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FLexible Kupplung zum Anschliessen eines transportablen Behälters
an eine Strömungsmittelquelle-Die Erfindung bezieht-;sich auf eine Kupplung zum
Anschliessen des .Inneren eines -transportablen Kühlbehälters an eine St.rdmungsmit.telquello,
-die an einem Ende eine:' Einrichtung zum Anschliessen der. Kupplung an ene,orste
Öffnung; aufweist,,die zu dar S.trömungsmittelquel"le, führt. Die Erfindung
ist speziell anwendbar auf' Kühlsysteme, inabesoudere 2.N. solche, die -in
ein KtihlfrAchtschiff, ein Lagerhaus -oder :in en Fahrzeug
oder
ein Flugzeug eingebaut werden können. Die Erfindung# ist jedoch auch anwendbar auf
Anschluss- oder Verbindungseinrichtungen zum Transport von anderen Strömungsmitteln
als Luft und fluidisierten Festkörpern, z.B. zum Füllen oder Leeren eines transportablen
Behälters.
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Bei Kühlsystemen war es bisher üblich, wenn Güter oder Ladungen in
transportablen Kühlbehälter, beispielsweise in einem Schiff von einem Land zu-einem
anderen oder,ineinem Fahrzeug oder einem Flugzeug transportiert wurden, jeden Behälter@mit
einem eigenen Kühlgerät auszustatten. Dieses hat die Nachteile, dass, falls das
Kühlgerät transportabel ist und an der Aussenseite-des Behälters angebracht werden
kann, das Gerät einen grossen Raum einnimmt und einer Beschädigung ausgesetzt ist,
und falls es Teil des Behälters bildet, den Behälter sehr- verteuert. Die Kupplung
zeichnet - sich gemäss der Erfindung.-aus durch einen flexiblen, ausfahrbaren und
im wesentlichen rohrförmigen Köpper aus thermisch isolierendem Material undeine
Anlagedichtung an dem von der Anschlussvorrichtung entfernten Ende des- Rohres für
eine Dichtfläche, die eine in dem Behälter ausgebildete Öffnung umgibt, eine kraftangetriebene
Einrichtung, die schwenkbar an den beiden Enden der Kupplung zum Zurückziehen des
Körpers in eine unwirksame: Stellung angeordnet ist, und eine Feder zurrt. Ausfahren
des Körpers in eine dichtende Betxebsstellung#, in der die Dichtung an der
Dichtfläche-um . die Öffnung anliegt, und zum Andrücken der Dichtung gegen-
die D,icht_-u . f'iäche, wobei der Körper- in. dex# Dichtstellung einen S
trtimungömi t telkanal von der ersten Öffnung in den Pehäl-ter uttd--.n. darf _
Innere des Behälterbildet -und in
jeder Ebene eine begrenzte
Bewegung des Behälters gegenüber der'ersten Öffnung zulässt.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand, der schematischen
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 eine halbe Schnittansicht einer
Ausführungsform der Kupplung in einer abgezogenen Nicht-Betriebsstellung, Fig. Z
eine Schnittansicht, in der die Kupplung nach Fig. 1 in einer ausgefahrenen Betriebsstellung
dargestellt ist, in der sie ein nur teilweise dargestelltes Pernianent-Kühlsystem
mit einem nur teilweise dargestellten Behälter verbindet, Fig. 3 eine Schnittansicht
einer alternativen Ausführungsform, in der die zurückgezogene Nicht-Betriebsstellung
in ausgezogenen Linien und die ausgefahrene-Betriebsstellung in gestrichelten Linien
dargestellt sind, und Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. -Die Fig. 1 und 2 zeigen eine fl=exible Kupplung 1 zum Anschluss
einer Leitung 3 eines Permanent-Kühlsys.tems, das-beispielsweise in dem Laderaum
eines Schiffes oder in einem Fahrzeug oder einem Flugzeug oder, in einem Lagerhaus
oder-Warenhaus vorgesehen ist,` an einen.-transportablen .Kühlbehälter G in dem
Laderaum, Fahr-, zeug,` Flugzeug oder Lagerhaus: Durch die 'Kupplung wird
Gas
mit. einer niedrigen Temperatur zu dem Behälter geleitet, der mit einer Öffnung
5 versehen ist. Die Kupplung 1 ist an ihrem einen Ende mittels einer Dichtung 32
an- die Leitung 3 angeschlossen. Die flexible Kupplung weist ein Paar ringförmige
Stirnplatten 39, 39a auf,- die mit- sich axial erstreckenden Flanschen 33 versehen
sind, deren benachbarte Enden mit radial nachinnen gekehrten Flanschen 35 versehen
sind und deren abgewandte Enden sich radial nach aussen erstreckende Flansche 36,
37 aufweisen. Die Stirnplatte 39. ist mit einem ringförmigen Flansch 34 versehen
und über eine Dichtung 32 an die Leitung 3 angeschlossen. Die Dichtung 32 weist
einen im wesentlichen Z-förmigen Querschnitt auf. Der eine Arm des "Z" ist mittels
eines Klemmringes 29 um den Flansch 34 geklemmt, und der andere Arm ist mittels
einer ringförmigen Zugfeder 58 um die Leitung 3 geklemmt. Die andere .Stirnplatte
39a weist wenigstens einen an ihrer Fläche durch ein Paar ringförmiger Flansche
38a gebildeten Kanal auf, in dem eine Anlageabdichtung -38 mit U-förmigem Querschnitt
mittels geeigneter Bolzen und ein Füllmaterial angeordnet sind. Radial ausserhalb
der sich axial erstreckenden Flansche 33 ist ein ringförmiger, flexibler, rohrförmiger
Körper 40 mit U-förmigem Querschnitt angebracht, der eine äussere flexible Membran
41 und eine innere. flexible Membran 41a aufweist, die beide aus gepresstem oder
geformtem synthetischen oder natürlichen Material mit niedrigen Permeabilität-seigenschaften,
wie z.B: Gummi, bestehen und in denen. eine ringförmige flexible Masse 42
untergebracht
ist. Die: ringförmige einen U-förmigen Querschnitt aufweisende Masse 42 besteht
aus einem flexiblen Material, wie z.B. einem expandierten synthetischen oc#r
natürlichen flexiblen- Material mit geschlossenen Zellen, wie z.B. Polyätherschaumstoff,
und. wird durch Verklemmung der inneren Enden der Membrane 41 und 41a zwischen den
nach innen gekehrten Flanschen 45 an den Enden der sich axial erstreckenden Flansche
33 und ringförmigen Halteplatten 4) in ihrer Stellung gehalten,. die durch
geeiltriete Bolzen 44 in ihrer Stellung gehalten werden. Die äusseren Kanten der
Halteplatten 43 erstrecken sich radial nach aussen über die sich axial erstreckenden
Flansche hinaus und schaffen somit Ränder, die dazu dienen können, die 11-fzirmige
Masse 41 in ihrer Stellung zu halten. Die ringförmige, einen U-förmigen Querschnitt
aufweisende Masse 42 kann direkt mit den Membranen 41a, f+1 verbunden sein. Sie
ist jedoch nicht an den äusserenflächen der sich axial erstreckenden flansche 33
befestigt, so dass sie sich in Bezug auf diese bewegen kann. _ f)ie beiden-sich
radial nach aussen erstreckenden Flansche 36, 37 sind jeweils: mit einem
Paar diametral entgegengesetzter Verlängerungen 45, 46 versehen, die so:-angeordnet
sind, dass sie in einer horizontalen Ebene liegen,, wenn die Kupplung in- Betreb
ist. Ein ausf ahrbarea Element 47 ist - zwischen jedem Paar axial in Abstand, argeordneten
Verlängerungen 45, 46 angeordnet, so dass:, wenn die Elemente 47V ausgefahren werden,;
der Abstand zwischen den sich radial erstreckenden Flanschen- 35 erhöht wird, wodurch
die Dotrebslä:ngedes sich zwischen ihnen erstreckenden t'lexi6len: rohrfdrmlgen
&örpers 4Q,
erhöht wird. Diese ausfahrbaren Elemente 47 werden
durch pneumatische Kolben- und Zylinder-Einrichtungen 48 geschaffen, die
durch die Spiralfedern 49. ausgefahren werden. Eine nicht dargestellte automatische
Verriegelung-hält den Kolben in seiner zurückgezogenen Stellung. Die Enden der Zylinder
sind durch-einfache Schwenkstifte 50 an die Stirnplatte 39 gekoppelt, sodass sie
sich im Winkel in einer horizontalen Ebene bewegen können. Ihre anderen Enden sind
an die andere Endplatte 39a durch Kugellager 51 gekoppelt. Eine seitliche- Fehlausrichtung
der sich axial. erstreckenden Flansche 33 in einer horizontalen Ebene zusammen
mit einer Verdrehung in dieser und anderen Ebenen kann folglich aufgenommen werden.
Bei der vorhergehend beschriebenenen Anordnung hat die Öffnung in dem Behälter vorzugsweise
einen Durchmesser-von 25,4 cm (10 Zöll) und ist von einer,@bearbeteten-Fläche umgeben,
die sich über einen Durchmesser von etwa 45,7 cm (1b Zoll) erstreckt. Beim Betrieb
muss die Kupplung fähig sein, eine seitliche Bewegung des Behälters von plus oder
minus 2,5-cm (1 Zoll) aufzunehtnen,"und der Zylinder muss fähig sein, die Kupp-
-lung um etwa £3 cm (3 Zoll) zurückzuziehen. Um die Kupplung in eine aüsgefakrerie
Abdichtungsstel-Jung zu bewegen, wobei angenommen wird, dass ein 13ehälter, e in'einer
ungefähr richtigen Stellung ange- _ ordnet at, --wird- Luft der ringf drmigen Seite
der Falber. zugeführt,--um die Verriegelungen zu entlaaten.:x die Verrlegelungen-
werden gedöst-, und darin werden.
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die Kolben durch die Federn 49--ausgefahren, um die Kupplung aus der
in Kig1 gezeigten Stellung in - die-=
in gezeigte Stellung zu' bewegen
und die Anlagedichtung 38 in Stellung zu bringen.:.Eine geringe Fehlausrichtung
wird durch die Schwenkpunkte 50,51 aufgenommen und eine Fehlausrichtung zwischen
den sich axial erstreckenden Flanschen 33 wird durch den ringförmigen Körper 40
-aufgenommen, dem eine differentielle Rollwirkung erteilt- wird, die keine hohen
-Delastungen in den flexiblen Teilen erzeugt, so dass- folglich diese Bewegurigen
mit relativ geringen Belastungen an der Anlagedichtung 38-und den Anschlussstellen
des Permanent-Kühlsystems erreicht werden. Der flexible Schaumkörper 42 hat eine
Doppelfunktion als Stütze für die flexiblen Membranen 41, 41a,'wenn der Druck innerhalb
der Kupplung geringer-ist als der herrschende Atmosphärendruck, und als Wärmeisolationsmaterial.
Unter Bezugnahme auf fiig. 3 wird im folgenden eine alternative Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Nach Fig. 3 dient die Kupplung .1 wiederum zur_Bldung
einer flexiblen Verbindung zwischen einem Permanent-Kühlsystem und einem Behälter
wie bei der vorherigen Ausführungsform. Eine Stirnplatte 2, die einen Teil der Kupplung
bildet, wird 1n hekannter Weise an die nicht dargestellte Zufuhrletung angeschlossen,
die einen Teil .eines Kreislauf-Kühlsystems bildet. Der Zweck der Kupplung ist wiederum,
die Öffnung 4 in der Stirnplatte 2 an die Öffnung 5 anguschliessen, die in der Wand
6 des nicht vollständig gezeigten Behälters vorgesehen ist.--
Die
Kupplung 1 weist eine Hülse 7a auf, die aus einem zellförmigen Material mit beträchtlicher
Dicke ähnlich der Masse 42obr ersten Ausführungsform besieht, und, die undurchlässig
gemacht werden kann durch eine nicht dargestellte Membran ähnlich der Membran 41.
Die Verstärkungsringe 27 halten die Hülse 'Ja in einer gewellten Form, die eine
beträchtliche Verformung der Hülse während der Ausdehnung in Richtung- auf den und
der Zurückziehung von dem Behälter gestattet.
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Die Hülse 7a ist an dem einen Ende in bekannter Weise an einem axialen
Flansch 2$ angeschlossen, der Teil der Stirnplatte ist, und ist in gleichartiger
Weise: an einem axialen Flansch 29 angeschlossen, der Teil einer zweiten Stirnplatte
10 ist, sodass beim-Betrieb ein kontinuierlicher umschlossener Durchgang von der
Hülse 7a gebildet wird, der die Öffnung 4 an dem einen Ende und die Öffnung 11 in
der Stirnglatte 10 an dem anderen Ende verbindet. Eine Dichtung 12 is=t an der anderen
Fläche der Stirnplatte 10 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform weist die Dichtung
12 dieselbe ringförmige Umrisslinie wie die Stirnplatte 10 auf und besteht aus Gummi,
Kunststoff oder einem anderen geeigneten elastischen Dichtungsmaterial. Die-Dichtung
12 ist an der äusseren Fläche der Stirnplatte 10 beispielsweise-mittels
eines Klebstoffes befestigt und -ihre äussere Fläche ist mit mehreren verformbaren,
konzentrischen Vorsprüngen 13 versehen; sie ist an ihrem Umfang mit einem Anschlagring
(bzw. -ringen -14 versehen.
zwei (oder mehr Druckluftzylinder 23
von bekannter Bauart, die mit Kolben und Federn versehen sind, sind jeweils durch
die Bolzen 20 mit den Bügeln 21 verbunden, die einen Teil der Stirnplatten 2 und
10 bilden. Druckluft von einer nicht dargestellten Quelle-,wird durch ein nicht
dargestelltes Steuerventil (bzw. -ventile) bekannter Bauart. durch die flexiblen
Leitungen 26 dem einen Ende eines jeden Luftzylinders zugeführt. Durch Zuführung
der Druckluft werden die Kolben der Zylinder in der Zeichnung nach links be-1:ft,
wodurch die Federn zusammengedrückt werden, `und die Stirnplatte 10 wird
in ihre zurückgezogene Stet-. lung bewegt, die in der Zeichnung in voll ausgezogenen
Linien dargestellt ist. Wenn es erforderlich ist, die Kupplung in einen abdichtenden
Eingriff mit der Wand 6 des` Behälters auszufahren (diese Stellung ist durch die
Strich-Punkt-Linien 1ö dargestellt), wird-Druckluft aus den Zylindern durch die
Leitungen 26 abgelassen, wodurch sich: die Kolben und-"die Stirnplatte
10 unter der Wirkung der Federn nach rechts bewegen. falls die Öffnung; -5
in der Behälter@crand 6 nicht genau mit der Öffnung 11 suste_rch-tet ist, die in
der Stirnplatte 10 vorgesehen ist,-ist .es aufgrund der Plexibilität der Iü:lse
7 und der 13olzenverbndungen der.Luftzylinder .in .Verbindung mit der. Flasti.zit%it
der "Federn möglich, die Kupplung in eine richtige Au:>richtung mit der Öffnung
5 zu biegen. Auf` dl.ese Wei-Se greift die Dichtung 12 direkt an .der BehälLe:rwand
6 um deren. Of`E'nung 5 herum an und kann durch die Rest-Kompression der Federn
abdichtend an diese gedruckt werden. . Es .Wird ,eine: gute Abdichtung erreicht,
da,
wie aus der Zeichnung zu ersehen ist., die scharfen Kanten;. der Vorsprünge 13 sich
verforme-ri, wenn sie an der-Behälterwand-6 anliegen und sich abplatten, bis der
Anschlagring (bzw. die -ringe 14 an der Behälterwand angreift. Die Elemente 4"7
der erstbeschriebenen Ausführungsform werden in einer gleichartigen Weise betätigt.
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Bei älI.en -Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Kupplung in
ihrer zurückgezogenen Stellung verriegelt wird. -Diese Verriegelung kann entweder
durch Federvorgespannte S.ttissel-Verriegelungen, die an den Kolberistangen der
pne-r-rmatisclien Zylinder angreifen, wie es unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform
beschrieben ist, oder durch einfache hahdbetätigte Verbindungsstangen vorgenommen
werden; die-Stössel-Verriegelungen können durch weitere kleine pneumatische Kolben
automatisch gelöst werden, die in den -Endkappen der pneumatischen Zylinder enge-.-,
baut sind.`, - .
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Wenn die -Kupplungen in Verbindung-mt Behältern- Der-: wendet werden-,
werden zwei ideritis chE Kuppliirigen für, jeden Behälter verwendet, und zwar eine
für de,Luf;tzufuhr und- die andere -.für die Luftrückführung, :_lormalerwelse hat
die zu#ef'ihrtE -Luft eine Temperatur von -etwa minus 260C (minus 25; o -i!') und
einen Druck von bis zu mehr als: -et-wai 1-()._cur WassersäulL,_ -rind die Rückführlxft=
ha t eine Temperatur,: - die üb-. lctrerweise;erlri:fü;i.;-grüsser- .st -als etwa
minus=--1,6_°C. (1111r1,9 25.°F)iirid einen Druck von bis zu weniger als
10 cnr Wassersäule (i+ Zoll w. P:) . Eine Menge voll
12
m.m. Ozon pro Stunde pro etwa 2&,5 m3 (1000 Kubikfuss) Luft wird in zweimonatigen
Intervallen zugeführt, in jedem Fall für eine Periode von 24 Stunden, und die beiden
Kupplungen verwendeten Materialien dürfen daher nicht durch diese Ozonkonzentration
in nachteiliger Velse beeinfluss werden. Die Teile der Kupplung, die in direkter
Berührung mit dem Kaltluftstrom stehen, dürfen ausserdem nicht aus Materialien hergestellt
werden, die einen Geruch. halten.. Es wurde festgestellt, dass alle'Arten von offenzellmateriallen
für diesen Zweck ungeeignet sind. Folglich wird ein Material mit geschlossenen
Zellen verwendet. Es ist zu beachten, dass die emperatur, in der die Verbindungen
benutzt werden,'sich zwischen etwa minus 21 0C
(minus 50F) und etwa
43°C (1100F) ändert, wobei die relative Feuchtigkeit möglicherweise 95 % beträgt.
Obgleich die Erfindung speziell in Bezug auf die_Anwendung bei Kühlsystemen zur
Übertragungoder Förderung von Kaltluft beschrieben wurde,,könnte sie selbstverständlich
auch in vielen anderen Anwendungen verwendet werden. Beispielsweise können die Kupplungen
benutzt werden zum Transport von Strömungsmitteln, beispielsweise zwischen- einer
Leitung und einem Behälter oder zum Anschluss zweier Leitungen. Weiterhin können
aufgrund der Art der für die Kupplungen verwendeten Materialien diese benutzt werden
zum Transport von heissen Strömungsmitteln wie auch von kalten Strömungsmitteln.
Obgleich
die erste Ausführungsform so entworfen- wurde, dass sie einer Vereisung widersteht,
können die anderen Ausführungsformen enteist werden,. indem beispielsweiße Heissluft
über die Kupplung geleitet wird.
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Es ist selbstverständlich, dass gewisse Teile der vorher beschriebenen
beiden Kupplungen untereinander aus--getauscht werden könnten. Beispielsweise kann
die zweite Ausführungsform eine Dichtung ähnlich der der Ausführungsform nach Fig.
1 und 2 aufweisen.-Weiterhin kann jede bekannte Art von Vorrichtung verwendet werden,
um die Kupplung in und ausser Eingriff mit dem Behälter zu bewegen. Vorzugsweise
sollte jedoch ein System benutzt werden, welches "narrensicher" ist, d.h.,:dass,
falls eine 9trömungsmittelbetätigte Einrichtung verwendet wird,, um die Kupplung
in und ausser Eingriff mit dem Behälter zu bewegen, und der Strömungsmitteldruck
mittels einer elektrischen Pumpe erzeugt wird, ein elektrischer Energieausfall bedeuten
könnte, dass die Kupplung versagt. Folglich wird eine Feder verwendet, um die Kupplung
in Eingriff' zu bringen, und die pneumatische oder hydraulische Einrichtung wird
lediglich verwendet, um die Kupplung zu lösen .oder ausser Eingriff zu bringen.