DE102018004076A1

DE102018004076A1 - Adapter für eine Durchführung in einem sphärischen Körper

Info

Publication number: DE102018004076A1
Application number: DE102018004076.4A
Authority: DE
Inventors: Steffen Pausch; Ihor Krivopish
Original assignee: Nautilus Marine Service GmbH
Current assignee: Nautilus Marine Service GmbH
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Durchführungen in sphärischen Körpern wie Druckkörper dienen bspw. der elektrischen Kontaktierung eines Innenraums des Körpers. Insbesondere die Herstellung von Öffnungen in einer Wandung des Körpers zur Aufnahme verschiedener Durchführungen gestaltet sich als schwierig. Die Erfindung schafft einen Adapter (54) für eine, insbesondere elektrische oder mechanische, Durchführung, die eine einfache und flexible Anwendung ermöglicht. Das wird erreicht durch ein Dichtmittel (20) und ein Arretiermittel (39), die um die Öffnung (19) in der Wandung (14) setzbar sind und durch ein Adapterelement (30, 47, 48) miteinander verschraubt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter für eine Durchführung in einem sphärischen Körper gemäß dem Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen sphärischen Körper gemäß dem Anspruch 11.
Bekanntermaßen werden sphärische Körper, wie beispielsweise Glaskugeln, als Druckkörper oder Auftriebskörper für den Einsatz in großen Meerestiefen verwendet. Dabei werden beispielsweise beim Tauchgang einer Unterwassermessstation oder dergleichen mit Luft gefüllte Glaskugeln mitversenkt. Für das Wiederauftauchen der Messstation oder dergleichen wird ein entsprechendes Ballastgewicht von der Station abgekoppelt und die luftgefüllten Auftriebskörper bzw. die Glaskugeln bewirken das Wiederemporsteigen der Station. Glaskugeln gestalten sich dabei als besonders vorteilhaft, da sie in einer hohen Qualität herstellbar sind und hohen Drücken problemlos standhalten können.
Außerdem eignen sich die sphärischen Körper bzw. diese Glaskugeln zur Aufnahme von Messinstrumenten oder dergleichen zur Anwendung unter der Meeresoberfläche bzw. in großen Tiefen. Dabei gestaltet sich insbesondere die Transparenz der Glaskugel für bildgebende Messverfahren als besonders vorteilhaft. Aber auch für andere Messverfahren bzw. Anwendungen hat sich die Verwendung von derartigen sphärischen Körpern bzw. Glaskugeln bewährt.
Bei der Verwendung der sphärischen Körper als Druckkörper zur Aufnahme von Messinstrumenten oder dergleichen, gestaltet sich die Steuerung bzw. die Energieversorgung oder das Auslesen dieser Instrumente als problematisch. Es ist bekannt, dass die sphärischen Körper bzw. Glaskugeln in einer Wandung Durchführungen aufweisen. Bei diesen Durchführungen kann es sich beispielsweise um Ventile handeln, mit denen in der Kugel ein Unterdruck erzeugbar ist oder, die dazu dienen, die Kugeln mit trockener Luft zu spülen. Des Weiteren kann es sich bei den Durchführungen um elektrische Durchführungen zur Verbindung mit einem Stecker handeln, um beispielsweise Instrumente innerhalb der Kugel zu steuern, auszulesen oder mit Energie zu versorgen.
Die Durchführungen durch die Wandung der Kugel müssen derart beschaffen sein, dass sie auch bei hohen Drücken bzw. bei großen Wassertiefen dicht sind. Zur Installation der Durchführungen an der Kugel wird zunächst die sphärische Kugeloberfläche im Bereich um ein Loch in der Wandung plan geschliffen, sodass eine entsprechende Dichtung der Durchführung auf dieser planen Fläche dichtend positionierbar ist. Durch das Planschleifen dieser Ringfläche um die Öffnung verringert sich jedoch die Wandungsstärke der Kugel, was sich negativ auf die Stabilität der Kugel auswirken kann. Insbesondere bei kleineren Kugeln gestaltet sich dies aufgrund des geringeren Krümmungsradius als besonders kritisch.
Darüber hinaus gestaltet es sich als unvorteilhaft, dass für verschiedene Durchführungen oder Steckverbindungen verschieden große Löcher und somit auch verschiedenartig dimensionierte Planbereiche herzustellen sind. Sphärische Körper bzw. Glaskugeln, die zur Aufnahme von Messinstrumenten dienen, stellen meist individuelle Sonderanfertigungen dar. Da diese Glaskugeln mit verschiedensten Instrumenten bestückt werden, die jeweils wiederum verschiedene Durchführungen erfordern, stellt jede Kugel ein Einzelstück dar, was zu erhöhten Herstellungskosten führt. Darüber hinaus kann es durch Kompatibilitätsproblemen bei dem Aufeinandertreffen von verschiedenen Materialien zu Problemen kommen. Insbesondere bei großen Meerestiefen kann sich die Glaskugel in einem anderen Maße verformen als die Durchführungen oder Komponenten der Durchführungen. Dies kann im Extremfall zur Beschädigung bzw. Zerstörung des Druckbehälters mitsamt dem Inhalt führen.
Weiterhin kann es als besonders nachteilig angesehen werden, dass für verschiedene Kugeldurchmesser verschiedene Durchführungselemente, wie Dichtringe, Unterlegscheiben, Adapterscheiben und dergleichen, vorrätig sein müssen, was wiederum einen erhöhten Kostenaufwand bedeutet.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Adapter für eine, insbesondere elektrische oder mechanische, Durchführung zu schaffen, die eine einfache und flexible Anwendung ermöglicht.
Ein Adapter zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Dabei stellt der Adapter eine Vorrichtung zur Herstellung oder Aufnahme einer Durchführung in der Wandung dar, wobei die Art der Durchführung eines Adapters variieren kann. Somit lassen sich verschiedene Durchführungen mittels eines standarisierten Adapters mit dem sphärischen Körper, bzw. der Glaskugel, kombinieren. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Dichtmittel um eine Öffnung in der Wandung des sphärischen Körpers, bzw. der Glaskugel, auf eine Außenfläche der Wandung positionierbar ist. Ein Arretiermittel ist um die Öffnung auf einer Innenfläche der Wandung setzbar und zwar dem Dichtmittel gegenüberliegend. Zum Festsetzen des Dichtmittels und des Arretiermittels an der Wandung ist ein Adapterelement durch das Dichtmittel und die Öffnung führbar und mit dem Arretiermittel kombinierbar. Das Adapterelement dient dabei als Aufnahme für Durchführungen jeglicher Art und nahezu beliebiger Dimension. So können sowohl Standartkomponenten, wie Stecker, die ein Gewinde von ⅝“ als auch ⁷/₁₆“ aufweisen, von dem Adapterelement des erfindungsgemäßen Adapters aufgenommen werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Adapterelement derart dimensioniert ist, dass andere Größen aufnehmbar sind. Dabei ist die Größe der Öffnung in der Wandung des sphärischen Körpers nicht zu verändern. Durch den Adapter lassen sich somit auf eine einfache und flexible Art und Weise verschiedene Durchführungen der Wandung des sphärischen Körpers zuordnen.
Weiter kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Adapterelement einen scheibenartigen Kopf aufweist zum Anpressen des Dichtmittels an die Außenfläche des Körpers und einen rohrartigen Stutzen, der zur Kontaktierung mit dem Arretiermittel innerhalb des Körpers durch das Dichtmittel und die Öffnung führbar ist. Durch das Anpressen des Dichtmittels an die Außenfläche der Wandung kann eine ausreichende Dichtigkeit erzeugt werden, und zwar ohne, dass die Oberfläche plan geschliffen werden muss. Zur Aufnahme einer Durchführung ist lediglich der Innendurchmesser des rohrartigen Stutzens anzupassen. Sowohl der Außendurchmesser des Stutzens als auch die Dimensionen des scheibenartigen Kopfes bleiben jedoch von einer Variation der verwendeten Durchführungen unbetroffen. Dadurch lässt sich eine Standarisierung der Adapter erzielen, durch die nahezu jede gängige Durchführung führbar ist. Der Stutzen kann eine Länge aufweisen von 1 cm bis 2 cm bzw. 2 cm bis 4 cm oder 4 cm bis 8 cm. In Abhängigkeit vom Kugeldurchmesser bzw. von der Wandstärke der Kugeln können verschiedenlange Adapterelemente verwendet werden. Dabei ist darauf zu achten, dass der Stutzen genügend weit in das Innere der Kugel hineinreicht, um ein Verbinden des Schaftes mit dem Arretiermittel zu gewährleisten.
Bevorzugterweise kann es vorgesehen sein, dass der rohrartige Stutzen des Adapterelementes ein Außengewinde und/oder ein Innengewinde aufweist, wobei das Außengewinde zur Verschraubung mit dem Arretiermittel dient und das Innengewinde zur Aufnahme bzw. Verschraubung der, insbesondere elektrischen oder mechanischen, Durchführung verwendbar ist. Durch das Verschrauben des Adapterelementes mit dem Arretiermittel wird der scheibenartige Kopf des Adapterelementes gegen das Dichtmittel gedrückt, wobei dieses Dichtmittel wiederum an die Außenfläche des Körpers gedrückt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass das Arretiermittel fest mit dem Stutzen verschraubt wird und gleichzeitig der durch das Dichtmittel auf die Wandung ausgeübte Druck nicht zu hoch ist, um mechanische Schäden der Wandung zu vermeiden. In das Adapterelement kann die Durchführung bzw. der Stecker, der in den meisten Fällen ebenfalls eine entsprechende Schraubverbindung aufweist, fest verschraubt werden. Durch eine zusätzliche Ringdichtung an der Durchführung bzw. des Steckers erreicht auch diese Verbindung eine ausreichende Dichtigkeit.
Vorzugsweise kann es die vorliegende Erfindung außerdem noch vorsehen, dass der Stutzen, insbesondere zwischen dem scheibenartigen Kopf und dem Außengewinde, eine einen Umfang des Stutzens umlaufende Rille zur Aufnahme eines Dichtringes aufweist, wobei das Adapterelement durch den Dichtring in der Öffnung des Körpers zentrierbar ist. Durch diesen Dichtring wird somit das Einführen des Adapterelementes in das Dichtmittel bzw. in die Öffnung vereinfacht. Es ergibt sich bei dem Durchführen nur eine Position, in der das Adapterelement installierbar ist. Auf diese Weise wird zum einen eine mechanische Zerstörung der Öffnung durch das Außengewinde des Adapterelementes vermieden, und zum anderen sichergestellt werden, dass das Adapterelement gerade so in der Öffnung positioniert ist, dass eine bestmögliche Dichtigkeit erreicht wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann es vorsehen, dass eine dem Dichtmittel zugewandte Unterseite des scheibenartigen Kopfes des Adapterelementes einen umlaufenden, insbesondere ringartigen, Grat aufweist, mit dem der Kopf bzw. das Adapterelement auf einer Oberseite des Dichtmittels absetzbar ist.
Auch dieser Grat erfüllt sowohl den Zweck der eindeutigen Platzierung des Adapterelementes auf dem Dichtmittel und die bestmögliche Dichtigkeit des Adapters bzgl. des auf den sphärischen Körpers wirkenden Wasserdrucks.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass das, insbesondere kreisringartige, Dichtmittel auf einer Oberseite eine, insbesondere ringartige, Rille aufweist, die in Ihrer Form mit dem Grat des Kopfes korrespondiert und an einer Unterseite eine, vorzugsweise zwei oder mehr, konzentrische Rinnen, die jeweils durch einen Steg voneinander getrennt sind und zur Aufnahme jeweils eines Dichtringes dienen, wobei sich durch das Festsetzen des Dichtmittels durch das Adapterelement die Form des Dichtmittels der sphärischen Gestalt des Körpers anpasst. Insbesondere durch die konzentrischen Rinnen erfährt das Dichtmittel eine besondere Flexibilität, die es ermöglicht, dass sich das Dichtmittel der sphärischen Oberfläche des Körpers bei entsprechender Druckbeaufschlagung durch den Kopf des Adapterelementes anpasst. Dabei ist der Durchmesser der Rille zur Aufnahme des Grats des Kopfes größer oder gleich dem Durchmesser der äußeren Rinne zur Aufnahme eines Dichtringes. Die innere Rinne an der Unterseite des Dichtmittels ist nahe der Öffnung des Dichtmittels positioniert.
Weiter kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass das, insbesondere kreisringartige, Arretiermittel ein Innengewinde aufweist, das mit dem Außengewinde des Stutzens korrespondiert und eine Ringscheibe, die eine umlaufende, ringartige Rinne zur Aufnahme eines Dichtringes aufweist, wobei die Ringscheibe mit dem Dichtring beim Verschrauben des Arretiermittels mit dem Adapterelement mit der Innenfläche des Körpers in Kontakt bringbar ist. Durch das Verschrauben des Arretiermittels mit dem Adapterelement zieht sich der gesamte Adapter an der Wandung um die Öffnung zusammen. Für eine einfache Handhabung kann es vorgesehen sein, dass das Arretiermittel eine mutterartige Erhöhung aufweist und wenigstens diese Erhöhung als Sechskant ausgebildet ist. Durch diese Gestalt lässt sich das Arretiermittel mit einem entsprechenden Werkzeug mit dem entsprechenden Drehmoment fest anziehen bzw. lösen.
Insbesondere kann es die vorliegende Erfindung weiter vorsehen, dass in den rohrartigen Stutzen des Adapterelementes eine Hülse mit einem Innengewinde führbar ist zur Aufnahme bzw. Verschraubung einer, insbesondere elektrischen oder mechanischen, Durchführung, wobei eine dem Innenraum des Körpers zugewandten Seite der Hülse eine, insbesondere sechskantige, Querschnittsverbreiterung aufweist, die in ihrem Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Innengewindes des Schaftes. Durch diese Hülse lassen sich auch Durchführungen bzw. Stecker mit einem anderen Gewinde dicht in den Adapter verschrauben. Ein weiterer Vorteil dieser Hülse besteht darin, dass die Hülse relativ zu dem Stutzen beliebig verdreht werden kann. Die Position des Steckers der Durchführung ist somit nicht mehr von der Orientierung des Gewindes des Stutzens abhängig. Vielmehr kann der Stecker der Durchführung zunächst derart positioniert werden, dass er besonders günstig erreichbar ist und erst dann durch die Hülse dichtend verschraubt wird. Insbesondere bei abgewinkelten Steckern gestaltet sich die Verwendung dieser Hülse als besonders vorteilhaft.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel kann es weiter vorsehen, dass dem Adapterelement ein Kühlelement, vorzugsweise aus Kupfer, zuführbar, insbesondere mit dem Adapterelement verschraubbar, ist, um thermische Energie aus dem Inneren des Körpers abzuführen, wobei an dem Kühlelement zur Wärmeableitung ein Verbindungsmittel befestigbar ist. So lässt sich beispielsweise zum Kühlen eines elektrischen Geräts im Inneren des Körpers eine entsprechende Kühlleitung mit dem Kühlelement verbinden. Dies kann beispielsweise über eine Steck-, Schraub- oder Pressverbindung erfolgen. Das Kühlelement wird dabei auf die gleiche Art und Weise wie eine Durchführung in das Adapterelement eingesetzt bzw. verschraubt.
Schließlich kann es außerdem erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Dichtung und/oder das Adapterelement und/oder das Arretiermittel und/oder die Hülse aus einem Metall insbesondere Kupfer, Edelstahl, Messing oder Titan, oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise PEEK, oder eine Keramik oder dergleichen gefertigt ist.
Schließlich wird eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe durch den Anspruch 11 beschrieben, wonach ein sphärischer Körper, insbesondere eine aus zwei Hälften zusammensetzbare Glaskugel, mit einer Vielzahl von Öffnungen, an den jeweils für eine Installation von, insbesondere elektrisches oder mechanischer, Durchführungen, ein Adapter gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 anordbar ist. In der Regel sind derartige Körper bzw. Glaskugeln mit mehreren Öffnungen ausgestattet, die jeweils über einen erfindungsgemäßen Adapter verfügen. Über diesen standarisierten Adapter lassen sich verschiedenste Durchführungen in die Wandung integrieren. Bei diesen Durchführungen kann es sich beispielsweise um elektrische Stecker zur Energieversorgung oder dem Datenaustauch handeln oder um ein Ventil oder einen Kühlkopf. Außerdem lässt sich in dem Adapter ein Haken oder eine Öse befestigen, um den sphärischen Körper an einem Seil einer Kette oder dergleichen zu sichern.
Im Folgenden werden ausgewählte Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemäßen Adapter in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigen:

1 einen Schnitt durch eine schematisiert Kugel,
2a eine perspektivische Ansicht eines Adapterelementes,
2b eine weitere Ansicht des Adapterelementes gemäß der 2a,
3a eine perspektivische Ansicht eines Dichtmittels,
3b eine weitere Ansicht des Dichtmittels gemäß der 3a,
4a eine perspektivische Ansicht eines Arretiermittels,
4b eine weitere Ansicht des Arretiermittels gemäß der 4a,
5a eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Adapterelementes,
5b eine weitere Ansicht des Adapterelementes gemäß der 5a,
6a eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Adapterelementes,
6b eine weitere Ansicht des Adapterelementes gemäß der 6a,
7a eine perspektivische Ansicht einer Hülse, und
7b eine weitere Ansicht der Hülse gemäß der 7b.

In der 1 ist ein Schnitt durch eine stark schematisierte Kugel 10 dargestellt. Die Kugel 10 gilt hier als Beispiel für einen sphärischen Körper. Diese aus zwei Halbkugeln 11, 12 zusammengesetzte Kugel 10 kann als Auftriebskörper für im Meer zu versenkende Gegenstände wie beispielsweise Messstationen oder dergleichen verwendet werden oder zur Aufnahme von Gerätschaften, insbesondere wie in der 1 schematisch dargestellt von Messinstrumenten 13. Die als eine Art Container für die Messinstrumente 13 fungierende Kugel 10 kann sodann in große Meerestiefen versenkt werden, um entsprechende Aufgabe wie beispielsweise Messungen durchzuführen. Durch die Kugelform sowie durch die gegenseitige Abdichtung der beiden Halbkugeln 11 und 12 hält die Kugel 10 auch größten Drücken stand, und zwar ohne, dass Wasser in das Innere der Kugel 10 eindringt, was zu einer Beschädigung der Messinstrumente 13 führen würde.
Zur Steuerung der Gerätschaften bzw. der Messinstrumente 13 im Inneren der Kugel 10, aber auch zur Energieversorgung, muss eine Verbindung zum Äußeren der Kugel 10 hergestellt werden. Dazu wird in einer Wandung 14 der Kugel 10 eine Durchführung 15 installiert. Diese Durchführung 15 kann sowohl elektrische Kontakte sowie Ventile für Fluide, wie beispielsweise Gase, aufweisen. So lässt sich beispielsweise durch einen Stecker 16 ein elektrisches Steuerungssignal durch die Durchführung 15 über ein Kabel 17 an das Messinstrument 13 übertragen. Gleichermaßen ist es denkbar, dass die Durchführung 15 ein Ventil aufweist zur Erzeugung eines Unterdrucks. Durch diesen Unterdruck werden die beiden Halbkugeln 11 und 12 zusammengehalten. Zum Trennen der beiden Halbkugeln 11, 12 kann die Kugel 10 über dieses Ventil wieder belüftet werden, sodass sich die Halbkugeln 11, 12 trennen. Außerdem kann über ein derartiges Ventil die Luft innerhalb der Kugel 10 entfeuchtet werden. Der mit der Durchführung 15 zu verbindende Stecker 16 weist ebenfalls ein Kabel 18 auf, welches beispielsweise über eine Versorgungsleitung an die Wasseroberfläche geführt wird oder in Kontakt mit einer Unterwassereinheit, wie beispielsweise einem Tauchroboter, steht.
Üblicherweise weist die Kugel 10, die beispielsweise als Glaskugel ausgebildet ist, nicht nur, wie in der 1 dargestellt, eine Durchführung 15 auf, sondern mehrere. Da insbesondere die Herstellung einer Öffnung 19 durch die Wandung 14 zur Aufnahme der Durchführung 15 kritisch ist, da sich durch jede weitere Öffnung 19 die Stabilität der Kugel 10 reduziert, ist die Anzahl der Öffnungen 19 gering zu halten. Dies lässt sich beispielsweise durch eine Standarisierung eines Adapters 54 für die Durchführung 15 erreichen, sodass der Adapter 54 der Aufnahme verschiedener Stecker oder sonstigen Ventilen dienen kann. Bei einer Standarisierung des Adapters 54 ist insbesondere zu bedenken, dass der Adapter 54 für verschiedene Kugelgrößen und somit verschiedenen Krümmungsradien kompatibel sein muss.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Öffnung 19 in der Wandung 14 der Kugel 10 zunächst ein Dichtmittel 20 zugeführt, das Teil des Adapters 54 ist. Dieses in den 3a und 3b dargestellte Dichtmittel 20 ist kreisringartig ausgebildet und weist an einer Oberseite 21 eine umlaufende, konzentrische Rille 22 auf. Diese Rille 22 ist durch eine schmale Wandung 23 von einem äußeren Umfang 24 des Dichtmittels 20 getrennt. Dieser äußere Umfang 24 der Wandung 23 ist bei dem in den 3a und 3b dargestellten Ausführungsbeispiel konisch ausgebildet, wobei die Wandung 23 bzw. der Umfang 24 in Richtung der Oberseite 21 hin konvergiert. Ansonsten ist die Oberseite 21 des Dichtmittels 20 eben ausgebildet. Die Unterseite 25 des Dichtmittels 20 weist zwei konzentrische Rinnen 26, 27 auf. Diese Rinnen 26, 27 sind durch einen Steg 28 voneinander getrennt. Die äußere Rinne 27 ist durch die Wandung 23 von dem äußeren Umfang 24 getrennt. Die beiden Rinnen 26, 27 sind derart ausgebildet, dass Sie jeweils eine nicht dargestellte ringartige Dichtung, insbesondere einen Gummi-Dichtring, aufnehmen können. Das Dichtmittel 20 wird um die Öffnung 19 in der Wandung 14 der Kugel 10 auf eine Außenfläche 29 der Kugel 10 abgesetzt, und zwar derart, dass wenigstens ein Dichtring der Rinne 26 mit der Außenfläche 29 in Kontakt tritt.
Des Weiteren wird der erfindungsgemäße Adapter 54 durch eine Adapterelement 30 gebildet. Dieses in den 2a und 2b dargestellte Adapterelement 30 weist einen scheibenartigen Kopf 31 und ein an dem Kopf 31 ansetzenden Stutzen 32 auf. Der scheibenartige Kopf 31 weist eine planare Oberfläche 33 auf, wobei ggf. ein äußerer Rand angeschrägt ist bzw. entgratet ist. An einer Unterseite 34 des Kopfes 31 weist diese einen ringartigen Grat 35 auf, der in seinem Durchmesser mit der Rille 22 auf der Oberseite 21 des Dichtringes 20 korrespondiert. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Grat 35 in seinem Querschnitt leicht konisch ausgebildet ist. Gleichermaßen ist es jedoch denkbar, dass der Grat 35 in seinem Querschnitt rechteckig ist. Der in den 2a und 2b dargestellte rohrartige Stutzen 32 weist ein Außengewinde 36 und ein Innengewinde 37 auf. Während sich das Außengewinde 36 nur über einen Teil des Stutzens 32 erstrecken kann, weist der gesamte Stutzen bis zur Oberfläche 33 des Kopfes 31 ein Innengewinde 37 auf. Zwischen dem Außengewinde 36 und der Unterseite 34 des Kopfes 31 weist der Stutzen 32 eine umlaufende Rille 38 auf. Diese sich um den gesamten Umfang des Stutzens 32 erstreckende Rille 38 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Ringes, insbesondere eines Dichtringes. Für die Installation des Adapters 54 an der Kugel 10 wird das Adapterelement 30 mit seinem Stutzen 32 durch das Dichtmittel 20 und die Öffnung 19 der Wandung 14 geschoben, wobei der Grat 35 des Kopfes 31 in die Rille 22 des Dichtmittels 20 gefügt bzw. abgelegt wird. Der in der Rille 38 positionierte Dichtring dient der Zentrierung des Stutzens 32 in der Öffnung 19 in der Wandung 14, sodass die gesamte Durchführung 15 bzw. der Adapter 54 konzentrisch in der Öffnung 19 positioniert ist.
In den 4a und 4b wird das erfindungsgemäße Arretiermittel 39 dargestellt. Dieses ebenfalls kreisringartig ausgebildete Arretiermittel 39 weist ein Innengewinde 40 auf. Dieses Innengewinde 40 korrespondiert mit dem Außengewinde des Stutzens 32. Das Arretiermittel 39 weist außerdem eine Art Ringscheibe 42 auf, deren Unterseite 41 eine konzentrische Rinne 43 aufweist. Auch diese Rinne 43 kann dazu dienen, einen nicht dargestellten Dichtring, insbesondere einen Gummi-Dichtring, aufzunehmen. Eine Oberseite 44 der Ringscheibe 42 bzw. des Arretiermittels 39 weist in dem in der 4b dargestellten Ausführungsbeispiel einen sechskantigen Vorsprung 45 auf. An diesem sechskantigen Vorsprung 45 kann ein Werkzeug wie beispielsweise ein Maulschlüssel oder dergleichen angesetzt werden.
Für die Installation des Adapters 54 bzw. der Durchführung 15 in der Wandung 14 der Kugel 10 wird das Arretiermittel 39 mit dem Stutzen 32 verschraubt, sodass sich die Unterseite 41 der Ringscheibe 42 bzw. des Arretiermittels 39 in Richtung einer Innenfläche 46 der Kugel 10 bewegt. Durch das Verschrauben des Arretiermittels 39 und des Stutzens 32 bzw. des Adapterelementes 30 wird der Kopf 31 bzw. die Unterseite 34 mit dem Grat 35 auf die Oberseite bzw. die Rille 22 des Dichtmittels 20 gezogen. Durch dieses Anpressen insbesondere des Grates 35 des Kopfes 31 in die Rille 22 des Dichtmittels 20 werden die nicht dargestellten Dichtungsringe an der Unterseite 25 des Dichtmittels 20 auf die Außenfläche 29 der Kugel 10 gedrückt. Durch diese Druckwirkung wölbt sich die Wandung 23 bzw. die Rille 22 des Dichtmittels 20 in Richtung der Außenfläche 29 der Kugel 10, sodass sich die Form des Dichtmittels 20 der sphärischen Gestalt der Kugel 10 anpasst. Dabei ist ausschlaggebend, dass das Adapterelement 30 insbesondere durch den konzentrischen Grat 35 Druck auf die umlaufende Rille 22 des Dichtmittels 20 ausübt.
Gleichermaßen wird durch das Zusammenschrauben des Arretiermittels 39 mit dem Adapterelement 30 die Unterseite 41 mit dem nicht dargestellten Dichtungsring gegen die Innenfläche 46 der Kugel 10 gedrückt. In Abhängigkeit vom Kugelmaterial sowie von der Wandstärke kann durch das Anlegen eines bestimmten Drehmomentes eine ausreichende Abdichtung zwischen der Durchführung 15 und der Kugel 10 hergestellt werden. Beim Zusammenschrauben des Arretiermittels 39 mit dem Adapterelement 30 kann sich die Ringscheibe 42 ebenfalls in ihrer Form der sphärischen Gestalt der Innenfläche 46 der Kugel 10 anpassen.
Für die elektrische oder mechanische Kontaktierung lässt sich sodann ein entsprechendes Steckelement bzw. ein Stecker 16 in das Innengewinde 37 des Adapterelementes 30 schrauben. Die standarisierten Stecker 16 weisen dabei einen Dichtring auf, der sodann gegen die Oberfläche 33 des Kopfes 31 verschraubt wird, und zwar genau derart, dass eine ausreichende Dichtigkeit erreichbar ist. Gleichermaßen lassen sich beispielsweise Druckventile in das Innengewinde 37 des Stutzens 32 verschrauben.
Durch die 5a und 5b wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Adapterelementes 47 dargestellt. Abgesehen von einem geringeren Innendurchmesser des Stutzens 32 verhält sich das in den 5a und 5b dargestellte Adapterelement 47 identisch zu dem Adapterelement 30. Es ist vorgesehen, dass durch die Adapterelemente 30, 47 Gewinde von ⁷/₁₆“ bzw. ⅝“ aufgenommen werden können. Gleichermaßen ist es jedoch auch denkbar, dass die Gewinde der Stecker bzw. das Innengewinde 37 des Stutzens 32 einen anderen Durchmesser aufweist. Das in den 5a und 5b dargestellte Adapterelement 47 weist das gleiche Außengewinde 46 auf wie das in den 2a und 2b dargestellte Ausführungsbeispiel des Adapterelementes 30. Insofern lässt sich das Adapterelement 47 gleichermaßen mittels dem Dichtmittel 20 und dem Arretiermittel 39 an der Wandung 14 der Kugel 10 installieren.
Durch die 6a und 6b wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Adapterelementes 48 dargestellt. Auch dieses Ausführungsbeispiel eines Adapterelementes 48 wirkt gleichermaßen mit dem Arretiermittel 39 und dem Dichtmittel 20 zusammen, wie zuvor anhand des Ausführungsbeispiels des Adapterelementes 30 beschrieben. Das in den 6a und 6b dargestellte Adapterelement 48 unterscheidet sich von den Adapterelementen 30, 47 darin, dass es kein Innengewinde, sondern vielmehr eine einfache Bohrung 49 aufweist. Diese Bohrung 49 erstreckt sich von der Oberfläche 33 des Kopfes 31 bis zur gegenüberliegenden Seite des Stutzens 32. Dabei kann der Durchmesser der Bohrung 49 in dem Kopf 31 kleiner sein als um Stutzen 32.
Das in den 6a und 6b dargestellte Ausführungsbeispiel eines Adapterelementes 48 dient insbesondere der Aufnahme einer in den 7a und 7b dargestellten Hülse 50. Diese Hülse 50 ist ebenfalls rohrartig ausgebildet und weist ein Innengewinde 51 auf. Eine äußere Mantelfläche 52 der Hülse 50 ist glatt ausgebildet. Der Außendurchmesser der Hülse 50 entspricht dabei dem Innendurchmesser der rohrartigen Stutzens 32 des Adapterelementes 48. Eine Seite der Hülse 50 weist einen sechskantigen Vorsprung bzw. eine Mutter 53 auf. An diese Mutter 53 kann ein Werkzeug wie beispielsweise ein Maulschlüssel angesetzt werden. Die in den 7a und 7b dargestellte Hülse 50 dient als Adapter für an der Kugel 10 zu installierende Stecker, die weder an ein Innengewinde 37 gemäß dem Ausführungsbeispiel des Adapterelementes 30 noch des Adapterelementes 48 aufweist. Dabei wird die Hülse 50 in den Stutzen 32 des Adapterelementes 48 geschoben. Durch Verschrauben der Hülse 50 mit dem nicht dargestellten Gewinde eines Steckers oder dergleichen zieht sich die Hülse 50 gegen diesen Stecker, wobei genau wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ein Dichtring eines Steckers gegen die Oberfläche 33 des Kopfes 31 des Adapterelementes 48 gezogen wird. Der Durchmesser der Mutter 53 ist dabei größer als der Außendurchmesser des Stutzens 32. Auf diese Weise lassen sich auch individuell angefertigte Durchführungen mit der Kugel 10 verbinden.
Alternativ zu elektrischen Durchführungen oder Ventilen ist es erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass an den Adapterelementen 30, 47, 48 hier nicht dargestellte Kühlelemente bzw. Kühlfinger installiert werden. Diese, insbesondere aus einem wärmeleitenden Material angefertigten Elemente weisen einen Kopf und ein Gewindestück auf. Der Kopf wird dabei dichtend gegen die Oberfläche 33 des Adapterelementes 30, 47, 48 gedreht. Durch eine Kontaktierung von der in der Kugel angeordneten Gerätschaft zu diesem Kühlelement kann thermische Energie bzw. Wärme aus dem Inneren der Kugel abgeleitet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung eines Lasers oder sonstigen wärmeentwickelnden Geräten innerhalb der Kugel 10.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass an dem Adapterelement 30, 47, 48 ein Haltemittel für die Kugel 10 wie beispielsweise ein Haken oder eine Öse befestigt wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Dichtmittel 20 und/oder das Adapterelement 30, 47, 48 und/oder das Arretiermittel 39 und/oder die Hülse 50 aus einem Metall, insbesondere Kupfer, Edelstahl, Messing oder Titan, oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise PEEK, oder einer Keramik oder dergleichen gefertigt sind.
Der Durchmesser des Kopfes 31 der Adapterelemente 30, 47, 48 beträgt 20 mm bis 50 mm, vorzugsweise 42 mm. Die Länge des Adapterelementes 30, 47, 48 beträgt zwischen 20 mm und 50 mm, vorzugsweise 40 mm. Der Innendurchmesser bzw. das Innengewinde 37 der Adapterelemente 30, 47 beträgt ⅝“ bzw. ⁷/₁₆“. Die Hülse 50 weist eine Länge von 20 mm bis 50 mm, vorzugsweise von 33 mm auf. Der Durchmesser des Dichtmittels 20 weist einen Durchmesser von 20 mm bis 50 mm, insbesondere 46 mm auf. Der Innendurchmesser des Dichtmittels 20 korrespondiert mit der Öffnung 19 bzw. dem Außendurchmessers des Stutzens 32. Die Wandung 23 bzw. der äußere Umfang 24 des Dichtmittels 20 läuft in einem Winkel von 10° bis 30°, vorzugsweise 24° zusammen. Das Arretiermittel 39 weist einen Außendurchmesser von 20 mm bis 50 mm, vorzugsweise 40 mm auf. Die Höhe des Arretiermittels 39 beträgt 5 mm bis 20 mm, insbesondere 10 mm.
Neben der hier dargestellten Kugel 10 ist es auch denkbar, dass der erfindungsgemäße Adapter 54 bzw. das Dichtmittel 20, das Adapterelement 30, 47, 48 sowie das Arretiermittel 39 an einer nicht sphärischen, vorzugsweise planaren, Oberfläche installierbar ist.
Bezugszeichenliste

10: Kugel
11: Halbkugel
12: Halbkugel
13: Messinstrument
14: Wandung
15: Durchführung
16: Stecker
17: Kabel
18: Kabel
19: Öffnung
20: Dichtmittel
21: Oberseite
22: Rille
23: Wandung
24: äußerer Umfang
25: Unterseite
26: Rinne
27: Rinne
28: Steg
29: Außenfläche
30: Adapterelement
31: Kopf
32: Stutzen
33: Oberfläche
34: Unterseite
35: Grat
36: Außengewinde
37: Innengewinde
38: Rille
39: Arretiermittel
40: Innengewinde
41: Unterseite
42: Ringscheibe
43: Rinne
44: Oberseite
45: Vorsprung
46: Innenfläche
47: Adapterelement
48: Adapterelement
49: Bohrung
50: Hülse
51: Innengewinde
52: Mantelfläche
53: Mutter
54: Adapter

Claims

Adapter (54) für eine, insbesondere elektrische oder mechanische, Durchführung (15) durch eine Öffnung (19) in einer Wandung (14) eines wenigstens teilweise sphärischen Körpers, wobei die Wandung (14) eine einem Innenraum des Körpers zugewandte Innenfläche (46) und eine nach Außen gerichtete Außenfläche (29) aufweist, mit einem Dichtmittel (20), welches um die Öffnung (19) auf die Außenfläche (29) setzbar ist und mit einem Arretiermittel (39), welches um die Öffnung (19) auf die Innenfläche (46) setzbar ist und mit einem Adapterelement (30, 47, 48), dass durch das Dichtmittel (20) und die Öffnung (19) führbar ist und wobei das Dichtmittel (20) durch das Adapterelement (30, 47, 48) und das Arretiermittel (39) an der Wandung (14) festsetzbar ist.
Adapter (54) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (30, 47, 48) einen scheibenartigen Kopf (31) aufweist zum Anpressen des Dichtmittels (20) an die Außenfläche (29) des Körpers und einen rohrartigen Stutzen (32), der zur Kontaktierung mit dem Arretiermittel (39) innerhalb des Körpers durch das Dichtmittel (20) und die Öffnung (19) führbar ist.
Adapter (54) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrartige Stutzen (32) des Adapterelementes (30, 47, 48) ein Außengewinde (36) und/oder ein Innengwinde (37) aufweist, wobei das Außengewinde (36) zur Verschraubung mit dem Arretiermittel (39) dient und das Innengwinde (37) zur Aufnahme bzw. Verschraubung der, insbesondere elektrischen oder mechanischen, Durchführung (15) verwendbar ist.
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (32), insbesondere zwischen dem scheibenartigen Kopf (31) und dem Außengewinde (36), eine einen Umfang des Stutzens (32) umlaufende Rille (38) zur Aufnahme eines Dichtringes aufweist, wobei das Adapterelement (30, 47, 48) durch den Dichtring in der Öffnung (19) des Körpers zentrierbar ist.
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Dichtmittel (20) zugewandte Unterseite (25) des scheibenartigen Kopfes (31) des Adapterelementes (30, 47, 48) einen umlaufenden, insbesondere ringartigen, Grat (35) aufweist, mit dem der Kopf (31) bzw. das Adapterelement (30, 47, 48) auf einer Oberseite (21) des Dichtmittels (20) absetzbar ist.
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere kreisringartige, Dichtmittel (20) auf seiner Oberseite (21) eine, insbesondere ringartige, Rille (22) aufweist, die in ihrer Form mit dem Grat (35) des Kopfes (31) korrespondiert und an einer auf die Außenfläche (29) des Körpers abzusetzende Unterseite (25) eine, vorzugsweise zwei oder mehr, konzentrische Rinnen (26, 27) aufweist, die durch einen Steg (28) voneinander getrennt sind und zur Aufnahme jeweils eines Dichtringes dienen, wobei sich durch das Festsetzen des Dichtmittels (20) durch das Adapterelement (30, 47, 48) die Form des Dichtmittels (20) der sphärischen Gestalt des Körpers anpasst.
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere kreisringartige, Arretiermittel (39) ein Innengewinde (40) aufweist, das mit dem Außengewinde (36) des Stutzens (32) korrespondiert und eine Ringscheibe (42), die eine umlaufende, ringartige Rinne (43) zur Aufnahme eines Dichtringes aufweist, wobei die Ringscheibe (42) mit dem Dichtring beim Verschrauben des Arretiermittels (39) mit dem Adapterelement (30, 47, 48) mit der Innenfläche (46) des Körpers in Kontakt bringbar ist.
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den rohrartigen Stutzen (32) des Adapterelementes (30, 47, 48) eine Hülse (50) mit einem Innengewinde (51) führbar ist zur Aufnahme bzw. Verschraubung einer, insbesondere elektrischen oder mechanischen, Durchführung (15), wobei eine dem Innenraum des Körpers zugewandten Seite der Hülse (50) eine, insbesondere sechskantige, Querschnittsverbreiterung aufweist, die in ihrem Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Innengewindes (37) des Stutzens (32).
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Adapterelement (30, 47, 48) ein Kühlelement, vorzugsweise aus Kupfer, zuführbar, insbesondere mit dem Adapterelement (30, 47, 18) verschraubbar, ist, um thermische Energie aus dem Inneren des Körpers abzuführen, wobei an dem Kühlelement zur Wärmeableitung ein Verbindungsmittel befestigbar ist.
Adapter (54) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (20) und/oder das Adapterelement (30, 47, 48) und/oder das Arretiermittel (39) und/oder die Hülse (50) aus einem Metall, insbesondere Kupfer, Edelstahl, Messing oder Titan, oder aus einem Kunstsoff, vorzugsweise PEEK, oder einer Keramik oder dergleichen gefertigt ist.
Sphärischer Körper, insbesondere eine aus zwei Hälften (11, 12) zusammensetzbare Glaskugel (10), mit einer Vielzahl von Öffnungen (19), an denen jeweils für eine Installation von, insbesondere elektrischen oder mechanischen, Durchführungen (15), ein Adapter (54) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 anordbar ist.