DE1817728A1

DE1817728A1 - Verbindungsstueck,insbesondere zur Verbindung von Rohrleitungsteilen

Info

Publication number: DE1817728A1
Application number: DE19681817728
Authority: DE
Inventors: Ernst Leonhardt; Hanes James William
Original assignee: Vetco Offshore Industries Inc
Current assignee: Vetco Inc
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1968-10-24
Publication date: 1970-07-23
Also published as: JPS4844139B1; FR1591804A; CA919730A; DE1804939A1; DE1804939B2; NL6816371A; DE1817728B2; US3521911A; GB1174738A; NL7313099A

Description

PATENTANWÄLTE 4 DÜSSELDORF 1

. Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STENGER

Telefon (0211) 360514 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Unser Zeichen: _1Ob3r Datum. £ 7, OKt. 1969

Vetco Offshore Industries/ Inc., USA-Ventura-Californien, 2220 North Ventura Avenue

Verbindungsstück, Insbesondere zur Verbindung von Rohrleitungsteilen.

Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück, insbesondere zur Verbindung von Rohrleitungsteilen, mit einem Muffenteil und einem in dieses passenden Steckteil, die mittels eines in seinem Durchmesser aufweitbaren und zusammendrückbaren gespaltenen Federringes zusammen gehalten werden, wobei Steckteil und Muffenteil jeweils eine am Umfang verlaufende Nut aufweisen und v/obei der Federring in einer dieser Nuten so angeordnet ist, daß er bei Einführung des Steckteils in den Muffenteil zu einem Teil auch jeweils in die andere Nut eingreift.

Derartige Verbindungsstücke dienen der Herstellung einer wieder lösbaren Verbindung zwischen zwei Leitungsteilen, wobei nach dem Zusammenstecken von Muffenteil und Steckteil der Feder-Ting als in achsialer Richtung v/irksame Verriegelung dient, die eine Trennung dieser Teile verhindern soll. Die mit einem solchen Verbindungsstück za verbindenden Leitungsteile gehören meist zu Rohrleitungen grosseren Durchmessers, ζ. B, zu Tauchrohrleitungen oder zu Fernleitungen. Tauchrohrleitungen z. ß. werden zum Anbohren einer auf dem Meeresboden liegenden Quölle von einer Plattform oder einem Schiff aus verwendet. Eine solche Tauchrohrleitung ist aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt j die durcn Verbindungsstücke der eingangs genannten Art Lösbar verbunden sind, wobei die Verriegelung von SteckteiL und Muffenteil Jn aohsialer .Richtung jeweils durch derartige B'ederringe erfolgt.

Die Verbindungsstücke derartiger Rohrleitungen werden auf vielfältiger¹ Weise stark beansprucht. Die auftretenden Beanspruchungen

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sind sowohl bei der Montage der einzelnen Rohrleitungsteile als auch im Betrieb der gesamten Rohrleitung stets durch Kräfte bedingt, die die relative Lage zweier mit einem solchen Verbindungsstück verbundener Rohrleitungsteile zueinander verändern wollen. Derartige Belastungen treten nicht nur in achsialer Richtung auf, sondern können fast jede beliebige Richtung annehmen. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die mit einem Verbindungsstück verbundenen Rohrleitungsteile Bestandteil einer Tauchrohrleitung sind, die von einem Schiff oder von einer Plattform aus zum Meeresboden geführt ist, und wenn die relative Lage zwischen dem Schiff oder der Plattform und dem Meeresboden sich durch den Seegang oder durch Windbelastung ständig ändert bzw. zu ändern versucht. Die hierbei auftretenden Belastungen des Verbindungsstückes können dazu führen, daß sich der Federring in starkem Maße an den Nutwänden des Steckteiles und des Muffenteiles reibt und dadurch ein beträchtlicher Verscheliß entsteht, der auch die Haltaiirkung des ganzen Verbindungsstückes beeinträchtigt. Insbesondere kann jedoch auch der Fall eintreten, daß die den Federring in seiner Verriegelungslage haltende Federkraft nicht ausreicht oder nachlässt, so daß der Federring infolge der Beanspruchungen in stärkerem Maße seinen Durchmesser verändert. Insbesondere dann, wenn bereits ein bestimmter Verschleiß eingetreten ist, ,-:ann eine grössere Durchmesseränderung dec Federrii-ges, aie infolge des Abstandes zwischen seinen Enden nur durch seine eigene Federkraft verhindert werden kann, sosar zu einem, vollständigen Lösen des Verbindungsstückes führen.

Hiervon ausgehend hat .sich die jirfinduri^ aie Aufgabe gestellt;, ein Verbindungsstück zu schaffen, dessen Federring bei den möglicher: auftretenden Belastungen, einer.-, v/ooentllc:, rjqrir.geren Verschleiß ausgesetzt; ist und Lei dem eine Irarahrnofiserveränderunr; des Federringes i:i: belasteten Betrieb des Voroindun^sstücken nicht nur a.irjn aie eigene Pr.-äer.craft des 'Jeaevcin^es verhindert v/erden :nuß. Im übrigen gehört es zur A .if £jabe eier ürfindunr;, die Nr.chteiLe

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und Schwierigkeiten des Standes der Technik zu oeseitigen.

Für ein Verbindungsstück der eingangs genannten Art mit einem Muffenteil, einen Steckteil und einem diese zusammenhalt enden., gespaltenen Federring wird deshalb zur Lösung einer solchen Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in der den Muffenteil und den Steckteil verbindenden Lage des Federringes zwischen die Enden desselben eine Verriegelungsvorrichtung eingesetzt ist, die einer, Durchmesserveränderung des Federringes entgegenwirkt.

Durch die Anwendung einer solchen Verriegelungsvorrichtung wird der Vorteil erzielt, daß die Beanspruchung des Federringes wesentlich herabgesetzt wird.-Die Verriegelungsvorrichtung wirkt ir.i Sinne einer Verstärkung der Federkraft des F-^derringes, se daß dieser auch bei grösseren Belastungen wesentlich fester an' den Nutwänden des Steckteiles und des Muffenteiles anliegt. Es wird also nicht nur der .Verschleiß des Federringes insofern herabgesetzt, als dieser infolge der Beanspruchungen nient mehr so stark arbeitet und sein Material nicht so schnell ermüden kann, sondern es wird auch der Vorteil erreicht, daß zwischen den.Flächen·des Federringes und den Nutflächen eine wesentlich verringerte Reibung vorhanden ist, so daß auch in dieser Hinsicht der Verschleiß herabgesetzt, wird;. Im übrigen macht es eine solche Verriegelungsvorrichtung nahezu unmöglich, daß das Verbindungsstiüc-c sich bei einer :iu großen Beanspruchung deshalb lös:;, weil der Federring czvr. auc" die Nutwände zu s^arl·: verschlissen sind oder w.eil die Kra.fζ des Pederringos nioho mehr ausreicht. Selbst vrenn der Feuerring gebrcor.er. sein sollte und wenn deshalb seine Federkraft auf einen Bruchteil der ursprünglichen Federkraft verringert; is:;, kann die Vc-rrie.jelungsvorrichtung die Teile des Federringes irrrr.er noch se ~\lz ien Nunwänden in Eingriff halten, da2 ein Löse:: des Verbinduri-rssi-ückes nicht erfolgt.

Weitere mit der Erfindung erzieibaren Vorteile und vreitere i.wz^estaltungen der Erfindung gehen aus der* nachfeigeni an Hand einer Zeichnung näher oeschriebenen Ausfünrangsbeispiel nerver; die ;^ri-

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guren der Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Ansicht des Verbindungsstückes, teilweise als Seitenansicht und teilweise als vertikaler Schnitt;

Fig. 2 teilweise als quer verlaufenden Schnitt, eine verformbare Verriegelungsvorrichtung zwischen den Enden des Federringes, nachdem dieser in seine Verriegelungsstellung gebracht wurde;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, bei der die Verriegelungsvorrichtung fertig eingesetzt ist;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht mit der Anwendung eines Werkzeuges zur Entfernung der Verriegelungsvorrichtung;

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht, in der die Verriegelungsvorrichtung zur Entfernung aus dem Verbindungsstück in ihre ursprüngliche Form zurückgebracht ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt ein Verbindungsstück I mit einem Muffenteil B und einem STeckteil P. Der Mufferifceil B wird als Teil eines sich nach oben erstreckenden Rohrleitungsstückes 1 oder als mit diesem z.B. durch Schweißung an der Stelle 2 verbundenes Teil passend ausgeführt. Der Steckteil P wird als Teil eines sich nach unten erstreckenden Rohrleitungsstückes 3 oder als mit diesem z. B. durch Schweißung an der Stelle 4 verbundenes Teil passend ausgeführt.

Der Muffenteil B des Verbindungsstückes I hat. ein im allgemeinen zylindrisches Kernstück 10, das eine Innenbohrung oder eine zylindrische Wandung 11, eine sich nach unten hin nach außen verbreiternde Wandung 12 und eine darunter liegende Innenbohrung oder zylindrische Wandung 13 auf v/eist. Der Steckteil P hat ein im allgemeinen zylindrisches Kernstück 20, das ein oberes, zylindrisches, in die zylindrische Wandung 11 des Muffenteiis B passendes Teil aufweist; es ist ferner mit einer sich erweiternden, der Wandung 12 des Muffenteils angepassten und in diese hineinpassende Wandung

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und nach unten hin mit einer zylindrischen Wandung 23 versehen, die in die zylindrische Wandung 13 des Muffenteils B paßt.

Zum Verriegeln des Verbindungsstückes I ist eine Vorrichtung 30 vorgesehen, die zwischen den einander zugeordneten zylindrischen Wandungen 11 und 21 des Muffenteils B bzw. des Steckteils P liegt.

Zusätzlich ist eine allgemein mit R bezeichnete Schnappvorrichtung zum lösbaren Verbinden des Muffenteils B und des Steckteils P mit* einander vorgesehen. Diese lösbare Schnappvorrichtung R weist einen geschlitzten Federring 40 auf, dessen Umfang geweitet und zusammengedrückt werden kann, um den Muffenteil und den Steckteil miteinander zu verbinden oder zum Trennen in achsialer Richtung zu lösen. Einer der beiden Verbindungsteile B oder P, in der dargestellten Ausführungsform der Steckteil P, weist als Lagerung für den Federring 40 eine kreisförmige Nut 41 auf, in der der Federring afliegt, wenn die Verbindungsteile getrennt sind, wobei diese Nut 4l einen zylindrischen Nutenboden 42 und obere und untere Nutenwände 43 bzw. 44 aufweist und ihre Tiefe in radialer Richtung gleich oder größer ist als die Dicke des Federringes 40 in radialer Richtung. Der Federring 40 liegt in gespanntem Zustand, d. h. wenn sein Umfang zusammengedrückt wird, vollständig innerhalb der Nut 4l. In seinem aufgeweiteten oder normalen, entspannten Zustand jedoch ist der Federring 40 in der Lage, nach außen über die Wandung 23 des Stekker-Kernstücks 20 hinaussustehen und in eine Nut 51 hineinzureichen, die in der Wandung l~j> des Muffenteils B liegt, was aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht. Die Nut 51 hat einen zylindrischen Nutenboden 52 von einem solchen Durchmesser, daß sie die Aufwei» tung des Federringes 40 nach außen begrenzen kann, so daß, wie am besten aus Fig. ι erkennbar, der Federring 4o auf der unteren Wandung der Nut 51 und zur selben Zeit mit der oberen Wandung 43 der Nut 41 des Steckteils P in Eingriff steht. Wenn sich der Federring 40 in seiner normalen oder entspannten, aufgeweiteten Form befindet, werden somit die Verbindungsteile P und B gegen eine Tren- " nung in achsialer Richtung wirksam verriegelt.

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Der Federring 4θ hat an seinen Enden nach oben geöffnete Schlitze 62 und o~5, die quer durch die Ringenden verlaufen. Die Schlitze 02 und 65 dienen zum Ansetzen eines hier nicht dargestellten Greifwerkzeuges, mit dem äac Federring 40 zusammengezogen werden kann, wenn der Steckteil P und der Muffenteil B. von einander gelöst werden sollen. Um die Schlitze 62 und 63 einem solchen Greifwerkzeug zugänglich zu machen, ist der Muffenteil B mit einem Fenster 64 veruehen. Um die Enden des Federringes 40 stets in einer Lage zu halten, in der sie sich vor diesem Fenster 64 befinden, ist eine Führung vorgesehen, die aus den mit Schrauben 68 drehbar befestigten Scheiben Ö5> So und 67 besteht. Durch das Eingreifen eines am Steckteil P befestigten Zapfens 69 in einen im Muffenteil B vorgesehenen Schlitz 70 wird sichergestellt, daß der Steckteil P und der Muffenteil B stets in der gleichen Winkellage' zueinander zusammengefügt werden.

Ist ein solches Zusammenstecken dieser Teile erfolgt und befindet sich der Federring 40 in seiner aufgevieiteten Lage, so ist zwischen seinen Enden ein Zwischenraum frei, der ebenso wie die Schlitze 62 und 65 durch das Fenster 64 zugänglich ist. Durch dieses kann dann eine Verriegelungsvorrichtung L eingeführt werden, wie sie i'n den Figuren 2 bis 5 dargestellt ist. Die gezeigte Verriegelungsvorrichtung L enthält ein Kernstück 100, das mit einem Paar gegenüberliegender, nach außen gerichteter Arme versehen ist, die mit dem Kernstück 100 über je ein Zwischenstück 102 von verringertem Querschnitt verbunden sind. Jeder Arm 101 hat ein recht massives Mittelteil 10p mit Außenflächen 104, die, wenn die Verriegelungsvorrichtung die in den Figuren 10 und I3 dargestellte normale Form hat, parallel zueinander liegen und zwischen die die gegenüberliegenden Enden des Federringes 40 passen. Jeder Arm 40 hat außerdem einen Endansatz 105/ der sich, vom Mittelteil I05 ausgehend, in einem bestimmten Winkel nach außen erstreckt, auf den Nutengrund 42 der Hut 41 des Steckteils P aufstoßen und auf diesem gleiten soll. Es wird darauf hingewiesen, daß die Endansätze 105 gemeinsam eine Spannweite ergeben, die es zuläßt, daß die Verrie-

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gelungsvorrichtung zwischen die Enden des Pederringes 40 eingeführt werden kann. Außerdem befindet sich zwischen dem Endansatz 105 eines jeden Arms 101 und der Außenfläche 104 ein winkliges Auflager mit einer Hauptlagerfläche 1Oo und einem inneren Lageranschlag 107. Die Verriegelungsvorrichtung L oder zumindest ihre Arme 101 und das dünne Verbindungsstück 102 zu dem Kernstück bestehen aus nachgiebigem oder verformbarem Material, so daß sich die Verriegelungsvorrichtung ohne Beschädigung in die in Fig. 3 dargestellte Lage verformen und in dieser verformten Lage halten läßt, wobei sie sich ebenso in ihre ursprüngliche Form zurückbringen lassen sollte.

Ein Endstück 108 des Kernstücks 100 reicht durch das Fenster 64 des Muffenteils B nach außen, so* daß ein Werkzeug angesetzt werden kann, mit dem die zur Verriegelung erforderliche Verformung der Arme 101 erreicht wird. Zur Erzielung einer solchen Verformung kann z. B. das Endstück 108 mit einem Hammer geschlagen werden, was eine einfache Methode darstellt. Wenn das Kernstück 100 mit einem Hammmer oder auf andere Weise eingeführt wird, wie in Fig. 5 gezeigt, lassen die biegsamen Zwischenstücke 102 es in jedem Falle zu, daß die Mittelteile 10J entsprechend einem Spreizen der Arme nach außen schwenken, wobei die Endansätze 105 am Nutboden der Nut 41 im Steckteil P entlanggleiten. Das Spreizen der Arme der Verriegelungsvorrichtung L ist durch die Winkellage der Arme 101 und ihrer Endansätze I05 im Verhältnis zum Kernstück 100 und zum Nutenboden 42 der Nut 41 sichergestellt,, d. h., daß diese Arme oder diejenigen Teile von Ihnen, die den Nutenboden 42 berühren, in einem bestimmten Winkel auseinanderlaufen müssen. Wenn die Arme 101 völlig gespreizt sind, liegt die Innenseite des Kernstücks

100 auf dem Nutenboden 42 der Nut 4l auf, was eine weitere Einwärtsbewegung des Kernstücks und ein weiteres Spreizen der Arme

101 stoppt. Hierbei liegen die Endansätze IO5 innerhalb der Enden des Federringes 40, und diese Ringenden liegen sowohl auf der Hauptlagerfläche 106 und dem Lageranschlag I07 der durch die Endsätze 105 gebildeten Lagerung auf oder überlappen sich mit ihnen.

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Hiermit wird der Federring 40 in seiner aufgeweiteten Lage wirksam festgehalten. Die vorgesehene Dehnbarkeit des Pederringes 40 dient nicht für sich allein dazu,* das Verbindungsstück in verriegeltem Zustand zu halten; es wird vielmehr eine feste Verriegelung, die die Umfangsdehnung des Federringes 40 aufrechterhält, im wesentlichen durch die Verriegelungsvorrichtung L bewirkt.

Ferner ist jeder Arm 101 der Verriegelungsvorrichtung L mit einem Anschlag 109 versehen, der in gespreiztem Zustand der Arme bis zum Kernstück 100 reicht, wobei diese Anschläge eine feste Auflage mit dem Kernstück 10 bilden, um zu verhindern, daß die Enden des Federringes 4o sich aufeinanderzu bewegen*

Da die Verriegelungsvorrichtung L.eine lösbare Verriegelung darstellen soll, wird das Kernstück 100 durchbohrt und mit einem Üewinde 110 versehen, in das eine Schraube 111 oder ein zur Entfernung der Verriegelung dienendes Werkzeug eingeführt wird .(Fig.4 )» Wenn die Schraube 111 durch das Gewinde 110 hindurchgeschraubt ist, berührt das innere Ende der Schraube 111 den Nutenboden 42 der Nut 41 im Steckteil P, wobei durch das Hereindrehen der Schraube eine Bewegung des Kernstücks 100 nach außen verursacht wird. Einer solchen Bewegung nach außen wirkt sich die Tatsache entgegen, daß die Endansätze 103 der Arme 101 unter den Enden des Federringes 40 festgeklemmt sind, so daß sich die Arme 101 an ihren Zwischenstücken 10£ durchbiegen und go ihre ursprüngliche Form wieder einnehmen, *vie es in Fig. 5 gc-zeict ist, da die Drehung der Schraube 111 die Verriegelungsvorrichtung L mit Gehalt nach außen drückt. Die Verriegelungsyorriuhturio L kann durch das Fenster 64 herausgezogen und das Verbindungsstück I durch die Anwendung des Greifwerkzeuges T getrennt werden, v;ie es zuvor beschrieben wurde.

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Claims

Ansprüche;

Verbindungsstück, insbesondere zur Verbindung von Rohrleitungs» teilen, mit einem Muffenteil und einem in dieses passende
Steckteil, die mittels eines in seinem Durchmesser aufweitbaren und zusammendrückbaren gespaltenen Federringes zusammengehalten werden, wobei Steckteil und Muffenteil jeweils eine am Umfang verlaufende Nut aufweisen und v/obei der Federring in einer dieser Nuten so angeordnet ist, daß er bei Einführung des Steckteils in den Nutenteil zu einem Teil auch jeweils in die andere Nut eingreift,

dadurch gekennzeichnet,

daß in der den Muffenteil (B) und den Steckteil (P) verbindenden Lage .dss Federringes ('4O) zwischen die Enden desselben eine Verriegelungsvorrichtung (L) eingesetzt ist, die einer Durchmesserveränderung des Federringes (40) entgegenwirkt.

2... Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (L) als Kernstück (100) mit zwei von diesem abspreizbaren AFnren (IQ.) ausgebildet ist, daß die Arme in die Nut (41) des Steckteils (P) hineinreichen und daß jeder der Arme (101) beim Einführen der Verriegelungsvorrichtung (L) an einem Ende des geschlitzten Federrings (40) angreift.

j5. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (L) verformbare Zwischenstücke
(-102) - aufweist, mit denen jeweils ein Arm (101) am Kernstück (100) befestigt ist.

4. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (101) einen Endansatz (105) aufweist, der sich bei
eingesetzter Verriegelungsvorrichtung zwischen ein Federringende und den Nutenboden (42) schiebt.

5« Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nach außen weisende Endstück (Io8) des Kernstücks (100)
mit Mitteln zum Ansetzen eines Werkzeuges versehen ist, das
zum Lösen der Verriegelung dient.

" BAD QBlGiNAL

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ό. Verbindungsstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück (100) eine achsiale Bohrung aufweist, die mit Gewinde (110) versehen ist, und daß als Werkzeug zum Lösen der Verriegelung eine Schraube (111) dient, die in eingeschraubtem Zustand bis auf den Nutenboden (42) reicht und das Kernstück (100) von diesem abdrückt.

7· Verbindungsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endansatz (105) mit einer Hauptlagerfläche (106) und einem hierzu winklig liegenden Lageranschlag (lCf) zur Aufnahme eines Feder ringendes versehen ist.

8. Verbindungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (101) Anschläge (10^) aufweisen, die in abgespreizter Stellung der Arme (101) bei eingesetzter Verriegelungsvorrichtung (L) am Kernstück (100) anliegen.