DE102013223047A1

DE102013223047A1 - Verbessertes hydraulisches Unterwasser-Blindkupplungselement

Info

Publication number: DE102013223047A1
Application number: DE201310223047
Authority: DE
Inventors: Robert E. Smith Iii
Original assignee: National Coupling Co Inc
Current assignee: National Coupling Co Inc
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: US9145983B2; NO20171225A1; GB2526446B; GB201512469D0; NO342309B1; NO341510B1; GB2526447B; GB2526447A; NO20131494A1; GB201512471D0; GB2508987A; GB2526446A; NO20171226A1; NO342310B1; DE102013223047B4; GB201320010D0; BR102013029494B1; BR102013029494A2; US20140131606A1; GB2508987B

Abstract

Ein hydraulisches Unterwasser-Blindkupplungselement schützt ein entgegengesetztes hydraulisches Unterwasser-Kupplungselement, wenn sich die Hydraulikleitungen nicht in Betrieb befinden. Das hydraulische Unterwasser-Blindkupplungselement besitzt eine Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer mit einem Kolben in der Kammer, der es ermöglicht, das sich aufgefangenes Wasser und/oder aufgefangene Luft während der Verbindung des Blindkupplungselements mit dem entgegengesetzten Kupplungselement aus der Aufnahmekammer in die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer bewegt. Der Kolben besitzt sowohl eine primäre Dichtung als auch eine sekundäre, hydrostatische Dichtung, um zu verhindern, dass Meerwasser in den Abschnitt der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, der mit der primären Dichtung in Kontakt gelangt, eintritt.

Description

QUERVERWEIS AUF IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNGEN:
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/726.970, eingereicht am 15. November 2012.
ERKLÄRUNG HINSICHTLICH BUNDESSTAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG:

nicht anwendbar

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf hydraulische Kupplungen und spezifisch auf hydraulische Kupplungen, die in Unterwasserbohr- und -produktionsanwendungen für Ölquellen verwendet werden. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein hydraulisches Unterwasser-Blindkupplungselement, das für das Schützen eines entgegengesetzten Kupplungselementes verwendet werden kann, das unter Wasser stationiert ist.
2. Beschreibung der in Beziehung stehenden Technik einschließlich der gemäß 37 CFR 1.97 und 1.98 offenbarten Informationen
In der Technik sind verschiedene hydraulische Unterwasserkupplungen bekannt. Diese Kupplungen bestehen im Allgemeinen aus einem Steckerelement und einem Buchsenelement mit abgedichteten Fluidverbindungswegen, die dazwischen eine Verbindung herstellen. Das Buchsenelement ist im Allgemeinen ein zylindrischer Körper mit einer Längsbohrung mit einem relativ großen Durchmesser an einem Ende und einer Längsbohrung mit einem relativ kleinen Durchmesser am anderen Ende. Die kleine Bohrung erleichtert die Verbindungen mit Hydraulikleitungen, während die große Bohrung mit dem Steckerelement der Kupplung gleitend in Eingriff gelangt und mit diesem eine Dichtung herstellt. Das Steckerelement enthält einen zylindrischen Abschnitt an einem Ende, der einen Außendurchmesser besitzt, der etwa gleich dem Durchmesser der großen Bohrung in dem Buchsenelement der Kupplung ist. Das Steckerelement enthält außerdem eine Verbindung an seinem anderen Ende, um die Verbindung mit den Hydraulikleitungen zu erleichtern. Wenn der zylindrische Abschnitt des Steckerelements in die große Bohrung des Buchsenelements eingesetzt ist, ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung eine Fluidströmung zwischen dem Stecker- und dem Buchsenelement hergestellt. In den Patenten im Besitz der National Coupling Company, Inc. of Stafford, Texas, sind mehrere Kupplungen dieses Typs offenbart.
In Unterwasserbohr- und -produktionsanwendungen kann das Steckerelement der Kupplung mit einer Verteilerplatte oder einer anderen Befestigung an einem Unterwasserort innerhalb oder außerhalb eines Bohrlochs verbunden sein. In vielen Fällen sind Steckerelemente so positioniert, dass das Ende oder die Vorderfläche jedes Elements vom Meeresboden vertikal nach oben zeigt. Die Buchsenelemente, die außerdem an der Verteilerplatte befestigt sein können, werden in die Position über den Steckerelementen bewegt und dann durch einen Taucher oder ein Unterwasserfahrzeug, wie z. B. ein ROV (ein fernbedientes Fahrzeug) auf die Steckerelemente abgesenkt. Wenn die Buchsenelemente auf den Steckerelementen positioniert sind, erfolgt die Strömung des Hydraulikfluids typischerweise von dem Buchsenelement zu dem Steckerelement jeder Kupplung. Typischerweise besitzen eines oder beide der Kupplungselemente Tellerventile. Jedes Tellerventil enthält typischerweise eine konische Ventilsitzfläche, die in der geschlossenen Position gegen einen Ventilsitz in dem Kupplungselement sitzt. Das Tellerventil öffnet sich, um die Fluidströmung zu ermöglichen, und schließt sich gegen den Ventilsitz innerhalb der Bohrung, um die Strömung zu stoppen. Im Allgemeinen ist das Tellerventil in die geschlossene Position durch eine Feder vorbelastet. Das Ventil kann einen Ventilaktuator enthalten, der eine Nase oder ein Schaft sein kann, die bzw. der sich von dem Scheitel der Ventilsitzfläche entlang der Längsachse des Tellerventils erstreckt.
Wenn die Stecker- und die Buchsen-Kupplungselemente getrennt werden, verbleiben die Stecker-Kupplungselemente typischerweise unter Wasser, während die Buchsen-Kupplungselemente geborgen werden. Die Bohrlöcher, in denen die Kupplungen positioniert sind, enthalten häufig Trümmer. Das Steckerelement, das unter Wasser verbleibt, wenn die Kupplung getrennt wird, ist, wenn es von dem Buchsenelement getrennt ist, Trümmern ausgesetzt, die sich in ungeschützten Strömungsdurchgängen ansammeln. Die Trümmer können das Hydraulikfluid verunreinigen oder Verschleiß an den Dichtungen und den Dichtungsflächen in den Hydraulikkupplungen und dem Hydrauliksystem verursachen. Außerdem sind die Kupplungselemente, die unter Wasser verbleiben, dem Heeresbewuchs, Sand, Schlamm und anderen mechanischen Auswirkungen ausgesetzt, wenn es nicht irgendeine Form des Schutzes gibt.
Um den Schaden an dem Kupplungselement, das unter Wasser verbleibt, zu verringern oder zu verhindern, sind Blindkupplungselemente verwendet worden. Ein Blindkupplungselement passt an das entgegengesetzte Kupplungselement, wobei aber das Blindelement nicht mit den Hydraulikleitungen verbunden ist und deshalb nicht funktioniert, um ein Hydraulikfluid durch das System zu leiten. Stattdessen schützt das Blindkupplungselement das entgegengesetzte Kupplungselement, wenn sich die Hydraulikleitung durch diese Kupplung nicht in Betrieb befindet. Ein spezielles hydraulisches Blindkupplungselement des Standes der Technik ist im US-Patent Nr. 6.631.734 beschrieben.
Typischerweise sind die Unterwasser-Blindkupplungselemente die Buchsen-Kupplungselemente, weil die Stecker-Kupplungselemente unter Wasser verbleiben. Die Buchsen-Blindkupplungselemente können eine oder mehrere Dichtungen in einer Aufnahmekammer enthalten, wobei diese Dichtungen mit dem Steckerelement in Eingriff gelangen, wenn das Steckerelement in die Aufnahmekammer eintritt. Die Buchsen-Blindkupplungselemente können außerdem eine Bohrung und/oder einen Entlüftungsdurchgang besitzen, die bzw. der sich zwischen der Aufnahmekammer und einer Außenfläche des Körpers des Blindkupplungselements erstreckt. Dies ermöglicht, dass in der Aufnahmekammer aufgefangenes Meerwasser oder aufgefangene Luft aus der Aufnahmekammer des Blindkupplungselements entweicht, wenn es mit dem entgegengesetzten Kupplungselement in Eingriff gelangt. Die Bohrung oder der Entlüftungsdurchgang können jedoch außerdem dem Eindringen von Schlamm, Trümmern usw. bei einem weniger wirksamen Schutz des entgegengesetzten Kupplungselements ausgesetzt sein.
Wenn dem aufgefangenen Meerwasser oder der aufgefangenen Luft nicht ermöglicht wird, aus der Aufnahmekammer zu entweichen, kann es sehr schwierig oder unmöglich sein, die Blindkupplung an das entgegengesetzte Kupplungselement vollständig anzupassen. Eine weitere unerwünschte Folge, die auftreten kann, wenn dem aufgefangenen Meerwasser oder der aufgefangenen Luft nicht ermöglicht wird zu entweichen, ist auf den vergrößerten Druck zurückzuführen, der das Öffnen des Tellerventils des entgegengesetzten Kupplungselements erzwingen kann und ermöglichen kann, dass das aufgefangene Meerwasser oder die aufgefangene Luft in die Hydraulikleitungen eintritt. Das Trennen des Blindkupplungselements von dem entgegengesetzten Element kann aufgrund der hydraulischen Verriegelung außerdem schwierig sein.
Folglich wird ein hydraulisches Unterwasser-Blindkupplungselement benötigt, um zu verhindern, dass Trümmer und Meeresbewuchs und andere Gegenstände das unter Wasser verbleibende Kupplungselement beschädigen, und das es ermöglicht, dass das Blindkupplungselement ohne Widerstand aufgrund von aufgefangenem Meerwasser und/oder aufgefangener Luft mit dem entgegengesetzten Element in Eingriff gebracht wird und von dem entgegengesetzten Element gelöst wird.
US-Patent Nr. 5.692.538 an Robert E. Smith III, der National Coupling Company, Inc., übereignet, zeigt kein Blindkupplungselement, zeigt aber ein hydraulisches Unterwasserkupplungselement, das abgewinkelte Strömungsdurchgänge in dem Körper des Steckerelements besitzt, um das Verhindern des Eindringens von Trümmern zu unterstützen. Wenn das Buchsenelement an dem Steckerelement befestigt wird, drängt der Hydraulikdruck durch die abgewinkelten Strömungsanschlüsse und gegen die Sitzfläche des Tellerventils das Tellerventil des Steckerelements zum Öffnen, um zu ermöglichen, dass das Fluid zwischen den Kupplungselementen strömt. Das Tellerventil unterstützt in Kombination mit den abgewinkelten Strömungsdurchgängen in dem Körper des Steckerelements das Verhindern des Eindringens von Trümmern, während ermöglicht wird, dass der aufgefangene Hydraulikfluiddruck abgelassen wird, wenn die Kupplungselemente getrennt werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in einem hydraulischen Unterwasser-Blindkupplungselement verkörpert, das eine Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer und einen Kolben zum Variieren des Volumens der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer in Ansprechen auf den Druck, der auf die gegenüberliegenden Stirnflächen des Kolbens wirkt, besitzt. Wenn das Blindkupplungselement mit einem entgegengesetzten Kupplungselement unter Wasser verbunden ist, werden das Meerwasser und/oder die Luft in der Aufnahmekammer des Blindelements durch das entgegengesetzte Kupplungselement verdrängt. Das Meerwasser und/oder die Luft tritt in die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer ein, wobei es der Kolben ermöglicht, dass das Volumen dieser Kammer im Ergebnis des Drucks von dem verdrängten Meerwasser und/oder der verdrängten Luft, der auf die Vorderfläche des Kolbens wirkt, zunimmt, bis die Kammer das Volumen erreicht, das für ein Druckgleichgewicht erforderlich ist.
Wenn das Blindkupplungselement von dem entgegengesetzten Kupplungselement unter Wasser getrennt wird, neigt der auf die Rückfläche des Kolbens wirkende Meerwasserdruck dazu, den Kolben zu drängen, um das Volumen der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer zu verringern, wobei folglich ermöglicht wird, dass das aufgefangene Meerwasser und/oder die aufgefangene Luft einen Unterdruck in der Aufnahmekammer verhindern. Der Kolben verringert die Größe der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, bis sie das Volumen erreicht, das für ein Druckgleichgewicht erforderlich ist.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG(EN)
Die folgenden Zeichnungen bilden einen Teil der vorliegenden Beschreibung und sind enthalten, um bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung weiter zu demonstrieren. Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf eine oder mehrere dieser Zeichnungen in Kombination mit der hier dargestellten ausführlichen Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen besser verstanden werden.
1 ist eine Schnittansicht eines Buchsen-Blindkupplungselements gemäß dem Stand der Technik.
2 ist eine Schnittansicht eines weiteren Buchsen-Blindkupplungselements gemäß dem Stand der Technik.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Buchsen-Blindkupplungselements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Buchsen-Blindkupplungselements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Buchsen-Blindkupplungselements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Buchsen-Blindkupplungselements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen, die in den 3 bis 6 veranschaulicht sind, am besten verstanden werden. Ein Verständnis der Erfindung wird durch die gleichzeitige Bezugnahme auf die Blindkupplungen des Standes der Technik, die in den 1 und 2 veranschaulicht sind, unterstützt.
In 1 besitzt ein Blindkupplungselement 10 gemäß dem Stand der Technik ein erstes Ende 12 und ein zweites Ende 13 und eine Aufnahmekammer 11, um darin das entgegengesetzte Stecker-Kupplungselement aufzunehmen. Das (nicht gezeigte) Steckerelement ist typischerweise auf dem Meeresboden positioniert, wobei es in einigen Fällen von dem Meeresboden nach oben gewandt ist, so dass die Vorderfläche des Stecker-Kupplungselements nach oben gewandt ist. Die Stecker-Kupplungselemente sind im Allgemeinen unter Verwendung verschiedener Mittel, wie z. B. Schrauben oder Gewinde, an einer Verteilerplatte befestigt, während die Buchsen-Kupplungselemente oft an einer entgegengesetzten Verteilerplatte befestigt sind. Die Techniken zum Befestigen der hydraulischen Kupplungselemente an den Verteilerplatten sind den Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt.
Die Aufnahmekammer des Buchsen-Blindkupplungselements kann eine oder mehrere Dichtungen besitzen, um mit dem Steckerelement in Eingriff zu gelangen und mit ihm eine Dichtung herzustellen. In der Kupplung nach 1 enthält das Buchsen-Blindkupplungselement eine durch Druck betätigte ringförmige Metalldichtung 17, die an einer Schulterfläche 70 durch einen Halter 15 gehalten ist. Der Halter kann ein buchsenförmiger Körper sein, der auf das Buchsenelement geschraubt ist. Alternativ kann der Halter ein zweiteiliger Halter sein, wobei ein Teil eine gleitende Zwischenpassung mit der zylindrischen Wand 28 der Aufnahmekammer besitzt und in die Aufnahmekammer eingesetzt ist, bis er an die innere Schulter 18 anstößt, während ein zweiter Teil an die Wand der Aufnahmekammer geschraubt ist. Zwischen den zwei Teilen kann eine elastomere Dichtung 16 positioniert sein. Die elastomere Dichtung besitzt mit dem zweiteiligen Halter eine Schwalbenschwanz-Zwischenpassung. Die Aufnahmekammer endet an einer inneren Schulter 70.
Der Aufnahmekammer benachbart befinden sich der erste Abschnitt 14 und der zweite Abschnitt 27 der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer. Obwohl die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer in der in 1 gezeigten Kupplung einen ersten Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem größeren Durchmesser besitzt, kann die Kammer einen einzigen einheitlichen Durchmesser oder mehr als zwei Durchmesser besitzen. In der Kupplung nach 1 besitzt der erste Abschnitt der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer eine geneigte Schulter 19.
In 1 ist ein Kolben 20 in dem zweiten Abschnitt der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer positioniert, wobei er beim Fehlen eines signifikant höheren Wasser- oder Luftdrucks, der auf eine Vorderfläche 21 des Kolbens wirkt, an eine innere Schulter 29 anstößt. Eine Feder 24 drängt den Kolben gegen die Schulter 29. Die Feder 24 ist durch einen Bund 25 verankert, der an den zweiten Abschnitt der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, der dem zweiten Ende 13 des Buchsen-Blindkupplungselements benachbart ist, geschraubt sein oder sich mit diesem anderweitig in Eingriff befinden kann. Der Bund ist ein buchsenförmiges Element, das eine durchgehende innere Bohrung 26 besitzt, um den Eintritt von Wasser in den zweiten Abschnitt der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer zu ermöglichen und einen Druck auf die Rückfläche 22 des Kolbens auszuüben. Der Kolben, der longitudinal in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer gleitet, sollte eine gleitende Dichtung mit den Wänden der Kammer bereitstellen, wobei in der Kupplung nach 1 eine ringförmige Dichtung 23 gezeigt ist, die eine derartige Dichtung bereitstellt. Wenn das Buchsen-Kupplungselement der Blindkupplung unter Wasser mit einem entgegengesetzten Kupplungselement verbunden wird, wird das Wasser und/oder die Luft in der Aufnahmekammer 11 aus der Aufnahmekammer in den ersten Abschnitt 14 der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer gezwungen. Der zusätzliche Wasser- und/oder Luftdruck, der auf die Vorderfläche 21 des Kolbens 20 wirkt, drängt den Kolben zu dem zweiten Ende 13, was die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer erweitert, bis sie ausreichend Volumen besitzt. Der Kolben erweitert die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer weiter, bis der Druck des Wassers und/oder der Luft, der auf die Vorderfläche des Kolbens wirkt, mit dem Druck des Meerwassers und der Feder 24, der auf die Rückfläche 22 wirkt, ausgeglichen ist. In einer speziellen Kupplung ist der Durchmesser des Kolbens der gleiche oder im Wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser des Steckerelements, das in die Aufnahmekammer eintritt, um den Druck während der Verbindung und dem Trennen des Steckerelements mit dem bzw. von dem Buchsen-Blindkupplungselement auszugleichen.
Wenn das Blindkupplungselement von dem entgegengesetzten Kupplungselement getrennt wird, wird in der Aufnahmekammer ein Unterdruck erzeugt, wobei das Wasser und/oder die Luft in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer diesen leeren Raum füllt und eine hydraulische Verriegelung vermeidet. Dies ergibt sich aus dem Meerwasserdruck, der auf die Rückfläche des Kolbens wirkt, der den Druck übersteigt, der auf seine Vorderfläche wirkt. Der Kolben bewegt sich dann zum ersten Ende des Blindkupplungselements, bis der Druck ausgeglichen ist.
In 2 ist eine zweite Kupplung des Standes der Technik mit dem Buchsen-Blindkupplungselement 40, das ein erstes Ende 42, ein zweites Ende 43 und eine Aufnahmekammer 41 für die Verbindung mit einem Stecker-Kupplungselement besitzt, gezeigt. Ein Halter 45 befindet sich mit dem Buchsen-Blindkupplungselement dem ersten Ende benachbart in Eingriff, um eine ringförmige Metalldichtung 47 an einer Schulter 80 zu halten. Der Halter 45 kann ein einteiliger oder ein zweiteiliger Halter, der einen ersten Teil, der sich in gleitendem Eingriff mit einer Wand 58 der Aufnahmekammer befindet, bis er an eine Schulter 48 anstößt, besitzt, sein. Zwischen den zwei Teilen des Halters ist eine elastomere Dichtung 46 gehalten. Die Aufnahmekammer endet an der Schulter 81.
In der Kupplung nach 2 ist ein Tellerventil 60 in einem ersten Abschnitt 44 der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer bereitgestellt. Das Tellerventil wird durch eine Ventilfeder 61 in die geschlossene Position gegen eine geneigte Schulter 49 gedrängt. Die Ventilfeder ist durch einen Bund 62 gehalten, wobei sich eine Bundklammer 63 mit der Wand des ersten Abschnitts der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer in Eingriff befindet. Wenn in dieser Kupplung das Buchsen-Blindkupplungselement mit dem Steckerelement verbunden wird, übt das Wasser und/oder die Luft in der Aufnahmekammer einen Druck gegen das Tellerventil 60 aus, um das Tellerventil in die geöffnete Position zu drängen, wobei es bzw. sie in die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer eintritt.
In 2 gleitet ein Kolben 50 in einem zweiten Abschnitt 57 der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer. Eine Feder 54 drängt eine Vorderfläche 51 des Kolbens zu einer Schulter 59. Der Kolben bewegt sich in einer gleitenden Beziehung mit einer zylindrischen Wand 57 und besitzt eine ringförmige Dichtung 53, um mit der Wand eine Dichtung herzustellen. Die Feder ist durch einen Bund 55 dem zweiten Ende 43 des Blindkupplungselements benachbart verankert. Das durch eine Bohrung 56 in dem Bund 55 eintretende Meerwasser wirkt gegen die Rückfläche 52 des Kolbens, bis der Druck auf jeder Seite des Kolbens ausgeglichen ist.
In 3 ist eine verbesserte hydraulische Buchsen-Blindkupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Eine Aufnahmekammer 314 besitzt eine Kronentyp-Sondendichtung 310, die in einer Dichtungspatrone 308 enthalten ist. Eine Kronentyp-Sondendichtung des veranschaulichten Typs ist im US-Patent Nr. 6.575.430 offenbart. Eine Dichtungspatrone des bei 308 veranschaulichten Typs ist im US-Patent Nr. 7.163.190 offenbart. Die Dichtungspatrone 308 umfasst eine Hülle 322 und einen Halter 320, die bei 324 eine gleitende Presspassung besitzen. Der Halter 320 ist mit einem Außengewinde versehen, um mit einem Abschnitt mit Innengewinde einer in der Mitte befindlichen axialen Bohrung 388 unmittelbar an einem ersten Ende 370 eines Kupplungskörpers 340 in Eingriff zu gelangen. Der Halter 320 kann für den Eingriff mit einem Werkzeug zum Einsetzen und Entfernen der Dichtungspatrone 308 Schraubenschlüssellöcher 328 besitzen.
Der Halter 320 und die Hülle 322 besitzen auf ihren inneren, zylindrischen Oberflächen, die konfiguriert sind, um mit den entsprechenden Oberflächen an den Enden der ringförmigen Sondendichtung 310 in Eingriff zu gelangen, abgewinkelte Schultern. Der äußere Umfang der Sondendichtung 310 kann eine oder mehrere Nuten besitzen, um O-Ring-Dichtungen 326 zu halten, die wirken können, um zwischen der Sondendichtung 310 und der Hülle 322 abzudichten.
Die Dichtungspatrone 308 hält eine Metall-C-Dichtung 312 an einer Schulter 332 innerhalb einer Bohrung 388 eines Kupplungselements 300. Eine Metall-C-Dichtung des veranschaulichten Typs ist im US-Patent Nr. 6.962.347 offenbart. Ein O-Ring 318 in einer Nut in der Schulter 330 stellt eine Dichtung zwischen der Dichtungspatrone 308 und dem Körper 340 des Kupplungselements 300 bereit.
Ein Kolben 350 ist in einem Abschnitt der Bohrung 388 (der als ein Zylinder wirken kann, in dem der Kolben 350 gleitet) bereitgestellt. Der Kolben 350 besitzt ein erstes Ende 352, das in Richtung auf ein erstes Ende 370 des Kupplungskörpers 340 orientiert ist, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 354, das in Richtung auf ein zweites Ende 372 des Kupplungskörpers 340 orientiert ist.
Das erste Ende 352 des Kolbens 350 kann eine kegelstumpfförmige Oberfläche 336 besitzen, die gegen eine entsprechende kegelstumpfförmige Oberfläche 334 auf der Innenfläche der Bohrung 388 gestützt ist, um eine Metall-Metall-Dichtung bereitzustellen.
Das zweite Ende 354 des Kolbens 350 umfasst einen Abschnitt 356 mit verringertem Außendurchmesser, der eine Schulter 348 in dem Körper des Kolbens 350 bildet. In einem Abschnitt 356 unmittelbar am zweiten Ende 354 kann eine kegelstumpfförmige Oberfläche 360 bereitgestellt sein.
Eine Druckfeder 358 ist gegen die Schulter 348 an einem Ende und gegen einen Federsitz 303 an einem zweiten Ende gestützt. Der Federsitz 303 kann mit einem Außengewinde versehen sein und sich mit einem Abschnitt mit Innengewinde der Bohrung 388 unmittelbar am zweiten Ende 372 in Eingriff befinden. Eine Nut 366 in der äußeren, zylindrischen Oberfläche des Federsitzes 303 kann eine O-Ring-Dichtung 368 enthalten.
Der Federsitz 303 besitzt eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung 362, die eine kegelstumpfförmige Oberfläche 316 an einem Ende und einen hexagonalen Schraubenschlüsselaufnehmer 364 an einem gegenüberliegenden Ende besitzt. Die kegelstumpfförmige Oberfläche 316 kann dimensioniert und konfiguriert sein, um sich gegen eine Oberfläche 360 an dem Kolben 350 zu stützen, wenn er sich an einem Extrem seines Wegs (nach unten in 3) befindet, um dadurch eine Metall-Metall-Dichtung zwischen dem Kolben 350 und dem Federsitz 303 bereitzustellen.
Beim Fehlen eines differenziellen Fluiddrucks drängt die Feder 358, die zwischen dem Federsitz 303 und der Schulter 348 auf den Kolben 350 wirkt, den Kolben 350 gegen die Oberfläche 334.
Eine ringförmige Nut 342 im äußeren Umfang des Kolbens 350 enthält die primäre Dichtung, die einen O-Ring 306 umfassen kann, der von einem Paar von Stützringen 304 flankiert ist.
Eine ringförmige Nut 344 im äußeren Umfang des Kolbens 350 enthält die sekundäre Dichtung, die einen O-Ring 346 umfassen kann. Die sekundäre Dichtung 346 wirkt, um zu verhindern, dass Meerwasser mit dem Abschnitt der Bohrung 388, der bei 302 angegeben ist, in Kontakt gelangt, wobei sie dadurch eine unverschmutzte Oberfläche bereitstellt, damit die primäre Dichtung 306 dagegen abdichtet. Es wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass der axiale Abstand zwischen der primären Dichtung 306 und der sekundären Dichtung 346 nicht kleiner als der volle Hub des Kolbens 350 sein sollte, um sicherzustellen, dass die primäre Dichtung 306 während eines vollen Hubs des Kolbens 350 nur mit dem geschützten Abschnitt 302 der Bohrung 388 in Kontakt gelangt.
In der in 3 veranschaulichten Ausführungsform ist der Kolben innerhalb der Bohrung des Kupplungselements beweglich. Die kegelstumpfförmigen Oberflächen stellen Metall-Metall-Dichtungen an gegenüberliegenden Enden des Kolbens bereit, wie angegeben ist. Die Feder (358) drängt den Kolben in 3 nach oben. Unter dem Einfluss des Hydraulikfluiddrucks von der Sonde eines (nicht gezeigten) Stecker-Kupplungselements, das in die Aufnahmekammer 314 eingesetzt ist, kann sich der Kolben in 3 nach unten bewegen und eine Metall-Metall-Dichtung an dem kegelstumpfförmigen Sitz 316 an dem unteren Sitz herstellen. Das Fluid wird jedoch außerdem durch die Hauptdichtung zurückgehalten, die in der veranschaulichten Ausführungsform eine O-Ring-Dichtung 306 umfasst, die durch ein Paar von Stützringen 304 flankiert ist.
In den Blindkupplungen des Standes der Technik ist der Abschnitt der Bohrung, der in 1 bei 27 und in 2 bei 57 angegeben ist, dem Meerwasser ausgesetzt, wenn die Kupplung unter Wasser verwendet wird. Es ist festgestellt worden, dass sich auf dieser Oberfläche kalkhaltige Ablagerungen bilden können, wobei diese Ablagerungen die Dichtungsfähigkeit der Hauptdichtung gefährden können. Diese Wirkung kann insbesondere dann auftreten, wenn die Hauptdichtung entlang der inneren Bohrung gleitet, wenn sich der Kolben in Ansprechen auf den Hydraulikdruck innerhalb der Kupplung bewegt. In der verbesserten Blindkupplung der vorliegenden Erfindung hält die hydrostatische Druckdichtung (346) das Meerwasser vom Eindringen in den bei 302 angegebenen Abschnitt der Bohrung ab, wobei dadurch der Aufbau von mineralischen Ablagerungen und von Heeresbewuchs vermieden wird. In der veranschaulichten Ausführungsform nach 3 ist diese hydrostatische Druckdichtung eine O-Ring-Dichtung (346), die in einer Umfangsnut (344) auf dem äußeren Umfang des Kolbens gehalten ist.
In 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement 400 umfasst im Allgemeinen einen zylindrischen Körper 440, der eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung 488 aufweist. Der Außendurchmesser des Körpers 440 kann abgestuft sein, wobei eine äußere Schulter 490 gebildet ist. Ein Abschnitt 484 der äußeren Oberfläche eines Endabschnitts 486 des Kupplungskörpers 440 kann für die Befestigung an einer (nicht gezeigten) Verteilerplatte oder dergleichen mit einem Gewinde versehen sein. Es kann eine Schlüsselfläche 482 bereitgestellt sein, um mit einem Werkzeug in Eingriff zu gelangen, um die Schulter 490 des Kupplungskörpers 440 fest gegen eine derartige Befestigungsvorrichtung zu ziehen.
Der Kupplungskörper 440 kann einen Abschnitt mit Innengewinde der Bohrung 488 unmittelbar an einem ersten Ende 470 besitzen. Die Kupplung 400 kann eine Dichtungspatrone in der Aufnahmekammer 414 des Typs umfassen, der oben im Zusammenhang mit der Kupplung 300 beschrieben worden ist.
Es ist ein Kolben 450 in einem Abschnitt der Bohrung 488 (der als ein Zylinder wirken kann, in dem der Kolben 450 gleitet) bereitgestellt. Der Kolben 450 besitzt ein erstes Ende 452, das in Richtung auf das erste Ende 470 des Kupplungskörpers 440 orientiert ist, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 454, das in Richtung auf ein zweites Ende 472 des Kupplungskörpers 440 orientiert ist.
Das erste Ende 452 des Kolbens 450 kann einen ringförmigen Rand 416 besitzen, der sich gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 434 auf der Innenfläche der Bohrung 488 stützt, um eine Metall-Metall-Dichtung bereitzustellen.
Auf der Außenfläche des Kolbens 450 ist eine Umfangsnut 442 bereitgestellt, um eine primäre Dichtung 408 (die eine O-Ring-Dichtung sein kann) und die Stützringe 410 zu enthalten. Es können andere Arten bidirektionaler weicher Dichtungen verwendet werden.
Das zweite Ende 454 des Kolbens 450 umfasst einen Abschnitt mit einem verringerten Außendurchmesser 456, der eine Schulter 448 an dem Körper des Kolbens 450 bildet. Eine Umfangsaussparung 444 ist am Äußeren des Kolbens 450 der Schulter 448 benachbart bereitgestellt. Eine Unterlegscheibe 480 liegt auf der Schulter 448 auf und bildet zusammen mit der Aussparung 444 eine Umfangsnut zum Halten einer sekundären Dichtung 404. Die sekundäre Dichtung 404 kann eine hydrostatische Dichtung bereitstellen.
Eine Druckfeder 458 stützt sich an einem Ende gegen die Unterlegscheibe 480 und an einem zweiten Ende gegen den Federsitz 403. Der Federsitz 403 besitzt an einem Ende eine Schulter 474 und ist durch einen Überwurfring 476 in der Nut 402 der Wand der Bohrung 488 in der Bohrung 488 gehalten. Der Überwurfring kann ein Sicherungsring, eine C-Klammer, ein Sprengring oder dergleichen sein. Der Federsitz 403 besitzt eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung 462 für den Durchgang eines Fluids in den und aus dem Abschnitt der Bohrung 488 zwischen der sekundären Dichtung 404 und dem Federsitz 403.
Beim Fehlen eines differenziellen Fluiddrucks drängt die Feder 458, die zwischen dem Federsitz 403 und der Unterlegscheibe 480 auf die Schulter 448 des Kolbens 450 wirkt, den Kolben 450 gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 434, wobei eine Metall-Metall-Dichtung gebildet wird.
Die Aussparung 444 im äußeren Umfang des Kolbens 450 enthält die sekundäre Dichtung, die eine Abstreifdichtung 404 umfassen kann. Die sekundäre Dichtung 404 wirkt, um zu verhindern, dass Meerwasser mit dem Abschnitt der Bohrung 488 zwischen der primären Dichtung 408 und der sekundären Dichtung 404 in Kontakt gelangt, wobei dadurch eine unverschmutzte Oberfläche bereitgestellt wird, damit die primäre Dichtung 408 dagegen abdichtet. Es wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass der axiale Abstand zwischen der primären Dichtung 408 und der sekundären Dichtung 404 nicht kleiner als der volle Hub des Kolbens 450 sein sollte, um sicherzustellen, dass die primäre Dichtung 408 während eines vollen Hubs des Kolbens 450 nur mit dem geschützten Abschnitt der Bohrung 488 in Kontakt gelangt.
In dem Kolbenkörper 450 kann zwischen der primären Dichtung 408 und der sekundären Dichtung 404 ein Abschnitt mit einem verringerten Außendurchmesser 478 bereitgestellt sein.
In der Ausführungsform nach 4 ist die hydrostatische Druckdichtung eine ”Abstreifdichtung”, die einen gekerbten Elastomerkörper 404 mit einem V-förmigen Metalleinsatz 406 umfasst, der die Schenkel der Elastomerdichtung in entgegengesetzten radialen Richtungen vorbelastet, um die Dichtungswirksamkeit der Abstreifdichtung zu verbessern. Die V-förmige Kerbe in der Dichtung 404 kann außerdem wirken, um eine durch Druck betätigte Dichtung bereitzustellen, die auf den hydrostatischen Druck anspricht, wenn die Dichtung unter Wasser verwendet wird.
In 5 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform ist im Allgemeinen zu der ähnlich, die in 4 als die Kupplung 400 gezeigt ist.
Ein hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement 500 umfasst im Allgemeinen einen zylindrischen Körper 540, der eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung 588 aufweist. Der Außendurchmesser des Körpers 540 kann abgestuft sein, wobei eine äußere Schulter 590 gebildet ist. Ein Abschnitt 584 der Außenfläche eines Endabschnitts 586 des Kupplungskörpers 540 kann für die Befestigung an einer (nicht gezeigten) Verteilerplatte oder dergleichen mit einem Gewinde versehen sein. Es kann eine Schlüsselfläche 582 bereitgestellt sein, um mit einem Werkzeug in Eingriff zu gelangen, um die Schulter 590 des Kupplungskörpers 540 fest gegen eine derartige Befestigungsvorrichtung zu ziehen.
Der Kupplungskörper 540 kann einen mit einem Innengewinde versehenen Abschnitt der Bohrung 588 unmittelbar an einem ersten Ende 570 besitzen. Die Kupplung 500 kann eine Dichtungspatrone in der Aufnahmekammer 514 des Typs umfassen, der oben im Zusammenhang mit der Kupplung 300 beschrieben worden ist.
Es ist ein Kolben 550 in einem Abschnitt der Bohrung 588 (der als ein Zylinder wirken kann, in dem der Kolben 550 gleitet) bereitgestellt. Der Kolben 550 besitzt ein erstes Ende 552, das in Richtung auf das erste Ende 570 des Kupplungskörpers 540 orientiert ist, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 554, das in Richtung auf ein zweites Ende 572 des Kupplungskörpers 540 orientiert ist.
Das erste Ende 552 des Kolbens 550 kann einen ringförmigen Rand 516 besitzen, der sich gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 534 auf der Innenfläche der Bohrung 588 stützt, um eine Metall-Metall-Dichtung bereitzustellen.
Eine ringförmige Nut 542 im äußeren Umfang des Kolbens 550 enthält die primäre Dichtung. Die äußere Dichtung umfasst in dieser Ausführungsform eine T-Dichtung 508, die durch ein Paar von Stützringen 510 flankiert ist. Die Stützringe 510 können aus Metall oder einem technischen Kunststoff, wie z. B. PEEK, DELRIN^® Acetal, TEFLON^® Polytetrafluorethylen oder dergleichen, hergestellt sein. Bei 516 kann eine Metall-Metall-Dichtung bereitgestellt sein.
Ein zweites Ende 554 des Kolbens 550 umfasst einen Abschnitt mit einem verringerten Außendurchmesser 556, der eine Schulter 548 an dem Körper des Kolbens 550 bildet. Eine Umfangsaussparung 544 ist am Äußeren des Kolbens 550 der Schulter 548 benachbart bereitgestellt. Eine Unterlegscheibe 580 liegt auf der Schulter 548 auf und bildet zusammen mit der Aussparung 544 eine Umfangsnut zum Halten einer sekundären Dichtung 504. Die sekundäre Dichtung 504 kann eine hydrostatische Dichtung sein.
Eine Druckfeder 558 stützt sich an einem Ende gegen die Unterlegscheibe 580 und an einem zweiten Ende gegen den Federsitz 503. Der Federsitz 503 besitzt an einem Ende eine Schulter 574 und ist durch einen Überwurfring 576 in der Nut 502 der Wand der Bohrung 588 in der Bohrung 588 gehalten. Der Überwurfring kann ein Sicherungsring, eine C-Klammer, ein Sprengring oder dergleichen sein. Der Federsitz 503 besitzt eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung 562 für den Durchgang eines Fluids in den und aus dem Abschnitt der Bohrung 588 zwischen der sekundären Dichtung 504 und dem Federsitz 503.
Beim Fehlen eines differenziellen Fluiddrucks drängt die Feder 558, die zwischen dem Federsitz 503 und der Unterlegscheibe 580 auf die Schulter 548 des Kolbens 550 wirkt, den Kolben 550 gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 534, wobei eine Metall-Metall-Dichtung gebildet wird.
Die Aussparung 544 im äußeren Umfang des Kolbens 550 enthält die sekundäre Dichtung, die eine Abstreifdichtung 504 umfassen kann. Die sekundäre Dichtung 504 wirkt, um zu verhindern, dass Meerwasser mit dem Abschnitt der Bohrung 588 zwischen der primären Dichtung 508 und der sekundären Dichtung 504 in Kontakt gelangt, wobei dadurch eine unverschmutzte Oberfläche bereitgestellt wird, damit die primäre Dichtung 508 dagegen abdichtet. Es wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass der axiale Abstand zwischen der primären Dichtung 508 und der sekundären Dichtung 504 nicht kleiner als der volle Hub des Kolbens 550 sein sollte, um sicherzustellen, dass die primäre Dichtung 508 während eines vollen Hubs des Kolbens 550 nur mit dem geschützten Abschnitt der Bohrung 588 in Kontakt gelangt.
In dem Kolbenkörper 550 kann zwischen der primären Dichtung 508 und der sekundären Dichtung 504 ein Abschnitt 578 mit verringertem Außendurchmesser bereitgestellt sein.
In der Ausführungsform nach 5 ist die hydrostatische Druckdichtung eine ”Abstreifdichtung”, die einen gekerbten Elastomerkörper 504 mit einem V-förmigen Metalleinsatz 506 umfasst, der die Schenkel der Elastomerdichtung in entgegengesetzten radialen Richtungen vorbelastet, um die Dichtungswirksamkeit der Abstreifdichtung zu verbessern. Die V-förmige Kerbe in der Dichtung 504 kann außerdem wirken, um eine durch Druck betätigte Dichtung bereitzustellen, die auf den hydrostatischen Druck anspricht, wenn die Dichtung unter Wasser verwendet wird.
In 6 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform besitzt die gleiche allgemeine Konfiguration, die Dichtungspatrone, die primäre Dichtung und die hydrostatische Druckdichtung wie die in 3 veranschaulichte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind jedoch die Metall-Metall-Dichtungen an beiden Enden des Kolbens durch Tellertyp-Dichtungen ersetzt. Die Tellerdichtungen umfassen einen Polymerring 603, 699, der durch einen Metalleinsatz 605, 695 gehalten ist. Es können Tellertyp-Dichtungen mit differenziellen Größen an beiden Enden des Kolbens bereitgestellt sein. Wie in 6 gezeigt ist, kann die Tellerdichtung am unteren Ende des Kolbens (wie er in 6 orientiert ist) gegen eine kegelstumpfförmige Oberfläche 616 auf dem Federsitz abdichten. Die Tellerdichtungen können eine verbesserte Dichtung des Fluiddrucks innerhalb des Systems bereitstellen.
Eine verbesserte hydraulische Buchsen-Blindkupplung 600 gemäß dieser vierten Ausführungsform der Erfindung ist in 6 gezeigt. Eine Aufnahmekammer 614 besitzt eine Kronentyp-Sondendichtung 610, die in einer Dichtungspatrone 608 enthalten ist, die die gleiche wie die oben beschriebene Dichtungspatrone 308 sein kann.
Die Dichtungspatrone 608 hält eine Metall-C-Dichtung 612 auf einer Schulter innerhalb einer Bohrung 688 des Kupplungskörpers 640. Eine Metall-C-Dichtung des veranschaulichten Typs ist im US-Patent Nr. 6.962.347 offenbart. Ein O-Ring 618 in einer benachbarten Nut in dieser Schulter stellt eine Dichtung zwischen der Dichtungspatrone 608 und dem Körper 640 des Kupplungselements 600 bereit.
Es ist ein Kolben 650 in einem Abschnitt der Bohrung 688 (der als ein Zylinder wirken kann, in dem der Kolben 650 gleitet) bereitgestellt. Der Kolben 650 besitzt ein erstes Ende 652, das in Richtung auf ein erstes Ende 670 des Kupplungskörpers 640 orientiert ist, und ein gegenüberliegendes zweites Ende 654, das in Richtung auf ein zweites Ende 672 des Kupplungskörpers 640 orientiert ist.
Das erste Ende 652 des Kolbens 650 kann eine mit einem Innengewinde versehene Aussparung für den Eingriff mit einem mit einem Außengewinde versehenen Schaft 692 an dem Tellerdichtungs-Halter 605 besitzen. Der Tellerdichtungs-Halter 605 besitzt eine Schulter 694, um eine Polymer-Ringdichtung 603 gegen ein erstes Ende 652 des Kolbens 650 zu halten. Die Dichtung 603 stützt sich gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 634 auf der Innenfläche der Bohrung 688. Es kann eine hexagonale Aussparung 693 für den Eingriff eines Werkzeugs (z. B. eines Schlüssels für Innensechskantschrauben) bereitgestellt sein, um den Dichtungshalter 605 zu installieren und/oder zu entfernen.
Das zweite Ende 654 des Kolbens 650 umfasst einen Abschnitt mit einem verringerten Außendurchmesser 656, der eine Schulter 648 in dem Körper des Kolbens 650 bildet. In einem Abschnitt 656 unmittelbar am zweiten Ende 654 kann eine kegelstumpfförmige Oberfläche 660 bereitgestellt sein.
An dem zweiten Ende 654 des Kolbens 650 kann eine zweite Tellertyp-Dichtung bereitgestellt sein. Das zweite Ende 654 des Kolbens 650 kann eine mit einem Innengewinde versehene Aussparung für den Eingriff mit einem mit einem Außengewinde versehenen Schaft 696 an dem Tellerdichtungs-Halter 695 besitzen. Der Tellerdichtungs-Halter 695 besitzt eine Schulter 698, um eine Polymer-Ringdichtung 699 gegen das zweite Ende 654 des Kolbens 650 zu halten. Die Dichtung 699 stützt sich gegen die kegelstumpfförmige Oberfläche 616 auf der Innenfläche der Bohrung 662 des Federsitzes 603. Es kann eine hexagonale Aussparung 697 für den Eingriff eines Werkzeugs (z. B. eines Schlüssels für Innensechskantschrauben) bereitgestellt sein, um den Dichtungshalter 695 zu installieren und/oder zu entfernen.
Wie in 6 gezeigt ist, kann der Dichtungshalter 695 eine andere Größe als der Dichtungshalter 605 besitzen.
Die Druckfeder 658 stützt sich an einem Ende gegen die Schulter 648 und an einem zweiten Ende gegen den Federsitz 603. Der Federsitz 603 kann mit einem Außengewinde versehen sein und mit einem mit einem Innengewinde versehenen Abschnitt der Bohrung 688 unmittelbar am zweiten Ende 672 in Eingriff gelangen. Eine Nut 666 in der äußeren, zylindrischen Oberfläche des Federsitzes 603 kann eine O-Ring-Dichtung 668 enthalten.
Der Federsitz 603 besitzt eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung 662, die an einem Ende eine kegelstumpfförmige Oberfläche 616 und an einem gegenüberliegenden Ende einen hexagonalen Schraubenschlüsselaufnehmer 664 besitzt. Die kegelstumpfförmige Oberfläche 616 kann so dimensioniert und konfiguriert sein, um sich gegen die Tellerdichtung 699 an dem Kolben 650 zu stützen, wenn er sich an einem Extrem seines Wegs (in 6 nach unten) befindet, wobei dadurch eine Dichtung zwischen dem Kolben 650 und dem Federsitz 603 bereitgestellt wird.
Beim Fehlen eines differenziellen Fluiddrucks drängt die Feder 658, die zwischen dem Federsitz 603 und der Schulter 648 auf den Kolben 650 wirkt, den Kolben 650 gegen die Oberfläche 634.
Eine ringförmige Nut 642 im äußeren Umfang des Kolbens 650 enthält die primäre Dichtung, die einen O-Ring 606 umfassen kann, der von einem Paar von Stützringen 604 flankiert ist.
Eine ringförmige Nut 644 im äußeren Umfang des Kolbens 650 enthält die sekundäre Dichtung, die einen O-Ring 646 umfassen kann. Die sekundäre Dichtung 646 wirkt, um zu verhindern, dass Meerwasser mit dem Abschnitt der Bohrung 688, der bei 602 angegeben ist, in Kontakt gelangt, wobei sie dadurch eine unverschmutzte Oberfläche bereitstellt, damit die primäre Dichtung 606 dagegen abdichtet. Es wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass der axiale Abstand zwischen der primären Dichtung 606 und der sekundären Dichtung 646 nicht kleiner als der volle Hub des Kolbens 650 sein sollte, um sicherzustellen, dass die primäre Dichtung 606 während eines vollen Hubs des Kolbens 650 nur mit dem geschützten Abschnitt 602 der Bohrung 688 in Kontakt gelangt.
Unter dem Einfluss des Hydraulikfluiddrucks von der Sonde eines (nicht gezeigten) Stecker-Kupplungselementes, das in die Aufnahmekammer 614 eingesetzt ist, kann sich der Kolben in 6 nach unten bewegen und eine Dichtung an dem kegelstumpfförmigen Sitz 616 an dem unteren Sitz herstellen. Das aus der Aufnahmekammer 614 verdrängte Fluid wird jedoch durch die Hauptdichtung zurückgehalten, die in der veranschaulichten Ausführungsform eine O-Ring-Dichtung 606 umfasst, die durch ein Paar von Stützringen 604 flankiert ist.
In den Blindkupplungen des Standes der Technik ist der Abschnitt der Bohrung, der in 1 bei 27 und in 2 bei 57 angegeben ist, dem Meerwasser ausgesetzt, wenn die Kupplung unter Wasser verwendet wird. Es ist festgestellt worden, dass sich auf dieser Oberfläche kalkhaltige Ablagerungen bilden können, wobei diese Ablagerungen die Dichtungsfähigkeit der Hauptdichtung gefährden können. Diese Wirkung kann insbesondere dann auftreten, wenn die Hauptdichtung entlang der inneren Bohrung gleitet, wenn sich der Kolben in Ansprechen auf den Hydraulikdruck innerhalb der Kupplung bewegt. In einer verbesserten Blindkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung hält die hydrostatische Druckdichtung das Meerwasser vom Eindringen in den bei 602 angegebenen Abschnitt der Bohrung ab, wobei dadurch der Aufbau von mineralischen Ablagerungen und von Meeresbewuchs vermieden wird. In der veranschaulichten Ausführungsform nach 6 ist diese hydrostatische Druckdichtung eine O-Ring-Dichtung (646), die in einer Umfangsnut (644) auf dem äußeren Umfang des Kolbens gehalten ist.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, sind sie nicht vorgesehen, um das einzuschränken, was dieses Patent abdeckt. Ein Fachmann auf dem Gebiet versteht, das verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er wörtlich und äquivalent durch die folgenden Ansprüche abgedeckt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6631734 [0006]
US 5692538 [0010]
US 6575430 [0029]
US 7163190 [0029]
US 6962347 [0031, 0067]

Claims

Hydraulisches Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement, das Folgendes umfasst: einen Körper, der eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung besitzt; eine Aufnahmekammer innerhalb der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung, die dimensioniert ist, um die Sonde eines entsprechenden Stecker-Kupplungselements aufzunehmen; eine Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, die ein erstes Ende unmittelbar an der Aufnahmekammer und ein gegenüberliegendes zweites Ende besitzt, wobei die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer mit der Aufnahmekammer in Fluidverbindung steht; einen Kolben in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, wobei der Kolben ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende besitzt, wobei der Kolben in Ansprechen auf den Druck, der gegen das erste Ende und das zweite Ende wirkt, verschiebbar ist, um es dem Fluid zu ermöglichen, sich zwischen der Aufnahmekammer und der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer zu bewegen; eine Feder, die in der Richtung der Aufnahmekammer auf den Kolben wirkt; wobei der Kolben eine primäre ringförmige Dichtung unmittelbar an seinem ersten Ende und eine sekundäre ringförmige Dichtung, die von der primären ringförmigen Dichtung in der Richtung seines zweiten Endes axial versetzt ist, besitzt.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 1, das ferner eine kegelstumpfförmige Oberfläche an dem ersten Ende des Kolbens und eine entsprechende kegelstumpfförmige Oberfläche an dem ersten Ende der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer besitzt, die dimensioniert und beabstandet ist, um eine Dichtung zu dem Kolben bereitzustellen, wenn sich der Kolben in Ansprechen auf die Wirkung der Feder an der Grenze seines Hubs befindet.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine kegelstumpfförmige Oberfläche an dem zweiten Ende des Kolbens; und einen Federsitz in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, der eine entsprechende kegelstumpfförmige Oberfläche besitzt, die dimensioniert und beabstandet ist, um eine Dichtung zu dem Kolben bereitzustellen, wenn sich der Kolben in Ansprechen auf den Fluiddruck, der auf das erste Ende des Kolbens wirkt, an der Grenze seines Hubs befindet.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 3, wobei die kegelstumpfförmige Oberfläche auf dem Federsitz ein Abschnitt einer in der Mitte befindlichen axialen Bohrung durch den Federsitz ist.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 1, wobei die primäre ringförmige Dichtung an dem Kolben einen O-Ring umfasst.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 5, wobei die primäre ringförmige Dichtung ein Paar von Stützringen umfasst, das den O-Ring flankiert.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 1, wobei die sekundäre ringförmige Dichtung an dem Kolben einen O-Ring umfasst.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 1, wobei die sekundäre ringförmige Dichtung an dem Kolben von der primären ringförmigen Dichtung an dem Kolben um einen Abstand axial versetzt ist, der nicht kleiner als der volle Hub des Kolbens in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer ist.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 3, das ferner eine ringförmige Dichtung an dem Federsitz umfasst, die zwischen dem Federsitz und der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung abdichtet.
Hydraulisches Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement, das Folgendes umfasst: einen Körper, der eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung und eine kegelstumpfförmige Oberfläche darin besitzt; eine Aufnahmekammer innerhalb der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung, die dimensioniert ist, um die Sonde eines entsprechenden Stecker-Kupplungselements aufzunehmen; eine Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, die ein erstes Ende unmittelbar an der Aufnahmekammer und ein gegenüberliegendes zweites Ende besitzt, wobei die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer mit der Aufnahmekammer in Fluidverbindung steht; einen Kolben in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, wobei der Kolben ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende besitzt, wobei der Kolben in Ansprechen auf den Druck, der gegen das erste Ende und das zweite Ende wirkt, verschiebbar ist, um es dem Fluid zu ermöglichen, sich zwischen der Aufnahmekammer und der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer zu bewegen; eine Feder, die in der Richtung der Aufnahmekammer auf den Kolben wirkt; einen Federsitz innerhalb der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung, der sich gegen die Feder stützt und eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung mit einer kegelstumpfförmigen Oberfläche an einem Ende besitzt; wobei der Kolben eine primäre ringförmige Dichtung unmittelbar an seinem ersten Ende, eine sekundäre ringförmige Dichtung, die von der primären ringförmigen Dichtung in der Richtung seines zweiten Endes axial versetzt ist, eine erste Tellertyp-Dichtung an seinem ersten Ende, die dimensioniert und beabstandet ist, um mit der kegelstumpfförmigen Oberfläche in der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung des Kupplungskörpers in Eingriff zu gelangen, und eine zweite Tellertyp-Dichtung an seinem zweiten Ende, die dimensioniert und beabstandet ist, um mit der kegelstumpfförmigen Oberfläche in dem Federsitz in Eingriff zu gelangen, besitzt.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 10, wobei die sekundäre ringförmige Dichtung an dem Kolben von der primären ringförmigen Dichtung an dem Kolben um einen Abstand axial versetzt ist, der nicht kleiner als ein voller Hub des Kolbens in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer ist.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 10, wobei die erste und die zweite Tellertyp-Dichtung eine Polymer-Ringdichtung umfassen, die durch einen Einsatz, der mit einem Ende des Kolbens verbunden ist und eine unterschnittene Schulter, die dimensioniert ist, um einen Abschnitt des Polymerrings zu enthalten, besitzt, gegen ein Ende des Kolbens gehalten ist.
Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 10, wobei die erste und die zweite Tellertyp-Dichtung differenzielle Außendurchmesser besitzen.
Hydraulisches Unterwasser-Buchsen-Blindkupplungselement, das Folgendes umfasst: einen Körper, der eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung besitzt; eine Aufnahmekammer innerhalb der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung, die dimensioniert ist, um die Sonde eines entsprechenden Stecker-Kupplungselements aufzunehmen; eine Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, die ein erstes Ende unmittelbar an der Aufnahmekammer und ein gegenüberliegendes zweites Ende besitzt, wobei die Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer mit der Aufnahmekammer in Fluidverbindung steht; einen Kolben in der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer, wobei der Kolben ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende besitzt, wobei der Kolben in Ansprechen auf den Druck, der gegen das erste Ende und das zweite Ende wirkt, verschiebbar ist, um es dem Fluid zu ermöglichen, sich zwischen der Aufnahmekammer und der Wasserverdrängungs-Ausdehnungskammer zu bewegen; eine Schulter an dem äußeren Umfang des Kolbens unmittelbar an dem zweiten Ende des Kolbens; eine ringförmige Nut in dem äußeren Umfang des Kolbens der Schulter an dem äußeren Umfang benachbart; eine Unterlegscheibe, die eine in der Mitte befindliche axiale Bohrung besitzt, die so dimensioniert ist, dass die Unterlegscheibe auf der Schulter an dem äußeren Umfang des Kolbens unmittelbar an dem zweiten Ende des Kolbens gestützt sein kann; eine Feder, die über die Unterlegscheibe in der Richtung der Aufnahmekammer auf den Kolben wirkt; wobei der Kolben eine primäre ringförmige Dichtung unmittelbar an seinem ersten Ende und eine sekundäre ringförmige Abstreifdichtung in der ringförmigen Nut in dem äußeren Umfang des Kolbens der Schulter an dem äußeren Umfang benachbart besitzt, die in der Richtung seines zweiten Endes von der primären ringförmigen Dichtung axial versetzt ist.
Hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 14, wobei die primäre ringförmige Dichtung einen O-Ring umfasst.
Hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 15, das ferner ein Paar von Stützringen umfasst, das den O-Ring flankiert.
Hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 14, wobei die primäre ringförmige Dichtung eine T-Dichtung umfasst, die durch ein Paar von Stützringen flankiert ist.
Hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 17, wobei die Stützringe einen technischen Kunststoff umfassen.
Hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 14, wobei die sekundäre Abstreifdichtung eine V-förmige Kerbe und einen Metalleinsatz in der V-förmigen Kerbe, der wirkt, um wenigstens einen Abschnitt der Dichtung in einer radialen Richtung abzulenken, umfasst.
Hydraulisches Buchsen-Blindkupplungselement nach Anspruch 14, das ferner eine kegelstumpfförmige Oberfläche in der in der Mitte befindlichen axialen Bohrung des Kupplungskörpers und einen ringförmigen Rand an dem ersten Ende des Kolbens, der dimensioniert und beabstandet ist, um mit der kegelstumpfförmigen Oberfläche in Eingriff zu gelangen und eine Metall-Metall-Dichtung zwischen dem Kolben und dem Kupplungskörper zu bilden, umfasst.