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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hydraulikkupplungen und
insbesondere Hydraulikkupplungen, die bei. Unterwasserbohrungs-
und -fördereinsätzen verwendet
werden. Ganz besonders betrifft die Erfindung ein Ausrichtungssystem,
das zur Bereitstellung einer ordnungsgemäßen Ausrichtung ausgeführt ist,
wenn das Steck- und/oder Aufnahmeglied einer Hydraulikkupplung an
einer Verteilerplatte befestigt sind/ist.
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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 erleich tert 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.
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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.
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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 Ver teilerplatten 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 präzisionsgeschnitten,
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.
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US 4 312 524 offenbart eine
Fluidkupplung, bei der jedes Kupplungsglied (Male- bzw. Femalekupplungsglied)
zweiteilig ausgebildet ist. Die erste Hälfte wird von der Rückseite
der Verbindungsplatte her durchgesteckt, die zweite Hälfte wird
von der Kupplungsseite der Verbindungsplatte her aufgeschraubt.
Dies ist aufwendig.
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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 Hyd raulikkupplung ein Ausrichtungssystem aufweist, das
verursacht, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Hydraulikplatte bleibt,
unabhängig
davon, in welcher Position sich die Hydraulikplatte befindet.
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Somit
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikkupplung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach handhabbar und montierbar
ist und die eingesetzt in eine Verteilerplatte ein gewisses Spiel
aufweist, um auch bei nicht exakter Ausrichtung der Verbindungsplatten
ein sicheres Kuppeln zu ermöglichen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Unterwasserhydraulikkupplungsglied
ist von der Kupplungsseite einer Verteilerplatte her in diese Platte
einführbar
und wird in der Innenbohrung dieser Verteilerplatte durch Positionierglieder
ausgerichtet. Ein rückseitig
angeordneter Haltering liegt gegen die von der Kupplungsseite abgewandte
Seite der Verteilerplatte an das Unterwasserhydraulikkupplungsglied
in der Verteilerplatte.
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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 einge führt
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.
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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.
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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. Dies ist Stand der Technik aus
DE 101 21 294 A1 .
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2 ist
eine Schnittansicht eines Steckglieds der Kupplung gemäß einer
Ausführungsform, wobei
der Schwanz des Steckglieds in eine Verteilerplatte eingeführt ist.
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3 ist
eine Schnittansicht eines Aufnahmeglieds der Kupplung gemäß der Ausführungsform, wobei
der Schwanz des Aufnahmeglieds in eine Verteilerplatte eingeführt ist.
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BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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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 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.
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In 2 wird
eine 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 3,2 oder 5,1 cm (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 50 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 50 auch aufgeschraubt oder durch eine beliebige
Anzahl von Alternativen, die für
den Fachmann auf der Hand liegen, in Position gehalten werden. Der
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 Haltering 50 eingeführt. Der
O-Ring steht mit dem Haltering 50 und der Verteilerplatte 16 in
Kontakt, um einem Freitragen des Steckglieds 14 weiter
entgegenzuwirken. 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 0,6 bis
1,2 mm (0,025 bis 0,050 Zoll). Wie weiter zu sehen, befindet sich
der Haltering 50 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 0,6 bis 1,2 mm (0,025 bis 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 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.
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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 dieser Ausführungsform
durch ein beliebiges 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.
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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 3,2
oder 5,1 cm (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 50 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 0,6 bis 1,2 mm (0,025 bis
0,050 Zoll). Wie weiter zu sehen, befindet sich der Haltering 50 nicht
in enger Fassung mit der Verteilplatte 34, und es verbleibt
auch der Spalt 46. Vorzugsweise liegt der Spalt 46 im
Bereich 0,6 bis 1,2 mm (0,025 bis 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 Positioniergliedern 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.
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In
der Darstellung nach den 2 und 3, werden
die Verteilerplatten mit einer Dicke von 5,2 cm (1 1/4 Zoll) gezeigt.
Der Schwanz 18 des Steckglieds 14 nach 2 könnte um
zusätzliche
2,5 bis 3,8 cm (1 bis 1 1/2 Zoll) verlängert werden. Eine zusätzliche
Nut 24 könnte
um den Umfang des Schwanzes herum um zusätzliche 1,9 cm (3/4 Zoll) nach
außen
am Schwanz 18 geschnitten werden, so dass der Schwanz 18 ohne
weitere Modifikation an einer Verteilerplatte 16 von 3,2
cm (1 1/4 Zoll) oder 5,1 cm (2 Zoll) befestigt werden kann. Zur
Befestigung an der dickeren Verteilerplatte würde der modifizierte Haltering 50 einfach
durch einen Sprengring in der neuen Nut 1,9 cm (3/4 Zoll) weiter
nach außen am
Schwanz 18 in Position gehalten werden. Diese Mo difikation
könnte
an den bei jeder der Ausführungsformen
gezeigten Schwanz vorgenommen werden.