2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
Unterwasserhydraulikkupplungen
sind in der Technik schon seit langem bekannt. Die Kupplungen bestehen
allgemein aus einem Steckglied und einem Aufnahmeglied mit diese
verbindenden abgedichteten Fluidkanälen. Das Aufnahmeglied weist
allgemein einen zylindrischen Körper
auf, der an einem Ende eine Längsbohrung
mit einem relativ großen Durchmesser
und am anderen eine Längsbohrung oder
einen Schwanz mit einem relativ kleinen Durchmesser enthält. Der
Schwanz erleichtert das Einführen
durch Verteilerplatten und Verbindungen mit Hydraulikleitungen,
während
die große
Bohrung das Steckglied der Kupplung abdichtet und verschiebbar in
Eingriff nimmt. Das Steckglied enthält an einem Ende einen zylindrischen
Teil mit einem Außendurchmesser,
der ungefähr
gleich dem großen
Durchmesser der großen
Bohrung im Aufnahmeglied der Kupplung ist. Des Weiteren enthält das Steckglied
an seinem anderen Ende eine Schwanzverbindung, um das Einführen durch
eine Verteilerplatte und Verbindung mit Hydraulikleitungen zu erleichtern.
Wenn der zylindrische Teil des Steckglieds in die große Bohrung
des Aufnahmeglieds eingeführt
ist, wird gemäß verschiedenen
Ausführungsformen
der Vorrichtung ein Fluidstrom zwischen dem Steck- und dem Aufnahmeglied
hergestellt.
In
der Regel sind sowohl der Aufnahme- als auch der Steckteil der Hydraulikkupplung
jeweils fest an Verteilerplatten angebracht worden. Die Verteilerplatten
werden zusammengebracht, um die Hydraulikkupplung zusammenzufügen. Hydraulikleitungen sind
am distalen Ende der Aufnahme- und Steckkupplungen auf der gegenüberliegenden
Seite jeder Verteilerplatte angebracht.
Allgemein
sind in der Vergangenheit die Verteilerplatten und die zugehörigen Hydraulikkupplungsteile
so angeordnet worden, dass sich der Kupplungsteil in einer vertikalen
oder fast vertikalen Stellung befindet. Darüber hinaus sind die Kupplungsteile
in Systemen nach dem Stand der Technik in Gewinde in Löchern geschraubt
worden, die durch die Verteilerplatten geschnitten sind. Der Vorgang des
Gewindeschneidens der Verteilerplatten erfordert eine Präzisionsbearbeitung
und ist teuer und zeitaufwendig. Es ist ein Weg erforderlich, einfache Löcher ohne
Gewinde durch die Verteilerplatten zu schneiden, um Hydraulikkupplungsteile
durch sie hindurch zu verbinden. Wenn die Verteilerplatten jedoch
so positioniert werden, dass sich die Hydraulikkupplungsteile von
der Verteilerplatte in einem deutlich nicht vertikalen Winkel erstrecken,
es sei denn, die Passung zwischen der Verteilerplatte und der Hydraulikkupplung
ist für
einen genauen Sitz präzisionsgeschnit ten,
dann wird das Hydraulikkupplungsteil fehlausgerichtet oder hängt durch.
Wenn dies der Fall ist, dann treten zwei nachteilige Wirkungen auf. Erstens
kann es, wenn die Verteilerplatten, die das Steck- und das Aufnahmeglied
enthalten, zusammengebracht werden, aufgrund der Tatsache, dass die
Kupplungen nicht ordnungsgemäß aufeinander ausgerichtet
sind, zu Festfressen kommen, wodurch die Fähigkeit vermindert wird, Druckfluidintegrität aufrechtzuerhalten.
Wenn die Hydraulikleitungen mit dem distalen Ende des Steck- und
des Aufnahmekupplungsteils verbunden sind und die Kupplungen nicht
senkrecht zur Verteilerplatte verlaufen, wird dadurch zweitens verursacht,
dass die Hydraulikleitung gebogen oder zusammengequetscht wird.
Dies kann zu einem frühen
Versagenspunkt in der Hydraulikleitung führen.
Es
wird eine Hydraulikkupplung benötigt,
die in Verteilerplatten mit einem glatten Bohrloch verwendet werden
kann, das größer ist
als die Außenbohrung
des durch die Verteilerplatte einzuführenden Teils der Kupplung,
wobei die Hydraulikkupplung ein Ausrichtungssystem aufweist, das
verursacht, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Hydraulikplatte bleibt,
unabhängig
davon, in welcher Position sich die Hydraulikplatte befindet.
KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
Die
vorliegende Erfindung stellt einen Schwanz am Nichtkupplungsende
sowohl eines Steck- als auch eines Aufnahmeglieds einer Hydraulikkupplungsvorrichtung
bereit. Dieser Schwanz ist so bearbeitet, dass er durch vorgeschnittene
Löcher in
einer Verteilerplatte passt. Der Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser
des Schwanzes und dem Innendurchmesser des Lochs in der Verteilerplatte
ist derart, dass der Schwanz leicht durch das Loch passt. Der Schwanz
weist Positionierglieder an seinem Außendurchmesser auf, die, wenn
sie vollständig
in das Loch im Verteiler eingeführt
sind, zu einem Presssitz komprimiert werden, der die Kupplung in
einer lotrechten, im Wesentlichen senkrechten Stellung zur Verteilerplatte
hält. Darüber hinaus
kann der Haltering, der den Schwanz im Loch in der Verteilerplatte
in Position hält,
des Weiteren ein Positionierglied aufweisen, das gegen die Verteilerplatte
gegenüber
dem Steck- oder Aufnahmeende der Kupplung komprimiert wird, um die
Kupplung in einer lotrechten Stellung zur Platte zu halten.
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
Die
folgenden Zeichnungen bilden einen Teil der vorliegenden Beschreibung
und sind zur weiteren Darstellung gewisser Aspekte der vorliegenden
Erfindung mit aufgenommen. Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf
eine oder mehrere dieser Zeichnungen in Verbindung mit der ausführlichen
Beschreibung darin dargestellter besonderer Ausführungsformen besser verständlich.
1 ist eine Schnittansicht
einer Konfiguration nach dem Stand der Technik eines Steck- und Aufnahmeteils
einer Hydraulikkupplung, die jeweils mit einer Gewindeverbindung
fest an einer Verteilerplatte angebracht sind.
2 ist eine Schnittansicht
des Steckglieds der Kupplung gemäß einer
ersten Ausführungsform, wobei
der Schwanz des Steckglieds in eine Verteilerplatte eingeführt ist.
3 ist eine Schnittansicht
des Aufnahmeglieds der Kupplung gemäß der ersten Ausführungsform,
wobei der Schwanz des Aufnahmeglieds in eine Verteilerplatte eingeführt ist.
4 ist eine Schnittansicht
eines Steckglieds der Kupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
wobei der Schwanz des Steckglieds in eine Verteilerplatte eingeführt ist.
5 ist eine Schnittansicht
eines Aufnahmeglieds der Kupplung gemäß der zweiten Ausführungsform,
wobei der Schwanz des Aufnahmeglieds in eine Verteilerplatte eingeführt ist.
BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine Hydraulikkupplungsverbindung
mit Verteilerplatten nach dem Stand der Technik. Wie in 1 zu sehen, ist die Verteilerplatte 4 über die
Gewindeverbindung 12 fest mit dem Aufnahmeglied 6 verbunden.
Ebenso ist die Verteilerplatte 2 über die Gewindeverbindung 10 fest
mit dem Steckglied 8 verbunden. Diese Vorrichtung nach
dem Stand der Technik wird in der US-PS 6 202 690 ausführlicher
gezeigt. Diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik weist den
Nachteil auf, dass sie die Kosten des Gewindeschneidens der Innenseite
der Löcher
in den Verteilerplatten 2 und 4 mit sich bringt. Die
vorliegende Erfindung löst
dieses Problem und bietet zusätzliche
Flexibilität
bei der Verbindung zwischen den Kupplungsgliedern und den Hydraulikplatten.
In 2 wird eine erste Ausführungsform der
Unterwasserhydraulikkupplung der vorliegenden Erfindung gezeigt. 2 zeigt das Steckglied der Kupplung
und seine Befestigung an einer Verteilerplatte. Die Verteilerplatte 16 kann
eine beliebige Dicke aufweisen, jedoch sind bevorzugte Standarddicken
1 1/4 Zoll oder 2 Zoll. Das Steckglied 14 der Hydraulikkupplung
weist in der Darstellung einen Schwanz 18 auf, der sich
durch die Verteilerplatte 16 erstreckt. Nachdem der Schwanz 18 durch
die Verteilerplatte 16 eingeführt ist, wird er durch einen
Haltering 20 in Position gehalten, der durch einen Sprengring 22 in
Verriegelungsposition gehalten wird, wobei der Sprengring 22 in
eine radial um den Umfang des Schwanzes 18 herum verlaufende
Nut 24 passt. Natürlich
könnte
der Haltering 20 auch aufgeschraubt oder durch eine beliebige
Anzahl von Alternativen, die für
den Fachmann auf der Hand liegen, in Position gehalten werden. Wie
in 2 zu sehen, befindet sich
ein radialer Raum 26 zwischen dem Körper des Schwanzes 18 und
der Innenbohrung des Lochs in der Verteilerplatte 16. Vorzugsweise
liegt der radiale Raum 26 in einem Bereich von 0,025–0,050 Zoll.
Wie weiter zu sehen, befindet sich der Haltering 20 nicht in
enger Passung mit der Verteilerplatte 16, und es verbleibt
auch der Spalt 28. Der Spalt 28 liegt vorzugsweise
auch in einem Bereich von 0,025–0,050 Zoll.
Aufgrund des radialen Raums 26 und des Spalts 28 kann
sich das Steckglied 14 verschieben, so dass es sich nicht
lotrecht (im Wesentlichen senkrecht) zur Verteilerplatte 16 erstreckt.
Dies ist insbesondere aufgrund von Freitragen der Fall, wenn die
Platte 16 vertikal gedreht wird, so dass sich das Steckglied 14 horizontal
davon erstreckt. Die vorliegende Ausführungsform verhindert ein Verschieben
des Schwanzes 18 des Steckglieds 14, selbst wenn
es sich horizontal erstreckt, durch Verwendung von im Wesentlichen
starren Positioniergliedern 30, die sich um den Umfang
des Schwanzes 18 herum in in den Schwanz 18 geschnittenen
Nuten erstrecken. Die Positionierglieder 30 sind vorzugsweise
elastomere O-Ringe. Die O-Ringe 30 weisen
eine ausreichende Starrheit auf, das Steckglied 14 lotrecht
zur Verteilerplatte 16 zu halten. Das Ende des Schwanzes 36 des
Aufnahmeglieds 32, das sich durch die Verteilerplatte 34 erstreckt,
wird zur Verbindung mit Hydraulikleitungen verwendet.
Die
O-Ringe dieser Ausführungsform
sind eine Art eines im Wesentlichen starren Positionierglieds. Die
O-Ringe dienen nicht der Abdichtung und werden nicht für die Hauptabdichtungssicherheit
benötigt.
Wie für
Fachleute ersichtlich, können
die O-Ringe 30 dieser Ausführungsform durch ein beliebi ges
Element ersetzt werden, das genug Nachgiebigkeit bietet, damit der
Schwanz 18 eingeführt
werden kann, aber genug Starrheit bietet, um das Steckglied 14 lotrecht
zu halten. Darüber
hinaus könnten
in Längsrichtung
um den Schwanz herum verlaufende Rippen oder eine beliebige andere
Anordnung statt der O-Ringe um den Umfang des Schwanzes 18 herum
vorgesehen sein.
3 zeigt das Aufnahmeglied,
das mit dem Steckglied von 2 zusammengefügt wird,
und die Schwanzkonstruktion des Aufnahmeglieds, die durch seine
Verteilerplatte verbunden wird. Das Aufnahmeglied 32 wird
durch die Verteilerplatte 34 verbunden. Die Verteilerplatte 34 kann
eine beliebige Dicke aufweisen, aber bevorzugte Standarddicken betragen
1 1/4 oder 2 Zoll. Das Aufnahmeglied 32 der Hydraulikkupplung
weist in der Darstellung den Schwanz 36 auf, der sich durch
die Verteilerplatte 34 erstreckt. Nachdem der Schwanz 36 durch
die Verteilerplatte 34 eingeführt ist, wird er durch einen
Haltering 38 in Position gehalten, der durch einen Sprengring 40, welcher
in eine sich radial um den Umfang des Schwanzes 36 herum
erstreckende Nut 42 passt, in Verriegelungsposition gehalten
wird. In 3 ist wie in 2 zwischen dem Körper des
Schwanzes 36 und der Innenbohrung des Lochs in der Verteilerplatte 34 ein
radialer Raum 44 vorgesehen. Vorzugsweise liegt der radiale
Raum 44 in einem Bereich von 0,025–0,050 Zoll. Wie weiter zu
sehen, befindet sich der Haltering 38 nicht in enger Fassung
mit der Verteilplatte 34, und es verbleibt auch der Spalt 46.
Vorzugsweise liegt der Spalt 46 im Bereich 0,025–0,050 Zoll.
Aufgrund des radialen Raums 44 und des Spalts 46 kann
sich das Aufnahmeglied 32 in der Verteilerplatte 34 verschieben,
so dass es nicht lotrecht (im Wesentlichen senkrecht) zur Platte
ist. Die vorliegende Ausführungsform
verhindert eine Verschiebung des Schwanzes 36 des Aufnahmeglieds 32,
selbst wenn er sich horizontal erstreckt, durch die Verwendung von
im Wesentlichen starren Po sitioniergliedern 48, die sich
um den Umfang des Schwanzes 36 in in den Schwanz 36 geschnittenen
Nuten erstrecken. Die im Wesentlichen starren Positionierglieder 48 sind
vorzugsweise elastomere O-Ringe, die eine ausreichende Starrheit
besitzen, das Aufnahmeglied 32 lotrecht zur Verteilerplatte 34 zu
halten. Das Ende des Schwanzes 36 des Aufnahmeglieds 32,
das sich durch die Verteilerplatte 34 erstreckt, wird zur
Verbindung mit Hydraulikleitungen verwendet.
4 zeigt eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in der ein an einer Hydraulikplatte befestigtes
Steckglied einer Hydraulikkupplung dargestellt wird, wie in 2 gezeigt, mit dem Zusatz
eines zusätzlichen
im Wesentlichen starren Positionierglieds, das dem Haltering zugeordnet ist.
In 4 sind Komponenten,
die denen von 2 entsprechen,
mit der gleichen Bezugszahl versehen wie die von 2. Neben den O-Ringen 30, die
dazu beitragen, das Steckglied 14 in einer lotrechten Beziehung
zur Hydraulikplatte 16 zu halten, wird in 4 ein modifizierter Haltering 50 verwendet.
Der modifizierte Haltering 50 weist eine in die mit der
Verteilerplatte 16 in Eingriff stehende radiale Fläche geschnittene
Nut auf. Ein anderes im Wesentlichen starres Positionierglied 52,
vorzugsweise ein O-Ring, ist in die Nut im modifizierten Haltering 50 eingeführt. Der
O-Ring 52 steht mit dem modifizierten Haltering 50 und
der Verteilerplatte 16 in Kontakt, um einem Freitragen
des Steckglieds 14 weiter entgegenzuwirken.
In
der Darstellung nach den 2 – 4, werden die Verteilerplatten
mit einer Dicke von 1 1/4 Zoll gezeigt. Der Schwanz 18 des
Steckglieds 14 nach 4 könnte um
zusätzliche
1–1 1/2
Zoll verlängert werden.
Eine zusätzliche
Nut 24 könnte
um den Umfang des Schwanzes herum um zusätzliche 3/4 Zoll nach außen am Schwanz 18 geschnitten
werden, so dass der Schwanz 18 ohne weitere Modifikation
an einer Verteiler platte 16 von 1 1/4 Zoll oder 2 Zoll
befestigt werden kann. Zur Befestigung an der dickeren Verteilerplatte
würde der
modifizierte Haltering 50 einfach durch einen Sprengring
in der neuen Nut 3/4 Zoll weiter nach außen am Schwanz 18 in
Position gehalten werden. Diese Modifikation könnte an den bei jeder der Ausführungsformen
gezeigten Schwanz vorgenommen werden.
5 zeigt das Aufnahmeglied
von 3 mit dem modifizierten
Haltering von 4. Alle
Komponenten in 5 mit
der gleichen Bezugszahl entsprechen denen in den 3 und 4.
Der Schwanz könnte
auch für
dickere Hydraulikplatten verlängert werden,
wie oben beschrieben.
Für Fachleute
liegt auf der Hand, dass zur Schaffung von im Wesentlichen äquivalenten
Ausführungsformen
Teile jeder dieser Ausführungsformen
kombiniert oder weggelassen werden können, um die Aufgaben der vorliegenden
Erfindung zur Verhinderung eines Freitragens von hydraulischen Kupplungskomponenten,
die durch eine feste Befestigung, wie zum Beispiel durch eine Gewindeverbindung,
an Hydraulikplatten befestigt sind, zu erfüllen.