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Die
Erfindung betrifft eine Abreißkupplung zum
Verbinden von flüssige
oder gasförmige
Medien transportierenden Förderleitungen,
umfassend zwei lösbar
miteinander verbundene Kupplungshälften, die jeweils über Absperrmittel
verfügen,
wobei die Absperrmittel in zusammengefügtem Zustand der Kupplungshälften einen
Durchstrom des zu transportierenden Mediums gewährleisten und beim Trennen der
Kupplungshälften
diese zwangsläufig
dichtend verschließen,
und ein Sicherungssystem zum Verbinden und Lösen der Kupplungshälften, wobei
das Sicherungssystem ein Sicherungselement und ein Auslöseelement
zum zerstörungsfreien
Betätigen des
Sicherungselementes aufweist.
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Solche
Abreißkupplungen,
die auch als Not-Trennkupplungen bezeichnet werden, kommen insbesondere
in der chemischen oder lebensmitteltechnischen Industrie zum Einsatz
und dienen zum Verbinden zweier Förderleitungen, z.B. um in einem Tank
gelagertes flüssiges
oder gasförmiges
Medium in ein anderes Behältnis
zu fördern.
Im Falle einer drohenden Beschädigung
oder Überlastung
der Förderleitungen
bzw. der Anschlüsse
und der Kupplung selbst, insbesondere durch Zugbeanspruchung der Kupplungshälften, wird
durch die Abreißkupplung
sichergestellt, dass sich die Kupplungshälften voneinander lösen, so
dass sich die Absperrmittel der Kupplungshälften in Schließstellung
bewegen. Ein beispielhafter Anwendungsfall ist z.B. ein mit Chemikalien
beladener Tanklastzug, aus dem das Medium in ein Behältnis gepumpt
werden soll. Wenn sich der Tanklatzug nach Beendigung oder während des Pumpvorganges
vom Behältnis
entfernt, ohne die durch die Förderleitungen
bestehende Verbindung zu lösen,
stellt die Abreißkupplung
sicher, dass das Trennen an einer definierten Position erfolgt und
verhindert damit, dass das in den Förderleitungen strömende oder
noch befindliche Medium aus den nach dem Trennen dann freien Leitungsenden
ungewollt austritt und dadurch zu Kontaminationen oder dergleichen
führt.
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Es
sind Abreißkupplungen
bekannt, bei denen das Sicherungselement aus einer oder mehreren Manschetten
besteht. Die Manschetten umgreifen die jeweils angeschrägten Anschlussflächen der Kupplungshälften und
halten diese zusammen. Außen
um die oder jede Manschette ist eine Hülse als Auslöseelement
angeordnet, die zum einen die oder jede Manschette in der gewünschten
Position hält und
zum anderen die oder jede Manschette an den Kupplungshälften fixiert.
An der Hülse
ist beispielsweise ein Seilzug oder ähnliches als Betätigungsmittel
für das
Auslöseelement
angeordnet. Durch Zug an dem Seilzug wird die Hülse von der oder jeder Manschette
gezogen, die dann, unterstützt
durch die angeschrägten
Anschlussflächen
und Federkraft, nach außen
abgesprengt wird.
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Andere
bekannte Abreißkupplungen
weisen als Sicherungselement ebenfalls eine Manschette auf. Die
Manschette wird durch Hebel, die an der einen oder anderen Kupplungshälfte gelagert
sind, gehalten. Zur Verspannung der Hebel dient ein gegenüber den
Kupplungshälften
abgestützter
Spannring oder dergleichen, der z.B. mit einem Seilzug ausgestattet
ist. Durch Zug am Seilzug wird das Auslöseelement, nämlich der
Spannring entfernt, wodurch die Hebel ihre Spannwirkung auf die
Manschette verlieren und die Manschette freigeben.
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Die
bekannten Abreißkupplungen
weisen jedoch den gemeinsamen Nachteil auf, dass sie konstruktiv
aufwendig, schwierig handhabbar und in der Funktion unzuverlässig sind.
Gerade in der letztgenannten Ausführung weist die Abreißkupplung
zur Sicherung der Kupplungshälften
eine oder mehrere Manschetten, zwei Hebel, die auf die Manschette
wirken, sowie ein Spannelement für
die Hebel auf. Neben der Teilevielfalt ist auch eine dreistufige
Trennung erforderlich, bis die Kupplungshälften vollständig voneinander
gelöst
sind. Nach dem Entfernen des Spannringes (Stufe 1) müssen die
Hebel die Manschette freigeben (Stufe 2). Erst wenn die Manschette
vollständig
frei ist, muss die Manschette noch von den Kupplungshälften gelöst werden
(Stufe 3).
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach aufgebaute
und leicht handhabbare Abreißkupplung
hoher Zuverlässigkeit
und Funktionalität
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Abreißkupplung
mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass das Sicherungselement
mindestens zwei Hebelelemente aufweist, die in zusammengefügtem Zustand
der Kupplungshälften
direkt mit diesen in Wirkverbindung stehen. Durch diese Ausbildung
kann zum einen die Anzahl der Bauteile reduziert werden, da die
Hebel unmittelbar auf die Kupplungshälften wirken. Dadurch wird
auch das Handling vereinfacht. Zum anderen ist die Zuverlässigkeit
der erfindungsgemäßen Abreißkupplung
sehr hoch, da durch die direkte Krafteinwirkung der Hebel auf die Kupplungshälften diese
sicher gehalten werden. Das Trennen der Kupplungshälften ist
auch nur noch zweistufig, da sich das Sicherungselement, nämlich die
Hebelelemente, nach dem Betätigen
bzw. Auslösen
des Lösemechanismus
von den Kupplungshälften
lösen und
diese unmittelbar freigeben.
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Vorzugsweise
ist das Sicherungselement aus einem Träger mit drei daran angeordneten
Kipphebeln gebildet. Dadurch ist eine einfache und robuste Bauweise
gewährleistet.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Sicherungselement
als separates Element vollständig
von den Kupplungshälften
lösbar, wodurch
insbesondere das Handling vereinfacht wird.
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Vorteilhafterweise
ist mindestens einer Kupplungshälfte
ein Spannelement zum Einstellen der Halte- bzw. Spannkraft der Hebelelemente
zugeordnet, wobei sich das Spannelement am Träger abstützt. Durch diese bevorzugte
Ausführung
ist das sichere Verbinden der Kupplungshälften für unterschiedliche Belastungsfälle gewährleistet.
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Vorzugsweise
sind zur Sicherung der mittels der Spannelemente eingestellten Grundeinstellung Fixierungselemente
vorgesehen. Dadurch ist ein wiederholtes Auslösen der Abreißkupplung
ohne jeden Einstellaufwand gewährleistet.
Mit anderen Worten kann jede Bedienperson die Kupplungshälften nach einer
Auslösung
wieder zusammensetzen.
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Weitere
bevorzugte und vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen ergeben sich aus
den Unteransprüchen
und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand
der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
der Abreißkupplung
in gekuppeltem Zustand im Schnitt,
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2 eine
vereinfachte Darstellung einer Abreißkupplung in gekuppeltem Zustand
im Schnitt,
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3 eine
Vorderansicht der Abreißkupplung
gemäß 1,
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4 eine
Draufsicht auf das Sicherungselement ohne Hebelelemente,
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5 eine
Seitenansicht eines Hebelelementes, und
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6 eine
Draufsicht auf das Hebelelement gemäß 5.
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Die
gezeigte Abreißkupplung
dient zum Verbinden von flüssige
oder gasförmige
Medien transportierenden Förderleitungen.
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Die
Abreißkupplung 10 in
den 1 bis 3 umfasst zwei Kupplungshälften 11 und 12,
die mit einem Sicherungssystem lösbar
miteinander verbunden sind. Das Sicherungssystem weist ein Sicherungselement 13 und
ein Auslöseelement 14 auf. Jede
Kupplungshälfte 11, 12 verfügt über Absperrmittel,
die in zusammengefügtem
Zustand der Kupplungshälften 11, 12 einen
Durchstrom des zu transportierenden Mediums gewährleisten und beim Trennen
der Kupplungshälften 11, 12 diese
zwangsläufig dichtend
verschließen.
In der gezeigten Ausführungsform
ist das Absperrmittel beispielsweise ein Halteelement 15 bzw. 16,
dem jeweils ein Schließkegel 17 bzw. 18 zugeordnet
ist. Die Halteelemente 15, 16 sind spinnen- oder
speichenartig ausgebildet und weisen jeweils mindestens eine Öffnung 19 bzw. 20 zum
Durchtritt des Mediums auf. Jedem der Halteelemente 15, 16 ist
einer der Schließkegel 17, 18 zugeordnet,
wobei die Schließkegel 17, 18 in
gekuppeltem Zustand (siehe u.a. 1) der Kupplungshälften 11, 12 aneinander
stoßen.
Die Schließkegel 17, 18 sind
durch Federelemente 21, 22 betätigbar, derart, dass die Federelemente 21, 22 in
gekuppeltem Zustand unter Spannung stehen. In entkuppeltem Zustand
sind die Federelemente 21, 22 entspannt, so dass
die Schließkegel 17, 18 dichtend
an der jeweiligen Kupplungshälfte 11, 12 anliegen.
Andere Absperrmittel, wie z.B. Kugelventile, Klappenelemente oder
dergleichen sind ebenfalls möglich.
Da es sich um einen üblichen
Aufbau einer Abreißkupplung 10 handelt,
wird auf eine detailliertere Beschreibung hierzu verzichtet.
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Die
Kupplungshälften 11, 12 sind
mit dem Sicherungselement 13 zusammengehalten. Das Sicherungselement 13 ist
aus einem Träger 23 (siehe
z.B. 4) gebildet. An dem Träger 23, der in der
gezeigten Ausführungsform
ringförmig
ausgebildet ist, jedoch beliebige andere Formen aufweisen kann,
sind mehrere, vorzugsweise drei Hebelelemente 24 angeordnet.
Die Hebelelemente 24 oder auch Kipphebel sind vorzugsweise
gleichmäßig über den
Umfang des Trägers 23 verteilt
und schwenkbar an diesem mittels (nicht explizit dargestellter)
Achsen oder Wellen in dafür
vorgesehenen Ausnehmungen angeordnet. Der Träger 23 ist in der
gezeigten Ausführungsform
ein separates Teil, also nicht integraler Bestandteil einer der
Kupplungshälften 11, 12.
Alternativ kann der Träger 23 jedoch
auch fest mit einer der Kupplungshälften 11, 12 verbunden
oder auch integraler Bestandteil derselben sein. Mit anderen Worten
können
die Hebelelemente 24 auch direkt an einer Gehäusehälfte 11 oder 12 angeordnet
bzw. gelagert sein. Dabei können
die Hebelelemente 24 fest aber schwenkbar mit dem Träger 23 bzw.
einer der Gehäusehälften 11, 12 verbunden
sein. In anderen Ausführungsformen
können
die Hebelelemente 24 auch frei, d.h. ohne mechanische Kopplung
dem Träger 23 bzw.
den Gehäusehälften 11, 12 zugeordnet
sein, beispielsweise indem eine Ausformung des Hebelelementes 24 (z.B.
eine mit dem Hebelelement verbundene Kugel) in einer korrespondierenden
Ausnehmung am Träger 23 bzw.
an einer der Gehäusehälften 11, 12 zur
Bildung eines Scharniers liegt. Das bedeutet, dass die Hebelelemente 24 in
ungekuppeltem Zustand vollständig
frei sind und von den Kupplungshälften 11, 12 abfallen.
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In
gekuppeltem Zustand ist der Träger 23 einer
der Kupplungshälften 11 zugeordnet
und liegt an einer geraden bzw. zylindrischen Anschlussfläche 25 der
Kupplungshälfte 11 an.
Genauer stützt
sich der Träger 23 an
der Kupplungshälfte 11 ab.
Die Hebelelemente 24 greifen um die Anschlussfläche 25 der Kupplungshälfte 11 und
eine angeschrägt
ausgebildete Anschlussfläche 26 der
Kupplungshälfte 12 herum,
so dass die Hebelelemente 24 zur Herstellung einer Wirkverbindung
in direktem Kontakt mit der Kupplungshälfte 12 stehen. Die
Anschlussflächen 25, 26 können bei
entsprechender Anpassung der Hebelelemente 24 alternativ
auch beide angeschrägt,
beide zylindrisch oder in anderer Kombination und Formgebung ausgebildet
sein.
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Die
Hebelelemente 24 (siehe insbesondere 5)
sind im Bereich eines Schwenkpunktes 27 an dem Träger 23 gelagert.
Der Schwenkpunkt 27 ist mit Bezug auf das Hebelelement 24 asymmetrisch
angeordnet. Das bedeutet, dass jedes Hebelelement 24 einen
kurzen Arm 28 und einen langen Arm 29 aufweist.
Die in Seitenansicht F-förmigen Hebelelemente 24 weisen
im Bereich des langen Arms 29 einen Schenkel 30 auf,
der zur Anlage an der Kupplungsvorrichtung 12 bzw. genauer
an der angeschrägten Anschlussfläche 26 korrespondierend
ausgebildet ist und in dieser Ausführung eine ebenfalls angeschrägte Kontaktfläche 31 aufweist.
Des weiteren weist jedes Hebelelement 24 im Schenkel 30 eine
Durchgangsbohrung 32 auf. Die Durchgangsbohrung 32 dient
zum Durchtritt von Befestigungselementen, Einstellelementen, Handhabungsvorrichtungen
oder dergleichen und ist z.B. mittels eines Blindstopfens 33 oder
dergleichen verschließbar.
Im kurzen Arm 28 des Hebelelementes 24 ist eine
weitere Ausnehmung 34 ausgebildet, deren Bedeutung weiter
unten beschrieben wird. Alternativ können die Symmetrieverhältnisse
von kurzem Arm 28 und langem Arm 29 auch variieren
bzw. umgekehrt werden. Der Schwenkpunkt 27 kann hierzu
an unterschiedlichen Positionen vorgesehen sein. Die Breite der
Hebelelemente 24 ist im Verhältnis zum Umfang des Trägers 23 gering.
Wie z.B. aus 6 zu entnehmen, sind die Hebelelemente 24 schmal
ausgebildet und erstrecken sich jeweils nur über einen sehr geringen Abschnitt
des Umfangs des Trägers 23 und
damit der Kupplungshälften 11, 12.
Vorzugsweise ist das Profil der Hebelelemente 24 prismatisch
ausgebildet (siehe insbesondere 6).
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Die
Hebelelemente 24 werden durch das Auslöseelement 14 in Halte-
bzw. Schließstellung
gehalten. Das Auslöseelement 14 ist
in der beschriebenen Ausführungsform
als kreisförmiger
Ring ausgebildet. Andere Ausführungen
und Formen des Auslöseelementes 14 sind
jedoch ebenfalls möglich.
Das Auslöseelement 14 ist
derart dimensioniert, dass es von innen in die sich in Schließstellung
befindlichen Hebelelemente 24 einsetzbar ist (siehe z.B. 3). Anders
ausgedrückt
ist der Außendurchmesser
des Auslöseelementes 14 bevorzugt
gleich oder geringfügig
größer als
der durch die Innenseiten, also dem Kupplungselement 11 zugewandten
Seiten der kurzen Arme 28 der Hebelelemente 24 in
Schließstellung,
definierte bzw. beschriebene Innendurchmesser. Der Innendurchmesser
des Auslöseelementes 14 ist
derart ausgebildet, dass sich das Auslöseelement 14 über die
Kupplungshälfte 11 bis
in den Bereich der Hebelelemente 24 schieben lässt. Vorzugsweise
ist der Abstand des Auslöseelementes 14 in gekuppeltem
bzw. montiertem Zustand in diesem Fall zur Kupplungshälfte 11 größer als
der Weg, den das Hebelelement 24 bzw. der Schenkel 30 zum
vollständigen
Freigeben der Kupplungshälfte 12 zurücklegen muss.
Anders ausgedrückt
ist der Abstand vorzugsweise so groß, dass der Schenkel 30 mit
seiner Kontaktfläche 31 vollständig von
der Anschlussfläche 26 rutschen
bzw. schwenken kann, also kein Kontakt mehr zwischen der Kontaktfläche 31 und
der Anschlussfläche 26 und
keine Überdeckung
von Schenkel 30 und Kupplungshälfte 12 besteht, ohne
das der Träger 23 mit
seinem Innendurchmesser gegen die Kupplungshälfte 11 stößt.
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Das
Auslöseelement 14 weist
mehrere radial gerichtete Gewindebohrungen 36 auf. Die
Gewindebohrungen 36 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt und
entsprechend der Position der Hebelelemente 24 angeordnet.
In den Gewindebohrungen 36 sind Schrauben 37,
vorzugsweise Druckstücke,
angeordnet. Mittels der Schrauben 37, die in radialer Richtung über den
Umfang des Auslöseelementes 14 hinausragen
können,
sind die Hebelelemente 24 in ihrer Schließstellung
fixiert, indem die Schrauben 37 in die Ausnehmungen 34 der
kurzen Arme 28 eingreifen bzw. einrasten. Mittels der Schrauben 37 kann
auch die Auslösekraft
eingestellt werden. Des weiteren sind dem Auslöseelement 14 optional
Vorsprünge 38,
Stifte, Bolzen oder dergleichen als Abstandhalter zugeordnet. Damit
kann erreicht werden, dass das Auslöseelement 14 einen
Abstand zum Träger 23 aufweist.
Des weiteren bewirken die Abstandhalter, dass das Auslöseelement 14 nur
in Auszugsrichtung kippen kann, wodurch ein Verkanten bzw. Verklemmen
des Auslöseelementes 14 verhindert wird.
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Am
Auslöseelement 14 ist
ein Betätigungsmittel
befestigt. Das Betätigungsmittel
ist in der gezeigten Ausführung
(z.B. 1) ein Seilzug 39, der optional an zwei
gegenüberliegenden
Positionen des Auslöseelementes 35 angreift.
Es besteht auch die Möglichkeit,
dass das Betätigungsmittel,
hier der Seilzug 39, nur einen oder mehr als zwei Angriffspunkte
am Auslöseelement 14 aufweist.
Der Seilzug 39 kann über
zusätzliche
Führungsmittel 40 verfügen, beispielsweise
in Form eines Führungsringes, der
in Abstand zum Träger 23 bzw.
zum Auslöseelement 14 an
der Kupplungshälfte 11 angeordnet
ist. Als Führungsmittel 40 können auch
Elemente dienen, die als Kreis- bzw. Ringsegment oder in anderer Form
ausgebildet sind.
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Zur
Einstellung der Spannkraft bzw. Haltekraft der Hebelelemente 24 an
den Kupplungshälften 11, 12 sind
zusätzliche
Spannelemente 41 vorgesehen. Dies können z.B. Schrauben sein, die
in Gewindebohrungen 42 der Kupplungshälfte 11 schraubbar sind.
Korrespondierend bzw. fluchtend zu den Gewindebohrungen 42 sind
in der Kupplungshälfte 12 ebenfalls
Durchgangsbohrungen 43 vorgesehen, die wiederum fluchtend
zu den Durchgangsbohrungen 32 in den Hebelelementen 24 sind.
Dadurch, dass sich die Spannelemente 41 an dem Träger 23 abstützen können, kann
die Spannkraft in Abhängigkeit
der Position der Spannelemente 41 erhöht oder reduziert werden. Anders
ausgedrückt,
lässt sich
ein Spalt zwischen dem Träger 23 einerseits
und der Kupplungshälfte 11 andererseits
einstellen. Um eine Grundeinstellung der Spannkraft bzw. Haltekraft
zu sichern, sind zusätzliche
Fixierungselemente 44, beispielsweise Schrauben, vorgesehen,
die sich durch die Kupplungshälften 11, 12 bis
in den Bereich des Trägers 23 erstrecken
und die mittels der Spannelement 41 eingestellte Verbindung
fixieren. Da die Fixierungselemente 44 in gekuppeltem Zustand
mindestens teilweise durch Überdeckung
durch die Kupplungshälfte 12 bzw.
einen Blindstopfen 45 verdeckt sind, ist eine unerwünschte Verstellung/Betätigung wirksam
verhindert. Des weiteren sichern die Fixierungselemente 44 die
mittels der Spannelemente 41 voreingestellte Grundeinstellung,
so dass eine Mehrfachbetätigung
ohne Einstellaufwand möglich
ist.
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Die
beschriebene Ausführung
ist jedoch auch dahingehend abzuwandeln, dass der Träger 23 bzw.
die Hebelelemente 24 z.B. der anderen Gehäusehälfte 12 zugeordnet
sind.
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Im
folgenden wird kurz die Funktionsweise der Abreißkupplung 10 erläutert:
Die
Kupplungshälften 11, 12 sind
miteinander verbunden, indem die Hebelelemente 24 des Sicherungselementes 13 mit
ihren angeschrägten
Kontaktflächen 31 an
den Anschlussflächen 26 der
Kupplungshälfte 12 anliegen
und durch das Auslöseelement 14 in
einer stabilen Schließstellung
gehalten werden. Durch Ziehen am Seilzug 39, wobei das
Ziehen in Längsrichtung
der Mittelachse 46 oder in einem Winkel zur Mittelachse 46 erfolgen
kann, wird das Auslöseelement 14 in
Längsrichtung
der Mittelachse 46 der Abreißkupplung 10 aus dem
Träger 23 von
den Hebelelementen 24 abgezogen, wodurch die Hebelelemente 24 ihre
Spannung verlieren und von der Kupplungshälfte 12 weg klappen.
Dadurch ist die Verbindung zwischen den Kupplungshälften 11, 12 vollständig gelöst. Es reicht
bereits aus, dass ein einzelnes Hebelelement 24 an Spannung
verliert, beispielsweise wenn der Seilzug 39 nur einen
Angriffspunkt am Auslöseelement 14 aufweist.
Durch Ziehen am Seilzug 39 klappt das Auslöseelement 14 auf
der dem Angriffspunkt gegenüber
liegenden Seite quasi wie um ein Scharnier, so dass ein Hebelelement 24 an
Spannung verliert, wodurch das gesamte System, also insbesondere
alle anderen Hebelelemente 24, instabil wird und das Trennen
der Kupplungshälften 11, 12 ermöglicht.
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Auch
das Auslösen
durch Ziehen am Seilzug 39 ohne das Führungsmittel 40 kann
in Längsrichtung
oder in einem Winkel erfolgen. Sobald ein Hebelelement 24 an
Spannung verliert, geben alle anderen Hebelelemente 24 in
kürzester
Zeit die Kupplungshälften 11, 12 frei.
Zur Betätigung
des Auslöseelement 14 sind
aber neben dem Seilzug 39 auch andere Elemente zu verwenden.