine der Verteilerplatten an einer Bohrlochbaugruppe befestigt, während die gegenüberliegende Platte unter Wasser positionierbar und bewegbar ist. An der Einsteckverbindungsplatte sind eine Anzahl von Einsteckkupplungselementen befestigt. Üblicherweise sind an einer einzigen Verbindungsplatte zehn bis dreißig Verbindungselemente befestigt. Die Aufnahmekupplungselemente sind an einer Aufnahmeverteiler- oder Verbindungsplatte befestigt. Es sind Führungsmittel vorgesehen, um die Einsteckverbindungsplatte und die Aufnahmeverbindungsplatte zueinander auszurichten. Ungeachtet dessen, ob sie einzeln oder mit an einander gegenüberliegenden Verbindungsplatten befestigt sind, sind die Kupplungselemente Kräften unterworfen, die die Tendenz haben, die Kupplungselemente zu trennen.
  • Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 hat bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform das Einsteckelement 10 einen Gewindeansatz 16, mit dem es an einer Verteilerplatte befestigt sein kann. An den Ansatz schließt sich ein Flansch 12 des Einsteckelementes an, an welchen sich die zylindrische Sonde 17 anschließt, und die mit der Sondenstirnfläche 25 endet. Die zylindrische Sonde 17 ist so ausgebildet, daß sie mit dem Aufnahmeelement 20 wie im folgenden beschrieben, gleitend zusammenwirkt. Das Einsteckelement oder die Sonde kann mehrere Durchmesseränderungen haben, und wie in der 3 gezeigt, kann das Einsteckelement an seiner äußeren Umfangsfläche die schrägen Schultern 26 und 27 haben. Der Körper des Einsteckelementes ist ebenfalls mit einer mittleren Bohrung 21 versehen. Am ersten Ende der Bohrung befindet sich ein Gewindeabschnitt 15 zum Anschließen von Hydraulikleitungen. Die Bohrung kann ent lang ihres Verlaufs durch den Körper des Einsteckelementes mehrere Durchmesseränderungen haben.
  • In der Bohrung 21 des Einsteckelementes ist eine Ventilbaugruppe verschiebbar aufgenommen. Die Ventilbaugruppe besteht aus einem konischen Tellerventil 22, das in seiner normalerweise geschlossenen Position gegenüber dem Ventilsitz 23 abdichtet. Eine wendelförmige Ventilfeder 45 zwängt das Tellerventil gegen den Ventilsitz in die geschlossene Position. Die wendelförmige Ventilfeder 45 ist innerhalb der mittleren Bohrung 21 angeordnet und durch einen Ventilring 46 verankert, der durch einen Sprengring 47, welcher in die Innenfläche der mittleren Bohrung des Einsteckelementes eingreift, an Ort und Stelle gehalten ist. Am höchsten Punkt des Tellerventils 22 steht ein Ventilstößel 19 vor. Wenn die Tellerventilstößel des Einsteck- und des Aufnahmeelementes zusammenwirken, werden die Ventile zwangsweise geöffnet, um das Fließen von Hydraulikfluid zwischen dem Einsteck- und dem Aufnahmekupplungselement einzuleiten.
  • Das Aufnahmeelement 20 besteht aus einem Körper, der eine mittlere Bohrung 39 hat, die entlang ihres Verlaufs durch das Aufnahmeelement mehrere Durchmesseränderungen hat. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das erste Ende der Bohrung einen Innengewindeabschnitt 32 zum Anschließen einer Hydraulikleitung. Eine Ventilbaugruppe in der Bohrung 39 des Aufnahmeelementes hat ein Tellerventil 28, welches verschiebbar in der Bohrung aufgenommen ist. Das Tellerventil 28 ist konisch und wird durch eine Ventilfeder 41 in eine Sitzposition gegen den Ventilsitz 33 gezwängt. Wenn das Tellerventil am Ventilsitz anliegend in einer geschlossenen Position ist, dichtet das Ventil den Hydraulikfluidfluß zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeelement ab. Ein Federring 42 verankert die Ventilfeder 41 und wird durch einen Sprengring 43 an Ort und Stelle gehalten.
  • In der in der 1 gezeigten, ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung 50 ein Metallring mit einem Y-förmigen Querschnitt. In einer ersten Position liegt die Metalldichtung mit ihrem Innenumfang an der Innenschulter 24 in der Aufnahmeelementbohrung an. Dieser Teil der Aufnahmeelementbohrung ist zylindrisch und so dimensioniert, daß das Einsteckelement verschiebbar aufgenommen wird, und wird als Aufnahmekammer bezeichnet. Wie in der 1 gezeigt, wird, wenn das Einsteckelement vollständig in die Aufnahmekammer eingesetzt ist, und der Tellerventilstößel 19 des Einsteckelementes mit dem Tellerventilstößel 44 des Aufnahmeelementes zusammenwirkt, Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen übertragen. Der Hydraulikfluiddruck beaufschlagt den Hohlraum zwischen den einander gegenüberliegenden Lippen oder Schenkeln des Innenumfangs der Metalldichtung 50, um zwischen der Stirnfläche 25 des Einsteckelementes und der Schulterfläche 24 in der Aufnahmekammer eine Stirnflächendichtung zu schaffen. Wie weiter unten im Einzelnen beschrieben, wirkt der Außenumfang der Metalldichtung 50 auch mit der Wand der Aufnahmekammer 36 zusammen.
  • Bezugnehmend auf die 2 ist die hydraulische Unterwasserkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Einsteckelement 10 gezeigt, das teilweise aus der Aufnahmekammer 36 des Aufnahmeelementes herausgezogen ist. In der 2 ist die Dichtung in einer zweiten Position gezeigt, die in Längsrichtung zur ersten Position beabstandet ist. In der zweiten Position bleibt eine der Lippen oder einer der Schenkel am Innenumfang der Metalldichtung 50 mit dem Einsteckelement im Dichteingriff, während der gegenüberliegende Schenkel außer Eingriff mit der Schulter in der Aufnahmekammer ist. Der Außenumfang der Dichtung bleibt im Eingriff mit der Wand der Aufnahmekammer.
  • Bevor die in der 2 gezeigte zweite Position erreicht wird, biegt sich der Innenumfang der Dichtung ausreichend, um eine gewisse Relativbewegung des Einsteckelementes zum Aufnahmeelement zu ermöglichen, bevor einer der Schenkel am Dichtungsinnenumfang aus dem Eingriff mit der Schulter in der Aufnahmekammer gelangt. Faktisch kann das Einsteckelement partiell aus dem vollständigen Eingriff mit der Aufnahmekammer in dem Aufnahmeelement getrennt werden und immer noch eine Dichtung gegenüber der Schulter infolge der Biegung und der Druckbeaufschlagung der einander gegenüberliegenden Lippen oder Schenkel am Innenumfang 52 der Dichtung aufrechterhalten. Wenn die Grenze dieser Biegung einmal erreicht ist und das Einsteckelement weiter aus der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes gelangt, gelangt eine der Lippen oder einer der Schenkel der Dichtung aus dem Eingriff mit der Schulterfläche der Aufnahmekammer. Der Außendurchmesser der Metalldichtung hält die Dichtung gegenüber der Aufnahmekammerwand des Aufnahmeelementes aufrecht, wenn die Dichtung in Richtung auf die zweite Position verschoben wird. Wenn das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmekammer herausgezogen wird, bleibt der Innenumfang 52 der Dichtung mit der Stirnfläche 25 des Einsteckelementes im Eingriff und der Außenumfang 53 der Dichtung bleibt mit der Wand der Aufnahmekammer 36 im Eingriff, wenn die Dichtung der Stirnfläche des Einsteckelementes folgt, bis die Dichtung den Sprengring 37 erreicht, der die Metalldichtung in der Aufnahmebohrung hält, wenn die Kupplungselemente vollständig getrennt werden.
  • Wie in der 4 gezeigt, wird bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung anstatt des Haltesprengrings ein Dichtungshalter 30 verwendet, um zu verhindern, daß die Dichtung verlorengeht, wenn die Kupplungselemente getrennt werden. Der Dichtungshalter ist bei 60 in das Aufnahmeelement eingeschraubt. Das Aufnahmeelement hat einen Innenbohrungsabschnitt 59 zum Einsetzen des Dichtungshalters 30, der an der Innenschulter 24 anliegt. Der Außenumfang der Metalldichtung 50 gleitet nach oben und dichtet gegenüber der Wand 58 der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes so lange ab, bis die Dichtung den Dichtungshalter 30 erreicht, wenn das Einsteckelement partiell von dem Aufnahmeelement getrennt wird.
  • In der 5 ist eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Dichtungshalter 31 in die Bohrung 59 des Aufnahmeelementes eingesetzt, und wird durch einen Sprengring 37 an Ort und Stelle gehalten. Der Dichtungshalter 31 begrenzt ebenfalls den Lauf der Metalldichtung 50, wenn das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmekammer herausgezogen wird. Um den Außenumfang des Dichtungshalters 31 kann eine O-Ring-Dichtung 54 verwendet werden. Zusätzlich kann ein O-Ring 51 verwendet werden, um um den Innenumfang des Dichtungshalters herum gegenüber der Sondenwand abzudichten.
  • Es wird nun auf die 6 Bezug genommen, die eine vergrößerte Schnittdarstellung des Dichtungshalters 30 zeigt. Bei dieser Ausführungsform hat der Dichtungshalter ein Paar schräger Schultern 61, 62 in seiner mittleren Bohrung. Wie in der 6 gezeigt, gleitet die Außenumfangsfläche der Metalldichtung 50 in der Wand 58 der Aufnahmekammer nach oben, bis sie den Dichtungshalter 30 erreicht. Wenn das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes herausgezogen ist, bleibt der Innenumfang der Dichtung 50 an der Stirnfläche 25 des Einsteckelementes anliegen.
  • In 7 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, und bei dieser Ausführungsform liegt die Metalldichtung 70 an der Stirnfläche des Einsteckelementes und an der Schulterfläche 24 der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes an. Ein Sprengringhalter 79 verhindert, daß die Dichtung 70 aus der Aufnahmeelementbohrung herausgeblasen wird, indem der Längsweg der Dichtung 70 begrenzt wird, wenn das Einsteckelement aus der Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes herausgezogen wird. Bis die Dichtung 70 den Haltesprengring 79 erreicht, bleibt sie im Dichtungseingriff mit der Stirnfläche des Einsteckelementes und der Wand 38 der Aufnahmekammer. Die Dichtung gemäß 7 wird so mit Druck beaufschlagt, daß der Hydraulikfluiddruck die Dichtung so vorspannt, daß sie mit der Stirnfläche des Einsteckelementes und der Wand 38 der Aufnahmekammer im Eingriff bleibt. In der 8 ist eine Metalldichtung 70 gezeigt, nachdem das Einsteckelement sich von der Dichtung gelöst hat. Die Stirnfläche 25 des Einsteckelementes hält die stirnseitige Dichtung mit der Dichtung 70 solange aufrecht, bis sie den Haltesprengring 79 erreicht. In der 9 ist eine Dichtung 70 mit einem Dichtungshalter 80 gezeigt, der schräge Schultern 61 und 62 hat. Bei dieser Ausführungsform bleibt das Einsteckelement mit der Dichtung 70 solange in Eingriff, bis die Dichtung den Halter 80 erreicht.
  • Wie in der vorliegenden Erfindung gezeigt, schafft die vorliegende Erfindung eine hydraulische Unterwasserkupplung mit einer Stirnflächendichtung, die keine externe Vorspanneinrichtung erfordert. Das Einsteckelement der Kupplung kann teilweise aus dem vollständigen Eingriff mit dem Aufnahmeelement getrennt werden, und infolge von Biegung und Druckbeaufschlagung des Innenumfangs der Dichtung die Dichtung aufrechterhalten. Wenn einmal die Grenze dieser Biegung erreicht ist, gelangt der Innenumfang der Dichtung außer Eingriff mit der Schulter der Aufnahmeelementbohrung, und das Einsteckelement kann weiter aus dem Aufnahmeelement herausgezogen werden, während der Außenteil der Dichtung eine druckgespeiste Dichtung gegenüber der Aufnahmeelementbohrung aufrechterhält. Die Metalldichtung gleitet in der Bohrung des Aufnahmeelementes nach oben und die Dichtung wird zwischen den Einsteck- und Aufnahmekupplungselementen aufrechterhalten. Der Außenumfang der Dichtung kann einen etwas größeren Durchmesser als die Aufnahmekammer oder Aufnahmeelementbohrung haben, was zu einer Preßpassung führt und eine ausreichende Dichtungskraft ohne Anwenden von Fluiddruck verursacht.

Claims (11)

  1. Hydraulische Unterwasserkupplung, mit: a) einem Einsteckelement (10) mit einer zylindrischen Sonde (17) mit einer vorderen Stirnfläche (25); b) einem Aufnahmeelement (20) mit einer Aufnahmekammer, die so dimensioniert ist, dass in ihr die zylindrische Sonde verschiebbar aufgenommen werden kann, wobei die Aufnahmekammer (36) eine zylindrische Wand und eine Innenschulterfläche (24) hat; und c) einer ringförmigen Metalldichtung (50, 70), die neben der Innenschulterfläche (24) in der Aufnahmekammer positioniert ist, wobei die Dichtung einen Innenumfang hat, der so gestaltet ist, dass er zwischen der vorderen Stirnfläche (25) des Einsteckelementes und der Innenschulterfläche (24) in der Aufnahmekammer abdichtet, wobei die Dichtung (50, 70) einen Außendurchmesser hat, der so gestaltet ist, dass gegenüber der zylindrischen Wand der Aufnahmekammer (36) radial abgedichtet wird, wobei die Dichtung in der Aufnahmekammer verschiebbar ist, wobei der Außenumfang im dichtenden Eingriff mit der Aufnahmekammerwand bleibt und der Innenumfang der Dichtung (50, 70) im dichtenden Eingriff mit der Stirnfläche (25) des Einsteckelementes (10) bleibt, wenn das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmekammer herausgezogen wird.
  2. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, dadruch gekennzeichnet, dass die Metalldichtung (50) einen Y-förmigen Querschnitt hat.
  3. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckelement (10) und das Aufnahmeelement (20) interne Ventile (22, 28) zum Steuern des Hydraulikfluidstroms zwischen den Kupplungselementen haben.
  4. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang (52) der Metalldichtung (50) einander gegenüberliegende erste und zweite Schenkel und einen dazwischenliegenden Hohlraum hat, und dass die Dichtung mit Druck beaufschlagt wird, um den ersten Schenkel gegen die Stirnfläche (25) des Einsteckelementes zu drücken und den zweiten Schenkel gegen die Schulterfläche (24) in der Aufnahmekammer zu drücken.
  5. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet, durch einen Halter (30, 31), der mit dem Aufnahmeelement in Eingriff steht, um die Metalldichtung (50) in der Aufnahmekammer zu halten, wenn die Kupplungselemente getrennt werden.
  6. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Metalldichtung (50) mit der Zylinderwand der Aufnahmekammer einen Presssitz bildet.
  7. Hydraulische Unterwasserkupplung, nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Metalldichtung (50) einen Y-förmigen Querschnitt, einen Innenumfang (52) und einen Außenumfang (53) hat, wobei der Innenumfang erste und zweite einander gegenüberliegende Schenkel hat, die sich radial nach innen erstrecken und zwischen sich einen Hohlraum haben, der erste Schenkel mit der Stirnfläche (25) des Einsteckelementes in Eingriff steht und der zweite Schenkel mit der Schulterfläche (24) in der Mitte der Aufnahmeelementbohrung in Eingriff steht, wenn das Einsteckelement vollständig in die Aufnahmeelementbohrung eingesetzt ist, wobei die ersten und zweiten Schenkel federnd biegbar sind, wodurch der Innenumfang (52) der Dichtung in Längsrichtung zwischen der Einsteckelementstirnfläche (25) und der Schulterfläche (24) gepresst wird, wenn das Einsteckelement vollständig in die Aufnahmeelementbohrung eingesetzt ist, wobei am Innenumfang (52) eine Expansion in Längsrichtung erfolgt, wenn das Einsteckelement teilweise aus der Aufnahmeelementbohrung herausgezogen wird, wobei die Dichtung (50) ihren Dichtungseingriff zwischen der Stirnfläche (25) des Einsteckelementes und der Schulterfläche (24) solange beibehält, bis der zweite Schenkel sich von der Schulterfläche löst, wobei der erste Schenkel den Dichtungseingriff mit der Stirnfläche des Einsteckelementes aufrecht hält und der Außenumfang (53) der Dichtung eine Radialdichtung gegenüber der Aufnahmeelementbohrung aufrechterhält, nachdem der zweite Schenkel sich von der Schulterfläche gelöst hat.
  8. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang der Dichtung (50) mit Druck beaufschlagt ist.
  9. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang der Dichtung (50) mit Druck beaufschlagt ist.
  10. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet, durch einen Dichtungshaltesprengring (37), der in dem Aufnahmeelement befestigt ist.
  11. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet, durch eine Hülse, die in die Aufnahmeelementbohrung einsetzbar ist, um die Dichtung in dieser zu halten, wenn das Einsteckelement vollständig aus dem Aufnahmeelement entfernt ist.
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