DE2801420A1

DE2801420A1 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE2801420A1
Application number: DE19782801420
Authority: DE
Inventors: Jaques De Saint-Palais
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1978-07-20
Also published as: AU512903B2; CA1070354A; FR2377570B1; GB1567423A; MX4468E; US4165108A; JPS5390016A; BR7800217A; NO780135L; IE780067L; ZA78233B; FR2377570A1; AU3238578A; NO148344C; IE46138B1; NO148344B

Description

,'ATEN7ANWÄL1E ./,. 280 U20

DiETR(CH LEWINSKY _13<
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HHNZ-JOACHIM HUBER lOQ-V/He

RbINER PTdETSCH 10.109 V/Hg

Societe Nationale Elf Aquitaine (Production), Tour Aquitaine F-924OO Courbevoie (Frankreich)

Rohrverbindung

Priorität: Frankreich, 1Ί. Januar 1977, Nr. 77 01095

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für Rohre geringen Querschnitts zur überbrückung eines zwei Teile einer Meeresstation verbindenden Kreuzgelenkes, wobei die Rohre jeweils an den beiden Teilen der Meeresstation befestigt sind und das Kreuz gelenk aus einem Kernkörper besteht, der vier äußere radiale, um jeweils 90 Grad versetzte Achsstummel trägt, von denen zwei sich gegenüberliegende Achsstummel jeweils in einem der beiden Teile der Meeresstation gelagert sind.

Die üblichen Mittel zur Herstellung einer derartigen Rohrverbindung, die zur Hydraulikversorgung von zahlreichen Fernsteuerungen unerläßlich sind, bestehen darin, daÄ elastische Rohre aus Kunststoffmaterial, insbesondere aus Elastomeren verwendet werden, die unter Umständen mit einer metallischen Armierung ver sehen sind.

Diese elastischen Rohrelemente sind durch ansich bekannte Anschlußstücke einerseits mit dem unteren Ende eines an der Meeresstation befestigten Rohres und andererseits mit dem oberen Ende eines entsprechenden, an der Basis befestigten Rohres, ver· bunden.

Die Länge der flexiblen Rohrelemente wird gewöhnlich wesentlich größer als der maximale Abstand zwischen den zu verbindenden

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Rohren gewählt, so daß bei der Installation die flexiblen Rohrelemente zur Seite gebogen werden können und das Kreuzgelenk unmittelbar zugänglich wird.

Nachdem die Meeresstation installiert ist, hängen die flexiblen Rohrelemfcnte im allgemeinen zur Basis durch und von diesem Moment an besteht die Gefahr, daß sie zerstört werden. Eine derar tige Zerstörung kann durch das Aufschlagen' eines Metallteiles auf die Basis entweder beim zufälligen Herabfallen eines Teiles oder im Laufe von Arbeiten, die Taucher oder Unterwassergeräte während verschiedener Forschungsfahrten ausführen, verursacht werden.

Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile eine Rohrverbindung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die sich durch große Betriebszuverlässigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß zwei Einheiten mit jeweils mindestens einem elastischen Rohrelement von der Form einer ebenen Spirale, deren Zentrum jeweils in der Achse zweier um 90 Grad versetzter Achsstummel liegt, vorgesehen sind, daß die inneren Enden eines jeden spiralförmigen Rohrelements in eine in dem entsprechenden Achsstummel vorgesehene Leitung münden, daß die Leitungen der Achsstummel über eine, von dem Kernkörper getragene Leitung verbunden sind und daß die äußeren Enden der spiralförmigen Rohrelemente an die an den beiden Teilen der Unterwasserstation befestigten Rohre angeschlossen sind.

Dadurch, daß gemäß der Erfindung die elastischen Rohrelemente aus spiralförmigen Wicklungen um die Achsstummel des Kreuzgelenkes bestehen, können sie aus Stahl gefertigt werden, wodurch sie eine erhöhte Widerstandsfähigkeit und eine große Lebensdauer erhalten. Darüberhinaus befinden sie sich in einer vor herabfallenden Gegenständen geschützten Lage.

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Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung befinden sich die Mündungsstellen für die inneren Enden der spiralförmigen Rohrelemente auf den jeweiligen Achsstummeln in einem Bereich zwischen der Lagerstelle der Achsstummel und dem Kernkörper.

Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Mündungsstellen für die inneren Enden der spiralförmigen Rohrelemenite sich auf den jeweiligen Achsstummeln außerhalb des Bereiches , der Lagerstelle und außerhalb des Bereichs, der von den Lagerstellen eingeschlossen wird, befinden.

Um den größtmöglichen Schutz der spiralförmigen Rohrelemente zu erreichen und um eine leichte Demontage der Rohrelemente si- I cherzustellen, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß jedes spiralförmige Rohrelement in einem Ringraum angeordnet ist, der durch ein zylindrisches Verlängerungsstück der Außenfläche des entsprechenden Achsstummels, durch einen Flansch mit einer ebenen Ringfläche durch ein an der Außenkontur der Ringfläche befestigtes Zylinderteil und durch einen weiteren anschließenden Flansch begrenzt wird, daß die Innenkontur der Ringfläche einen Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als derjenige des zylindrischen Verlängerungsstücke des Achsstummels, daß das Zylinderteil eine Bohrung zur Durchführung des äußeren Ende des spiralförmigen Rohrelements aufweist und daß die Flanschen für eine Anschlußeinheit mit dem selben Teil der über das Kreuzgelenk angeschlossenen Meeresstation verbunden sind. ί

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist darüberhinaus vorgesehen, daß die Ringräume, in denen die spiralförmigen Rohrelemente angeordnet sind, in gegenseitiger Verbindung

stehen und einen mit Mineralöl gefüllten Innenraum darstellen, j der von der Meeresumgebung durch ein Gehäuse getrennt wird, J

das aus folgendem besteht: Dem zylindrischen Verlängerungsstück,) einer ersten, kraftschlüssig mit dem ersten Flansch verbundenen Endplatte, den Innenflächen der Zylinderteile der aufeinanderfolgenden Flansche und einer zweiten Endplatte, daß die zweite

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Endplatte eine erste Bohrung aufweist, über die der Innenraum des Gehäuses mit einer Druckausgleichsvorrichtung zum Herstellen des Druckausgleichs zwischen dem Innenraum und der Meeresumgebung in Verbindung steht, daß eine zweite Bohrung vorgesehen ^: ist, über die der Innenraum mit einem Sicherheitsventil verbun- i den ist, und daß mindestens eine dritte Bohrung zur Verbindung des Innenraums mit Füll- und Entleerungsmitteln vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die von dem Kernkörper getragenen Verbindungsleitungen, die die Leitungen in den paarweise orthogonalen Achsstummeln verbinden, aus einer Bohrung in der Kernmasse bestehen oder wenn diese als Rohre in Hohlnuten des Kerns befestigt sind.

Wenn die Möglichkeit erhalten werden soll, mindestens eine Leitung axial durch das Kreuzgelenk zu führen, ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß der Kernkörper des Kreuzgelenkes aus einem Ring besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rohrverbindung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein spiralförmiges Rohrelement,

Fig. 3 einen Teil einer Rohrverbindung mit Schutzvorrichtungen,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 3 Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Kreuzgelenk, Fig. 6 einen Schutzflansch.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kreuzgelenk 1 mit einem Kern von der Form eines Ringes 2. Dieser Ring ist drehsymmetrisch zur Achse ZZ¹. Am Außenumfang des Ringes 2 sind vier äußere Achs-

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Stummel 3,4, 5 und 6 vorgesehen, deren Achsen X, Y, X¹, Y¹ in vier paarweise orthogonale Radialrichtungen gerichtet sind. Die Achse YY' ist orthogonal zur Achse XX¹. Die zwei gegenüberlieger den Achsstummel 3 und 5 sind mit ihren Lagern 7 und 8 mit einer Meeresstation (nicht dargestellt) über zwei Träger 9 und 10 verbunden. Die beiden anderen sich gegenüberliegenden Achsstummel

4 und 6 sind mit ihren Lagern 11 und 12 mit einer Basis (nicht dargestellt) über zwei Träger 13 und 14 verbunden.

Durch den Ring 2 verläuft eine Axialleitung 15 und unter Umständen mehrere exzentrische Stahlleitungen 16, 17 und 18_f wie sie in der französischen Patentanmeldung Nr. 75 11505 vom 14. April 1975 beschrieben sind.

Ein mit dem Träger verbundenes Rohr 19 ist an ein mit einer Basis verbundenes Rohr 20 durch zwei spiralförmige Rohrelemente 21 und 22 angeschlossen.

Das spiralförmige Rohrelement 21 ist auf die Achse des Achsstummels 25 zentriert und zwischen dem Träger und dem Riqg 2 angeordnet. Es befindet sich in einer Ringzone, in der der Achsstummel

5 nicht von dem Lager 7 bedeckt ist. Eine derartige freie Zone liegt auf dem Achsstummel zwischen der Lagerstelle des Achsstummels, also des Bereiches, der in Kontakt mit dem Lager tritt, und dem Ring. Dieser Bereich wird besser geschützt als die äußeren Bereiche. Das spiralförmige Rohrelement ist folglich dort auch ohne zusätzliche Schutzgehäuse geschützt.

Das spiralförmige Rohrelement 22 ist auf die Achse des Achsstummels 6 zentriert und zwischem dem Flansch 14 und dem Ring 2 angeordnet. Es befindet sich in einem Bereich, in dem der Achsstummel 6 frei ist. Diese Lösung weist dieselben Vorteile auf, wie sie vorstehend für das spiralförmige Rohrelement 21 beschrie ben wurden. Das spiralförmige Rohrelement 21 besitzt ein äußeres Ende 23, das mit dem Rohr 19 mit Hilfe eine· Anschlußstückes 24 von ansich bekannter Art verbunden ist. Es besitzt ferner ein inneres Ende 25, das in eine in dem Achsstummel 5 vorgesehene

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Leitung 26 mündet.

Ebenso besitzt das spiralförmige Rohrelement 22 ein äufteres Ende 27, das mit dem Rohr 20 über ein Anschlußstück 28 von ansich bekannter Art verbunden ist. Es besitzt ferner ein inneres Ende 29, das in eine in dem Achsstummel 6 vorgesehene Leitung 30 mündet. Die Leitung 26 in dem Achsstummel 5 und die Leitung 30 in dem Achsstummel 6 stehen über eine von dem Ring 2 getragene Leitung 31 in Verbindung. Diese verläuft über den Ringbereich zwischen den Befestigungspunkten der Achsstummel 5 und 6. Die Leitung 31 kann in der Ringmasse 2 geführt sein. Sie kann auch an dem Außenumfang des Ringes befestigt sein, wobei vorzugsweise aus Sicherheitsgründen sie in einer Hohlnut anzubringen wäre.

Fig. 2 zeigt ein spiralförmiges Rohrelement 21» Es besitzt ein äußeres Ende 23 mit einem Anschlußstück 2¹J und ein inneres Ende 25.

Der seitliche Platzbedarf der spiralförmigen Rohrelemente, wie sie anhand von Fig. 2 dargestellt wurden, ist durch den Außendurchmesser der verwendeten Stahlrohre gegeben. Dieser liegt im allgemeinen zwischen 6 und 25 mm. Es ist möglich auf ein und demselben Achsstummel mehrere spiralförmige Rohrelemente nebeneinander anzuordnen. Es ist ebenso möglich um jede derartige j Einheit von spiralförmigen Rohrelementen ein Schutzgehäuse (nichjt dargestellt) anzuordnen. j

Mit den soeben beschriebenen Vorrichtungen können an Stelle von nur einer Leitungsverbindung auf den Achsstummeln 3 und 4 zahlreiche Verbindungen zwischenRohren von geringem Querschnitt zur j überbrückung eines Kreuzgelenkes unter ausgezeichneten Sicherheit s- und Handhabungsbedingungen geschaffen werden.

Die Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer! Rohrverbindung für Rohre von kleinem Querschnitt zur überbrückung eines Kreuzgelenkes. Auf dem Achsstummel ist die Mündungsstelle der Leitung angeordnet, an die das innere Ende eines jeden Rohr-!

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elements angeschlossen ist. Die Mündungsstelle auf dem AchsstunH mel befindet sich außerhalb der Bereiche, die mit den Lagern in ]

Kontakt stehen (Lagerstellen) und außerhalb des Bereiches, der von den Lagerstellen eingeschlossen wird.

In Fig. 3 ist eine Rohrverbindung mit Schutzvorrichtungen dargestellt. Jedes spiralförmige Rohrelement 21 sitzt in einem Ringraum 32. Jeder Ringraum 32 ist begrenzt durch die Außenfläche eines zylindrischen Verlängerungsstückes 5' des Achsstummels 5, durch einen Flansch 34, der eine ebene Ringfläche 35 aufweist, die durch eine äußere Kreiskontur 36 und eine innere ; Kreiskontur 37 begrenzt ist, deren Durchmesser 38 ein wenig gröslser als der äußere Durchmesser 39 des zylinderförmigen Verlange-* rungsstückes 5' des Achsstummels 5 ist und durch ein Zylinderteil 40, das an einem Ende der Außenkontur 36 der Ringfläche 35 befestigt ist und schließlich durch eine äußere Ringfläche 42a , der ebenen Ringfläche 35a des nächstfolgenden Flansches 34a.

Der Flansch 34 ist kraftschlüssig mit einer der beiden, gelenkig miteinander verbundenen Teile der Meeresstation, die durch den Träger 9 dargestellt ist, verbunden. Das Zylinderteil 40 des Flansches 34 weist eine Bohrung 4l auf, durch die das Ende 23 des spiralförmigen Rohrelementes 21 geführt wird. j

Das äußere Ende 23 des Rohrelementes 21 ist außerhalb des Ringraumes 32 an das Rohr 19 mit Hilfe eines ansich bekannten An- j schlußstückes 43 angeschlossen.

Die Flanschen, wie etwa der Flansch 34, sind kraftschlüssig mit dem Träger der Meeresstation 9 mit Hilfe von Zugankern 44 und Muttern 45 und 46, die die Endflanschen 34' und 34" zusammen- ί halten und mit Hilfe einer Führungsnase 47 verbunden. ;

Die Verlängerung 5' des Achsstummels 5 kann aus einem einfachen j zylindrischen massiven Verlängerungsstück, in das die Leitungen, wie die Leitung 26, eingearbeitet sind, bestehen. In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel besteht die Verlängerung 5* des Achs-

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stummeis 5 aus einem Hohlzylinder, der gegen den Achsstummel 5 ί durch eine Platte 5¹' abgeschlossen ist. In dieser Platte sind ebensoviele Bohrungen vorgesehen, wie Rohrverbindungen hergestellt werden sollen. Die Platte 5'· ist ein ansich bekanntes hydraulisches Mehrfachanschlußelement mit mechanischer oder hydraulischer Verriegelung.

Der Hohlzylinder 5', gegenüber der Platte 5'', ist hermetisch gegen die Platte 5'¹¹» die mit dem Zylinder 5' verschraubt ist, abgeichlossen. Auf diese Weise wird ein zylindrischer Innenraum 5^IV gebildet.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Ringraum, der den Zylinderteil 40 des Flansches 34, mit der Bohrung 41 für die Durchführung des äußeren Endes 43 des spiralförmigen Rohrelementes 21 zeigt.

In Fig. 4 ist die kreisförmige innere Kontur 37 der Rinjflache 35 des Flansches 34 zu erkennen. Der Durchmesser 38 dieser Kontur ist geringfügig größer als der äußere Durchmesser 39 des zylinderförmigen Verlängerungsstückes des Achsstummels 5.

Das innere Ende 25 des spiralförmigen Rohrelementes 21 ist an eine auf dem Verlängerungsstück 5' des Achsstummels 5 vorgesehene Mündungsstelle 26' mit Hilfe eines Anschlußstückes 48 angeschlossen. Dadurch wird die Verbindung mit einer Leitung 26, die radial in den Innenraum 5 des Verlängerungsstückes 5' führt, hergestellt. Die Leitung 26 verläuft danach parallel zur Achse des Zylinders 5' und endet bei dem hydraulischen Mehrfachanschlüß 49.

Die unter sich verbundenen Ringräume 32 sind gegenüber der Umgebung durch Dichtmanschetten 50 und 51 abgeschlossen.

In dem Endflansch 34^fl sind zwei Bohrungen vorgesehen, um die Verbindung zwischen einem Druckausgleicher 52 herzustellen. Dieser besitzt eine Membran, die das öl, das sich in den Räumen 32 befindet, von dem Wasser des Außenraumes zu trennen. Diese Mem-

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bran sorgt für den Ausgleichcbs Druckes zwischen beiden Räumen. Desweiteren ist ein Sicherheitsventil 53 vorgesehen, das die Räume 32 mit dem Außenwasser verbindet, wenn aus einer Hydraulik leitung 21 Flüssigkeit austritt. Das ölbad schützt die Spiralen gegen Korrosion.

Fig. 5 zeigt die Abbildungen der in der Masse des Ringes 2 vorgesehenen Leitungen und die Achsstummel 3, 4, 5 und 6. Diese Leitungen verbinden die Flachspiralen 21 und 22 durch eine Bohrung 2$ in dem Achsstummel 5, eine Bohrung 31 in dem Ring 2 und eine Bohrung 30 in dem Achsstummel 6.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Flansches 34. Die verschiedenen, bereits anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Teile sind zu erkennen. Es sind dies insbesondere die Ring fläche 35, die durch eine Außenkontur 36 und eine Innenkontur 37 vom Durchmesser 38 begrenzt ist und der zylindrische Teil 40, der an der Außenkontur 36 der Ringfläche 35 befestigt ist.

Die Anordnung derartiger Flansche, wie dies anhand der Figuren 3, 4, 5 und 6 beschrieben wurde, ermöglicht es, mit größtmöglichem Schutz Rohrelemente 21 vollständig demontierbar anzuordnen Hierdurch werden der Betrieb der Anlage und evtl. Reparaturen wesentlich erleichtert.

Derartige Rohrverbindungen, zur Verbindung von Rohren von geringem Querschnitt in der Nähe eines Kreuzgelenkes können bei einem Kreuzgelenk eingesetzt werden, das zwei Elemente einer drehbar gelagerten Kolonne verbindet, insbesondere bei Kreuzgelenken, die zur Verbindung einer Meereestation mit einer Basis dienen.

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Claims

280U20 PATENTANWÄLTE DIETRICH LEWINSKY 13. januar 1978 HEINZ-JOACHIM HUBER ioQ-v/Ησ RiINER PRIETSCH 10·109 V/Hg Societe Nationale Elf Aquitaine Patentansprüche:

1. Rohrverbindung für Rohre geringen Querschnitts zur überbrückung eines zwei Teile einer Meeresstation verbindenden Kreuzgelenkes, wobei die Rohre jeweils an den beiden Teilen der Meeresstation befestigt sind und das Kreuzgelenk aus einem Kernkörper besteht, der vier äußere radiale, um jeweils 90 Grad versetzte Achsstummel trägt, von denen zwei sich gegenüberliegende Achsstummel jeweils in einem der beiden Teile der Meeresstation gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einheiten mit jeweils mindestens einem elastischen Rohrelement (21, 22) von der Form einer ebenen Spirale, deren Zentrum jeweils in der Achse zweier um 90 Grad versetzter Achsstummel (5, 6) liegt, vorgesehen sind, daß die inneren Enden eines jeden spiralförmigen Ronrelementes (21, 22) in eine in dem entsprechenden Achsstummel (5, 6) vorgesehene Leitung (26, 3D münden, daß die Leitungen (26, 31) der Achsstummel (5, 6) über eine von dem Kernkörper (2) getragene Leitung (3D verbunden sind und daß die äußeren Enden (23, 27) der spiralförmigen Rohrelement^ (21, 22) an die an den beiden Teilen der Unterwasserstation befestigten Rohre (19, 20) angeschlossen sind.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstellen für die inneren Enden der spiralförmigen Rohrelemente (21, 22) sich auf den jeweiligen Achsstummeln (5, 6) in einem Bereich zwischen der Lagerstelle des Achs-Stummels und dem Kernkörper (2) befinden,

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstellen für die inneren Enden (25) der spiral«

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förmigen Rohrelemente (21, 22) sich auf den jeweiligen Achs-j stummein (5, 6) außerhalb des Bereichs der Lagerstellen und außerhalb des Bereichs, der von den Lagerstellen eingeschlos··- sen wird, befinden.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes spiralförmige Rohrelement (21, 22) in einem Ringraum (32) angeordnet ist, der durch ein zylindrisches Verlängerungsstück (5¹) der Außenfläche des entsprechenden Achsstummels (5) durch einen Flansch (3*0 mit einer ebenen Ringfläche (35), durch ein an der Außenkontur der Ringfläche (35) befestigtes Zylinderteil (¹IO) und durch einen weiteren anschließenden Flansch begrenzt wird, daß die Innenkontur der Ringfläche einen Durchmesser (38) aufweist, der etwas größer ist als derjenige des zylindrischen Verlängerungsstückes des Achsstummels (5), daß das Zylinderteil (40) eine Bohrung (41) zur Durchführung des äußeren Endes (23)des spiralförmigen Rohrelements (21) aufweist und daß die Flanschen (34) kraftschlüssig mit demselben Teil der Meeresstation verbunden sind.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringräume (34), in denen die spiralförmigen Rohrelemente (31) angeordnet sind, in gegenseitiger Verbindung stehen und einen mit Mineralöl gefüllten Innenraum darstellen, der von der Meersumgebung durch ein Gehäuse getrennt wird, das aus folgendem besteht: Dem zylindrischen Verlängerungsstück (33), einer ersten, kraftschlüssig mit dem eVs'ten" Flansch (34) verbundenen Endplatte (34·), den Innenflächen der Zylinderteile (40) der aufeinanderfolgenden Flansche (34) und einer zweiten Endplatte (34n), daß die zweite Endplatte (34n) eine erste Bohrung aufweist, über die der Innenraum des Gehäuses mit einer Druckausgleichsvorrichtung (52) zum Herstellen des Druckausgleichs zwischen dem Innenraum und der Meeresumgebung in Verbindung steht, daß eine zweite Bohrung vorgesehen ist, über die der Innenraum mit einem Sicherheitsventil (53) verbunden ist und daß mindestens eine dritte Bohrung zur Verbindung des Innenraums mit Füll- und Entieerungsmitteln vorge-

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sehen ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Kernkörper (2) getragene Leitung (3D aus einer Bohrung in der Masse des Kernkörpers (2) besteht.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper (2) des Kreuzgelenkes aus einem Ring besteht.

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