DE3221009A1 - Rohrverbinder - Google Patents

Description

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ROHRVERBINDER

Die Erfindung betrifft Rohrverbinder und bezieht sich in diesem Zusammenhang insbesondere auf solche Ver- ' binder, die einen Schnappverschluß aufweisen und für Ölbohrloch-Gehäusestränge und Förderleitungen Verwendung finden.
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Wenn eine Bohrung im Erdreich niedergebracht wird, durch die öl und Gas gefördert werden soll, wird gewöhnlich ein Rohr großen Durchmessers, das als Oberflächengehäuse bekannt ist, in dem oberen Abschnitt der Bohrlochbohrung installiert. Das Oberflächengehäuse stabilisiert die Wände des Bohrlochs in der Nähe der Oberfläche, die dazu neigen, ausgehöhlt zu werden. Bei ablandigen oder in küstennahem Wasser von Plattformen oder Bohrinseln erstellten Bohrlöchern erstreckt sich die Rohrleitung vom Meeresboden bis zum Deck der Bohrinsel und ist als marines Steigrohr bekannt. In diesem Falle ist das Steigrohr eine Verlängerung des Oberflächengehäuses. Die Rohrleitung dieser Art hat gewöhnlich einen Außendurchmesser zwischen 50 und 107 cm. In einigen speziellen Anwendungsfällen wird ein noch größerer Rohrdurchmesser verwendet. Das Gehäuse wird üblicherweise im Boden bis zu Tiefen von 15 bis über 300 m installiert und ist üblicherweise aufgrund von sich für seine Handhabung ergebenden Erfordernissen in Längen von 9 bis 15m eingeteilt.

Während des Einbaus müssen diese Rohrleitungsabschnitte oder ihre Verbindungsteile miteinander so verbunden werden, daß eine bauliche Einheit entsteht und Fluid-

lekage vermieden wird. Dies kann entweder durch Verschweißen odarmit Hilfe eines lösbaren mechanischen Verbindungselementes geschehen. Von diesen beiden grundsätzlichen Methoden wird der mechanische Verbinder bevorzugt, da er für die Herstellung einer Verbindung weniger Zeit benötigt. Dadurch wird eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht, da Bohrtürme üblicherweise unter Zugrundelegung eines Tagessatzes geleased werden. Die Einsparung an Turmzeit ist insbesondere für ablandige Benutzungsfälle wichtig, weil die Bohrturmpreise sehr viel höher sind als für gleichwertige Bohrtürme an Land.

Mechanische Verbinder sind im allgemeinen in zwei Typen erhältlich. Der erste Type ist der Schraubentyp, bei dem ein mit einem Außengewinde versehenes Ende, bekannt als Zapfen, in einen mit Innengewinde versehenen Teil, bekannt als Kasten oder Muffe, eingreift. Der zweite Typ ist der Schnappverriegelungstyp ohne Gewinde, bei dem der Zapfen einfach in die Muffe eingestoßen wird, wo er durch einen Verriegelungsmechanismus befestigt wird. Der letztgenannte Typ wird gewöhnlich für den großen, unter niedrigem Druck stehenden Oberflächengehäusestrang bevorzugt, da der Zapfen sowohl leichter als auch schneller in die Muffe hineingesteckt werden kann, als dies beim Zusammenschrauben zweier Teile der Fall ist:

Schnappverriegelungsverbindungen, die gegenwärtig erhältlich sind, verbinden einen Schnappring, der gewöhnlich aus Federmaterial hergestellt wird und einen Spalt aufweist, welcher Expansion und Kontraktion zuläßt. Der Schnappring sitzt üblicherweise in einer Aussparung, die sich entweder in dem Zapfen oder der

Muffe befindet, und der andere Verbinder weist eine Nut auf, die unmittelbar dieser Aussparung gegenüberliegt, wenn die beiden Verbinderenden vollständig in Eingriff stehen. Wenn der Zapfen in die Muffe eingesteckt wird, die den Schnappring trägt, dann wird letzterer durch einen konischen Abschnitt auf dem Zapfen ausgedehnt, bis die passenden Nuten einander ' gegenüberliegen. An dieser Stelle entspannt sich der ausgedehnte Ring und schnappt mit der passenden Nut

IQ im Zapfen ein. Wenn der Ring auf dem Zapfen sitzt, bewirkt die Muffe ein Zusammenziehen des Rings, bis dieser sich entspannen und ausdehnen kann und dabei mit einer Nut in der Muffe in Eingriff tritt. Der Ring überbrückt die Muffe und den Zapfen zusammen und

!5 verhindert, daß diese sich voneinander lösen, bis äußere Stellkräfte auf den Ring einwirken und er dadurch je nach dem gedehnt oder zusammengezogen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen neuartigen und verbesserten . Rohrverbinder zur Verwendung in der oben beschriebenen Weise zu schaffen und in diesem Zusammenhang diesem Verbinder eine höhere strukturelle Festigkeit zu verleihen.

Ein Verbinder muß so stabil sein, daß er unter hoher Belastung oder Biegebeanspruchung nicht versagt, wenn also beispielsweise ein Gehäusestrang durch die Wellenbewegung in Schwingungen gerät, während er von einem schwimmenden Schiff abgelassen wird.

Des weiteren soll der zu schaffende Rohrverbinder erfindungsgemäß so druckfest sein, daß eine Verschmutzung der Umgebung sowie ein Verlust an teueren Bohrflüssigkeiten vermieden wird. Darüber hinaus soll der zu schaffende Rohrverbinder leicht durchstoßbar

sein, was bedeutet, daß er die fluchtende Ausrichtung zweier benachbarter Rohrabsehnitte oder Gehäuseabschnitte leicht ermöglichen soll, wobei der Zapfen in die Muffe eingesteckt wird. Andernfalls tritt beim Versuch, große schwere Teile des Gehäuses so zu manövrieren, daß sie miteinander fluchten und verbunden werden können, insbesondere auf ablandigen schwimmenden Bohrtürmen, wo die Wellenbewegung dieses Problem noch besonders vergrößern kann, ein erheblicher Zeitverlust auf.

Der erfindungsgemäß zu schaffende Rohrverbinder soll einen Mechanismus zur Befestigung zweier Rohrabschnitte besitzen, der schnell arbeitet.Dies ist besonders zur Erreichung des oben genannten Ziels der Einsparung an kostbarer Bohrturmzeit wichtig.

Darüber hinaus soll der zu schaffende Böhrverbinder einen kompakten Verriegelungsmechanismus aufweisen, der weder die strukturelle Festigkeit noch das Greifoder Spannvermögen beeinträchtigt. Herkömmliche Verriegelungsringe erfordern breite Querschnitte, um den gestellten Pestigkeitsanforderungen und auch den Anforderungen hinsichtlich des Greif- oder Spannvermögens gerecht zu werden, wodurch übermäßig große und kostenaufwendige Verbindungen benötigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Schaffung zweier in etwa rohrförmiger Verbinderteile oder -körper gelöst, von denen der eine so bemessen ist, daß er in den anderen hineinpaßt. Die beiden Verbinderteile sind so geformt, daß sie zwischen sich einen Hohlraum bilden, wenn der eine Verbinderteil sich in dem anderen befindet, so daß der kleinere Verbinderteil in den größeren eingesteckt werden kann, ohne daß zwischen

ihnen eine wesentliche Längsausrichtung stattfindet. Des weiteren sind Mittel zur Befestigung der beiden Verbinderteile aneinander vorgesehen, zu denen ein Schnappverriegelungsring gehört. Im einzelnen ist der Hohlraum als langgestreckte Vertiefung ausgebildet, die eine innere Oberfläche aufweist, welche zwei Kegelstümpfe bildet, die mit ihren, den kleineren Durchmesser aufweisenden Enden nebeneinander liegen. Aufgrund des ersten konischen Abschnitts kann der

,Q kleinere Verbinderteil in den größeren ohne wesentliche Längsausrichtung der beiden Verbinderteile eingesteckt werden, und der zweite konische Abschnitt drückt automatisch die beiden Verbinderteile in wechselseitige Fluchtungslage, wenn der kleinere

,c rohrförmige Abschnitt weiter in den größeren hineingesteckt wird.

Erfindungsgemäß wird auch eine Dichtungsvorrichtung zwischen dem größeren und dem kleineren Verbinder-

2Q teil und der Greifvorrichtung geschaffen, die einen Schnappverriegelungsfederring aufweist, welcher in einer ringförmigen Aussparung in der Seitenwand des einen der beiden Verbinderteile sitzt. Der Schnappverriegelungsring weist eine Vielzahl von ringförmigen Zähnen auf seiner einen Stirnfläche auf, welche im Vergleich zu ihrer Breite ziemlich flach sind. Die Zähne sind so angeordnet, daß sie mit einer Vielzahl ringförmiger Aussparungen in dem anderen Verbinderkörper kämmen, wodurch der erste und der

QQ zweite Verbinderkörper überbrückt und aneinander befestigt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines muffenförmigen Verbinders, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine zu einem Viertel geschnittene Längsschnüfcansicht eines zapfenförmigen Verbinders zum Einstecken in den Muffenverbinder von Fig. 1,

Fig. 3 eine längsgeschnittene Teilansicht des Muffen- und Zapfenverbinders von Fig. 1 und 2 in der

vollständigen Eingriffs- und Verriegelungslage,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Verbinder von Fig. 3 längs der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine perspektivische teilweise längsgeschnittene Ansicht der Verbinder der Fig. 1 und 2,

Fig. 6 eine Längsschnittansicht eines Muffenverbinders, gemäß einer zweiten Ausführungsform

der Erfindung,

Fig. 7 eine viertelgeschnittene Längsschnittansicht eines Zapfenverbinders, der in den Muffenverbinder von Fig. 6 einsteckbar ist,

Fig. 8 eine Teillängsschnittansicht des Muffen- und

Zapfenverbinders von Fig. 6 und 7 in der vollständigen Eingriffs- und Verriegelungsstellung, 30

Fig. 9 eine Querschnittsansicht der Zapfen- und

Muffenverbinder von Fig. 8, längs der Linie 9-9 in Fig. 8 und

Fig. 10 eine perspektivische Teillängsschnittansicht

der Muffen- und Zapfenverbinder von Fig. 6

und 7.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrverbinders dargestellt. In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der in Fig. und 2 gezeigten Teile zu sehen. Eine Gehäuse- oder Rohrverbindung ist in Fig. 1 ganz allgemein mit 10 bezeichnet und dort so ausgerichtet, daß sie schnell

JO ^mit dem Ende einer zweiten Gehäuse- oder Rohrverbindung, die in Fig. 2 allgemein mit 12 bezeichnet ist, zusammengebaut werden kann. Das Gehäuse 10 besitzt eine Normgröße, wobei sich jedoch die vorliegende Erfindung für größere Gehäusedurchmesser, die zwischen 50 und 107 cm und darüber liegen, als besonders geeignet erwiesen hat. Das Gehäuse 10 weist einen muffenähnlichen Werkzeugverbindungskörper 14 auf, der an dem einen Ende 15 offen ist und durch eine Schweißstelle 16 mit einem rohrförmigen Teil verbunden ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen zapfenartigen Werkzeugverbindungskörper 20, der an dem einem Ende 21 offen ist und, wie bei 22 gezeigt, mit · einem rohrförmigen Teil 24 verschweißt ist. Obgleich nur der eine Endteil jedes Gehäuses 10 und 12 in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, versteht es sich, daß jede Verbindung zwischen 9 und 15m lang sein kann und an dem einen Ende einen Muffenverbinder 14 und an dem anderen Ende einen Zapfenverbinder 20 aufweist. Auf diese Weise lassen sich aufeinanderfolgende Gehauseverbindungen durch eine aus einer Muffe mit eingestecktem Zapfen bestehenden Anordnung miteinander zur Bildung langer Rohr- oder Gehäusestränge verwenden, die zu Bohr- und Produktionszwecken verlangt werden.

Der in Fig. 2 gezeigte Zapfenverbinder 20 ist in

etwa rohrförmig ausgebildet und weist einen Ringraum 25 auf. Der Innendurchmesser des Teils 26 des Zapfens

20 ist gleich demjenigen des rohrförmigen Teils 24 an der Stelle, wo der Zapfen und der rohrförmige Teil miteinander durch die Schweißnaht 22 verbunden sind. In der Nähe des offenen Endes 21 befindet sich ein Übergangsabschnitt 28, welcher in dem Ringraum 25 einen kegelstumpfförmigen Hohlraum bildet, dessen kleinerer Durchmesser dem Ende 21 näherliegt. Daran anschließt sich in Richtung auf das offene Ende 21 ein Abschnitt 30 konstanten Durchmessers, der einen zylinderförmigen Hohlraum bildet. An dem offenen Ende

21 befindet sich ein Eintrittsabschnitt 32, der einen weiteren kegelstumpfförmigen Hohlraum bildet, dessen größerer Durchmesser dem offenen Ende 21 näherliegt.

Die äußere Oberfläche des Zapfens 20 am ersten Teil 34 hat annähernd denselben Durchmesser wie der rohrförmige Abschnitt 20 in dem der Schweißnaht 22 benachbarten Bereich. Neben dem Teil 34 befindet sich eine ringförmige Aussparung 36 in etwa rechteckigen Querschnitts, ausgenommen die Tatsache, daß die obere Lippe 38 dieser Aussparung abgeschrägt ist, um mit der inneren Oberfläche der Aussparung einen stumpfen Winkel zu bilden. Die Aussparung 36 ist so geformt, daß sie einen Schnappverriegelungsring 40 aufnehmen kann, der im einzelnen in Verbindung mit Fig. 3 erläutert wird. In der Nähe des offenen Endes 21 und von der Aussparung 36 durch einen zylindrischen Teil 41 getrennt, dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser des Teils 34 ist, befindet sich eine andere Aussparung, die allgemein mit 42 bezeichnet ist und sich vollständig rund um den Zapfen 20 erstreckt.

Die Aussparung 42 besitzt eine Unterseite 44 in Form

eines Kegelstumpfes und eine Oberseite 46, die ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Die Enden der beiden Kegelstümpfe 44 und 46, die den kleineren Durchmesser besitzen, konvergieren wechselseitig zur Bildung einer ringförmigen,■gerundeten Rinne 48. Die Oberseite 46 ist wesentlich langer als die Unterseite 44, d.h., die Höhe des oben erwähnten, von der Oberseite 46 gebildeten Kegelstumpfes ist erheblich größer als diejenige des von der Seite 44 gebildeten Kegelig q stumpfes. Diese besondere Formgebung der Aussparung oder des Hohlraums 42 erleichtert das Einstecken des Stifts in die Muffe 10 (Fig. 1). Gehäuse und Oberflächenleitungsrohre qroßen Durchmessers, für die sich der hier beschriebene erfindungsgemäße Verbinder besonders gut eignet, sind sowohl in zeitlicher als auch in Längsrichtung schwer ausrichtbar. Unter seitlicher Ausrichtung wird die Positionierung des Muffenendes über dem Zapfenende verstanden oder umgekehrt, während die Längsausrichtung die Positionierung der Achse des ersten Teils des Gehäuses in bezug auf die Achse des zweiten Teils, der mit dem ersten Teil zu verbinden ist, verstanden wird, wobei beide Achsen zusammenfallen sollen. Die Aussparung 42 macht eine perfekte Ausrichtung überflüssig, und zwar insbeson-ί dere in Längsrichtung, bevor der Zapfen mit der Muffe in Eingriff tritt. Wenn beispielsweise der obere Teil üblicherweise mit Hilfe eines Seils oder Kabels auf den unteren Teil abgesenkt wird und beide Teile nicht perfekt seitlich ausgerichtet sind, dann berührt der obere Teil den unteren, wobei er sich auf diesen auflehnt, wodurch eine Fehlausrichtung in Längsrichtung bewirkt wird. Eine zylindrische Lippe 50 ist jenseits des oberen Endes der Oberseite 46 vorhanden und dient dazu, den Zapfen 20 in der Muffe 14 zu halten, wenn er z.T. eingesteckt ist. Die Neigung oder Schräge der

Oberseite 46 ermöglicht dann dem Zapfen, weiter in die Muffe hineinzugleiten, ohne in Längsrichtung genau ausgerichtet zu sein. Der Grad, bis zu dem der Zapfen und die Muffe in Längsrichtung nicht genau aufeinander ausgerichtet sind, und der dennoch ein erfolgreiches

Einstecken des Zapfens ermöglicht, ist von der Neigung der Oberseite 46 in bezug auf die Mittelachse des Zapfens 20 abhängig. Die Lippe 50 weist einen Durchmesser auf, der gleich demjenigen des zylindrischen Teils ^O 41 ist, so daß die beiden kegelstumpfförmigen Oberflächen 44 und 46 an ihren größten Abschnitten von gleichen Durchmessern ausgehen.

In der Nähe der Öffnung 21 des Zapfenverbinders 20 befindet sich ein zylindrischer Abschnitt 51, der einen kleineren Durchmesser besitzt als die Lippe 50. Die Lippe 50 und der Abschnitt 51 sind durch einen kegelstumpfförmigen Teil 52 miteinander verbunden, der in der Nähe des offenen Endes 21 seinen kleineren Durchmesser besitzt. Der Abschnitt 51 wird von einer ringförmigen Nut 54 unterbrochen, die einen rechteckigen Querschnitt besitzt und in der sich ein O-Ring 56 befindet, der geringfügig aus der Nut herausragt, um mit einer angrenzenden Fläche in dem Muffenverbinder von Fig. 1 eine Abdichtung zu bilden. An dem offenen Ende 21 befindet sich ein abgeschrägter Bereich 58, der im allgemeinen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und dessen Aufgabe es ist, das Einstecken des Zapfens 20 in die Muffe 14 zu erleichtern.

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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der in etwa rohrförmige Muffenverbinder 14 einen zylindrischen Raum innerhalb eines Ringraums 61 auf, der denselben Durchmesser besitzt, wie der Raum im Inneren des rohrförmigen Abschnitts 18, nahe der Schweißnaht 16.

Der in Richtung auf das offene Ende 15 folgende Teil ist ein größerer zylindrischer Abschnitt 62 zur Aufnahme des Abschnitts 51 des Zapfens 20. Der O-Ring dichtet gegen die innere Oberfläche des Abschnitts ab, um dadurch eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Ringraum 61 oder dem Ringraum 25 und der äußeren Umgebung zu verhindern. Auf den Abschnitt 62 folgt in Richtung auf das Ende 15 ein kegelstumpfförmiger Raum 64, der zur Aufnahme des Abschnitts 52 des Zapfens 20 dient. Dann folgt in Richtung auf das Ende 15 ein zylindrischer Raum 66, der mit drei ringförmigen Nuten 68, 70 und 72 zur Aufnahme der Zähne versehen ist, welche auf dem Schnappring 40 Stegschultern bilden, wie dies im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 3 noch beschrieben wird. Der Abschnitt 66 ist außerdem mit einer Vielzahl von Durchbohrungen 74 versehen, die sich unmittelbar neben den Nuten 68, 70 und 72 befinden und zur Aufnahme von Schrauben oder anderer Mittel dienen, die den Schnappring 40 (Fig. 2) berühren, um dadurch den Gehäuseteil 10 von dem Gehäuseteil 12 zu trennen, wie dies im folgenden erläutert wird. Dem offenen Ende 15 noch näher liegt ein kegelstumpfförmxger Raum 76, der so abgeschrägt ist, daß er seinen größeren Durchmesser in der Nähe des offenen Endes 15 aufweist, um dadurch das Einstecken des Zapfens 20 in die Muffe 14 zu erleichtern.

Der äußere Umriß der Muffe 14 weist einen Hals 78 auf, dessen Durchmesser annähernd dem Außendurchmesser des rohrförmigen Teils 18 entspricht und der ein Mittel zur Befestigung der beiden Teile miteinander durch die Schweißnaht 16 bildet. Der übrige Teil der äußeren Oberfläche der Muffe 14 ist, wie bei 80 gezeigt, abgesetzt und erstreckt sich etwa von dem Hals ■ 78 aus zum offenen Ende 15.

In der Darstellung von Fig. 3 stehen die Muffe 14 und der Zapfen 20 vollständig miteinander in Eingriff. Eine Druckdichtung verhindert das Entweichen von Strömungsmittel aus den Ringräumen 61, 25 des Gehäusestrangs. Sie wird durch den O-Ring 56 gebildet, der in der rechteckigen Nut oder Aussparung 54 angeordnet ist. Die Aussparung 54 ist schmaler als der entspannte Durchmesser des O-Rings 56, so daß dieser Ring in der vollständigen Eingriffslage der Muffe

IQ und des Zapfens 20 gegen die zylindrische Oberfläche 62 gepreßt wird, um dadurch eine sichere Abdichtung zu schaffen. In der Eingriffsstellung arbeitet die Aussparung 42 mit dem Muffenteil zur Bildung eines Hohlraums zwischen dem Zapfen 20 und der Muffe 14 zusäumen. Während des Einsteckens des Zapfens in die Muffe können die konischen Oberflächen 44 und 46 die konische Oberfläche 76 berühren. Die Oberfläche 76 ist so abgeschrägt, daß in Koordination mit der Oberfläche 76 das Einstecken des Zapfens 20 in die Muffe 14 auch ohne perfekte Ausrichtung in Längsrichtung leicht von statten geht. Sobald mit dem Einstecken begonnen wurde, berührt die umgekehrt geneigte Oberfläche 44, im obigen auch Unterseite genannt, die Muffenoberfläche 76, um dadurch den Zapfen 20 mit der Muffe 14 auszurichten, wenn sich der Zapfen in die Muffe hineinbewegt.

Der Zapfen 20 und die Muffe 14 werden mit Hilfe des Verriegelungsrings 40 und der dazu passenden Nuten 68, 70 und 72 mechanisch aneinander befestigt. Der Verriegelungsring besitzt einen sich axial erstreckenden Querschnitt und ringförmige Zähne 84, und 88 entlang der Außenkante. Jeder Zahn hat eine Unterkante oder eine Anschlagoberflache, die in etwa quer zur Mittellinie 90 des Verriegelungsrings und

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Gehäuses verläuft, die Zahnanschlagoberflächen ruhen auf entsprechenden Kanten oder Oberflächen der Nuten 68, 70 bzw. 72 in der Muffe 14. Die Außenkanten der Zähne 84 bis 88 sind zylindrisch und verlaufen paral-IeI zur Mittellinie 90, während die oberen Ränder der Zähne zur Bildung von konischen Oberflächen abgeschrägt sind, die in etwa komplementär zu den konischen Oberflächen auf den entsprechenden Nuten 68 bis 72 ausgebildet sind. Die Zähne sind im Vergleich

^q zu ihrer Breite relativ flach, so wie dies auch bei den Nuten 68 bis 72 der Fall ist. Die Tatsache, daß mehrere kurze Zähne und Nuten vorhanden sind, hat zur Folge, daß weniger radialer Raum für den Verriegelungsmechanismus einschließlich des Rings 40 und

■je der Aussparung 36 benötigt wird, ohne daß darunter die Klemm- oder Einspannkraft leidet. Dadurch ist die Herstellung einer kompakteren und weniger Kosten verursachenden Rohrverbindung möglich. Die geneigten oder abgeschrägten Oberflächen der Zähne 84 bis 88 kommen mit den geneigten Oberflächen 76 der Muffe 14 während des Einsteckens des Zapfens 20 in die Muffe in Berührung und bilden dadurch ein Mittel zum automatischen radialen Zusammenpressen des Verriegelungsrings 40. Wenn die Nuten 68, 70 und 72 erreicht wer- den, entspannt sich der Verriegelungsring und schnappt in die durch diese geschaffenen Aussparungen, wobei die oberen konischen Zahnoberflächen ratschenartig über die unteren, konischen Nutoberflächen hinweggleiten, bis die Zähen 84 bis 88 in die Nuten 68 bis 72 eingreifen, also mit ihnen kämmen. Die abgeschrägte obere Aussparungsoberfläche 38 trifft auf eine in etwa komplementäre, abgeschrägte Oberfläche 92 auf der Kopfseite des Schnapprings 40. Der Anschlag der Oberflächen 38 und 92 erzeugt eine Keilwirkung, durch die der Verriegelungsring 40 nach außen gedrückt wird,

sobald der Bohrstrang unter Spannung gesetzt wird, wodurch ein noch sicherer Eingriff der Zähne 84, 86 und 88 in die entsprechenden Nuten 68, 70 und 72 bewirkt wird.

Die Querschnittsansicht von Fig. 4 verdeutlicht die Art und Weise, wie der Verriegelungsring außer Eingriff gebracht, also gelöst wird. Der Schnappverriegelung sr ing 40, der einen Spalt 94 aufweist,

IQ hält in dieser Darstellung den Zapfen 20 und die Muffe 14 zusammen. Der Mittelzahn 86 des Verriegelungsrings 40 ruht auf der Anschlagfläche in der Mittelnut 70. Die in die Wandung der Muffe 14 eingeschnittenen Bohrungen 74 schneiden die oberen Zähne 84 und 86

!5 (Fig. 3). Um den Zapfen 20 von der Muffe 14 zu lösen, werden die Schrauben 96, von denen zwei strichpunktiert dargestellt sind, in die eingeschnittenen Bohrungen 74 eingeschraubt, bis sie mit dem Verriegelungsring 40 in Berührung treten. Wenn die Schrauben angezogen werden, wird der Verriegelungsring zusammengepreßt, wodurch sich sein Durchmesser verringert und der Spalt 94 schließt. Dadurch rutschen die Zähne 84 bis 88 des Verriegelungsrings 40 aus den Nuten 68 bis 72 heraus, wodurch der Zapfen in Längsrichtung aus der Muffe unbehindert herausgezogen werden kann und die beiden Gehäuseteile, an denen die Muffe und der Zapfen befestigt sind, löst.

In den Fig. 6 und 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In diesem Zusammenhang wird auch auf Fig. 10 verwiesen, die eine perspektivische Ansicht der Muffe und des Zapfens der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Art beinhaltet. Fig. 6 zeigt einen Muffenverbinder 114, der bereitliegt, um mit

dem Zapfenverbinder 120 von Fig. 7 in Eingriff gebracht zu werden.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, weist die Zapfenverbin*- dung 120 einen zylindrischen Teil 122 auf, der annähernd denselben Durchmesser besitzt wie das zylindrische Gehäuse 124, mit dem er bei 126 verschweißt ist. In der Nähe des offenen Endes 128 befindet sich ein zylindrischer Teil T30, der einen kleineren Durchmesser aufweist als der Teil 122 und von diesem durch einen konischen Abschnitt 132 getrennt ist. In dem Teil 130 sind drei äußere Ringnuten 134, 136 und 138 eingeschnitten. Jede dieser Nuten weist eine ringförmige, nach oben gerichtete, kegelstumpfförmige untere Oberfläche auf. Das offene Ende 128 des Zapfens 120 wird von einem inneren, kegelstumpfförmigen Eintrittsteil 140 gebildet, der von einem äußeren, kegelstumpfförmigen Führungsteil 141 umgeben ist.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Muffe 114 mit dem Ende eines rohrförmigen Teils 142 durch die Schweißnaht 143 verbunden. In den zylindrischen Teil 1.44 ist eine SjChwalbenschwanznut 146 eingeschnitten, in der sich eine O-Ring-Dichtung 148 befindet. Unter dem O-Ring und ebenfalls im Teil 144 befindet sich eine ringförmige Aussparung 150, in der ein Schnappverriegelungsring 152 angeordnet ist. Die Aussparung weist eine abgeschrägte untere ringförmige Schulter 154 auf. Der Schnappverriegelungsring 150 hat eine Vielzahl eingeschnittener Bohrungen 156. In der Nähe des offenen Endes 158 befindet sich eine ringförmige Aussparung, wie ganz allgemein bei 160 gezeigt, welche von konischen Räumen 162 und 164 gebildet wird, die wechselseitig konvergieren, wobei ihre kleineren

Durchmesser eine ringförmige, gerundete Rinne 166 bilden. Es ist zu erkennen, daß die zylindrische Oberfläche 144 von der O-Ring-Nut 146 unterbrochen wird, sowie von der Schnappringaussparung 150 und der Aussparung 160. Die beiden Kegelstumpfförmigen Oberflächen 1.62 und 164 beginnen daher an ihren größten Abschnitten mit gleichen Durchmessern. Auch ist die Höhe des unteren kegelstumpfförmigen oder konischen Raums 164 wesentlich größer als diejenige des koni- -^q sehen oder kegelstumpf förmigen Raums 162, um dadurch das Einstecken des Zapfens 20 in die Muffe 114 zu erleichtern.

In Fig. 8 sind der Zapfen 120 und die Muffe 114 in

IQ . ihrer vollen Eingrifflage dargestellt. Die O-Ring-Dichtung 148, die einen größeren Durchmesser besitzt als die Nut 146 breit ist, wird zwischen der Rückseite der Nut und der die Dichtung berührenden Fläche 130 auf dem Zapfen 120 zusammengepreßt, so daß eine Dichtung entsteht, die die Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum der Muffe 114 und dem Bereich außerhalb desselben verhindert. Der Schnappverriegelungsring 152 weist einen in etwa rechteckigen Querschnitt auf und hat drei ringförmige Innenzähne 170, 172 und 174. Jede der in den Schnappverriegelungsring eingestochenen Bohrungen 156 ist direkt mit einer Bohrung 176 in der Muffe 114 ausgerichtet. Jede Muffenbohrung 176 steht mit der Aussparung 150 in Verbindung, in der der Schnappverriegelungsring 154 angeordnet ist.

Das offene Ende 158 der Muffe bildet eine kegelstumpf förmige Oberfläche 178, die den Zapfenführungsteil 141 aufnimmt, um dadurch die Ausrichtung des Zapfens 120 und der Muffe 114 zu unterstützen. Wenn der Zapfen 120 in die Muffe 114 eingesteckt wird,

kann der Führungsteil 141 in die Aussparung 160 unter einem gewissen Abweichungswinkel von der präzisen Ausrichtung eintreten. Die kegelstumpfförmige Oberfläche 164 verläuft unter einem solchen Winkel, der einen Eintritt des Zapfens 120 auch dann ermöglicht, wenn dieser sich nicht in direkter senkrechter Lage oder Längsausrichtung in Bezug auf die Muffe 114 befindet. Wenn die abgeschrägte Oberfläche 142 die konische Oberfläche 162 der Aussparung 160 erreicht, wird der Zapfen automatisch in die Ausrichtungslage mit der Muffe gedrückt. Wenn die Nuten 134, 136 und 138 den Schnappverrxegelungsring 132 erreichen, dann gleiten die abgeschrägten unteren Oberflächen der Nuten über die entsprechend abgeschrägten unteren Oberflächen der Zähne 170, 172 und 174 hinweg, wobei sie letztere ratschenartig berühren und den Schnappverriegelungsring auseinanderdrücken, ihn also erweitern, so daß die Zähne 170, 172 und 174 in die Nuten 134, 136 bzw. 128 eintreten, um dadurch die Muffe mit dem Zapfen zu verriegeln. Die obere und im allgemeinen ringförmige Oberfläche jedes Zahns liegt an der oberen ringförmigen Anschlagfläche der entsprechenden Nut an, wobei die zusammenpassenden Anschlagflächen von Nut und Zahn im allgemeinen quer zu den Längsachsen der Verbinder 120 und 114 verlaufen. Wenn die Verbindungsstelle unter Spannung gesetzt wird, wird die abgeschrägte Unterkante 180 des Rings 152 durch Keilwirkung gegen die geneigte Schulter 154 gepreßt, wodurch der Schnappring in einen noch sicheren Eingriff mit den Nuten im Zapfen 120 kommt.

In Fig. 9 ist ein Zapfen 120 gezeigt, der mittels eines Verriegelungsrings 152, der einen Spalt 182 aufweist, mit der Muffe 114 in Eingriff steht. Der mittlere ringförmige Zahn 172 des Verriegelungsrings

152 ruht auf der Anschlagfläche der mittleren Nut 136. In eine der Schnappverriegelungsbohrungen 156 ist eine Feststellschraube 184 eingeschraubt, die sich in die benachbarte Muffenbohrung 176 hineinerstreckt und alle Schnappverriegelungsbohrungen 156 und Muffenbohrungen 176 fluchtend ausgerichtet hält. In die übrigen Muffenbohrungen 176 lassen sich Gewindeschrauben 186, von denen zwei strichpunktiert dargestellt sind, einsetzen, und in die eingeschnittenen

IQ Bohrungen 156 einschrauben. Wenn die Schrauben 186 so weit eingeschraubt worden sind, daß ihre Köpfe an der Muffe 114 anliegen, erweitern die Schrauben den Verriegelungsring 184, sobald sie noch weiter eingeschraubt werden, wodurch die Zähne des Verriegelungsrings aus den in dem Zapfen 120 befindlichen Nuten herausbewegt werden, so daß der Zapfen und die Muffe voneinander getrennt werden können.

Durch diese Erfindung wird eine Schnellverbinderanordnung sowie eine Technik zur automatischen Ausrichtung der Verbinderteile geschaffen sowie der an diesen angebrachten Rohren, wenn die zueinander passenden Verbinderteile miteinander verbunden werden. Die ringförmige Aussparung des Zapfenverbinders oder Muffenverbinders nimmt den gegenüberliegenden Muffenoder Zapfenverbinder auf und führt ihn, so daß eine wechselseitige Ausrichtung stattfindet, obgleich die beiden Verbinderteile in beträchtlichem Maße fehl ausgerichtet sein können, wenn mit dem Einstecken des Zapfens in die Hülse begonnen wird. Der Schnappverriegelungsring kann eine Anzahl ringförmiger Zähne aufweisen, die mit einer passenden Anzahl von Nuten zusammenwirken, wobei einzusehen ist, daß je größer die Anzahl der möglichen Zahn-Nut-Kombinationen ist, desto größer die Anzahl der Anschlag-

oberflächen sein wird, um den Zapfen und die Muffe wechselseitig verriegelt zu halten. Demzufolge ergibt sich aus einer größeren Anzahl von miteinander kämmenden Zähne einer gegebenen Abmessung eine größere Verriegelungskapazität. Außerdem lassen sich die Abmessungen der Zähne und der Nuten reduzieren, wenn die Anzahl der Zähne sich vergrößert, wodurch eine größere radiale Wanddicke des Schnappverriegelungsrxngs und der rohrförmigen Verbindungskörper ermöglicht wird und die strukturelle Festigkeit der beiden Verbindungskörper beibehalten oder sogar gesteigert wird.

Die Kombination einer fluchtenden ringförmigen Aussparung, beispielsweise der im obigen beschriebenen und dargestellten Aussparung 42 oder 160, mit einem Schnappverriegelungsring läßt sich auf dem einen oder anderen der beiden Verbinderteile oder -körper anordnen oder zwischen den beiden Verbinderteilen verteilen. So läßt sich ein Zapfen mit einer derartigen Ausrichtaussparung mit einer Muffe verbinden, die einen Sc-hnappverriegelungsring trägt, welcher mit in dem Zapfen vorhandenen Nuten kämmt. Eine Muffe, die eine Ausrichtaussparung aufweist, läßt sich mit einem Stift verbinden, der einen Schnappverriegelungsring trägt, welcher mit den Nuten in der Muffe kämmt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   MJ Rohrverbinder mit einem ersten rohrförmigen Verbinderteil und einem zweiten rohrförmigen Verbinderteil, welcher im Inneren des ersten angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Verbinderteile (14, 20) so ausgebildet sind, daß sie zwischen sich einen Hohlraum aufweisen, wenn sich der zweite Verbinderteil (20) innerhalb des ersten Verbinderteils (14) befindet, wodurch der zweite Verbinderteil in den ersten einsteckbar ist, ohne daß zwischen beiden Teilen eine genaue Ausrichtung in Längsrichtung stattfinden muß, und daß eine Einrichtung (40) zur Befestigung des ersten Verbinderteils (14) an dem zweiten Verbinderteil (20) vorgesehen ist.

   15 2. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (42) einen länglichen Querschnitt hat sowie zwei entgegengesetzt geneigte Oberflächen (44, 46) .

   20 3. Rohrverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzt geneigten Oberflächen

   Bayerische Vereinsbank München, Kto.Nr. 882495 (BLZ 70020270) - Deutsche Bank München, Kto.Nr. 82/08050 (BLZ 70070010)

   Postscheckamt München, Kto.Nr. 163397 - 802 (BLZ 70010080)

   (44, 66) zwei Kegelstümpfe bilden, die von in etwa gleichen Durchmessern ihren Anfang nehmen.

   4. Rohrverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ein Schnappverriegelungsring (40, 152) ist.

   5. Rohrverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappverriegelungsring (40, 152) in einer ringförmigen Aussparung (36, 150) zwischen dem ersten Verbinderteil (14) und dem zweiten Verbinderteil (20) angeordnet ist und eine Vielzahl von Zähnen (84, 86, 88) aufweist, die in eine Vielzahl ringförmiger Nuten (68, 70, 72) eingreift, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil gegenüber der Aussparung (36) angeordnet sind.

   6. Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine erste ringförmige Aussparung (166) zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil (114, 120), eine zweite ringförmige Aussparung (150) zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil und durch einen Verriegelungsring (152), der sich in der zweiten ringförmigen Aussparung (150) befindet.

   7. Rohrverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Aussparung (166) einen länglichen Querschnitt hat und eine innere Oberfläche besitzt, die zwei entgegengesetzt geneigte Enden (162, 164) aufweist.

   8. Rohrverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der länglichen Aussparung zwei Kegelstumpfe bildet, die von gleichen

   Durchmessern ihren Anfang nehmen.

   9. Rohrverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Endes (21, 128) des zweiten Verbinderteils (20, 120) abgeschrägt ist (58, 141) .

   10. Rohrverbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang des Endes (15, 158) des ersten Verbinderteils (14, 114) abgeschrägt ist (76, 178) .

   11. Rohrverbinder nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine dritte ringförmige Aussparung (54, 146) zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinderteil, in der sich eine O-Ring-Dichtung (56, 148) befindet.

   12. Rohrverbinder nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Verriegelungsvorrichtung einen Schnappverriegelungsring (40, 152) bildet.

   13. Rohrverbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Seite der zweiten Aussparung eine Vielzahl ringförmiger Nuten (134, 136, 138) befinden, und daß der Schnappverriegelungsring (156) mit einer Vielzahl von Zähnen (170, 172,174) versehen ist, die mit den Nuten in Eingriff bringbar sind.

   14. Rohrverbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappverriegelungsring (156) in Richtung der Achse der ersten und zweiten Verbinderteile langgestreckt ist und daß die Zähne (170, 172,

   174) relativ zu ihrer Breite flach sind.

   15. Rohrverbinder nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (74, 96), mit der der Schnappverriegelungsring (156) außer Eingriff mit der Vielzahl von Nuten (134, 136, 138) bringbar ist, wodurch die ersten und zweiten Verbinderteile voneinander trennbar sind.

   16. Rohrverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Außereingriffbringen IQ eine Vielzahl von Löchern rund um den Umfang des ersten Verbinderteils (10) zur Aufnahme einer Vielzahl von Schrauben (96) aufweist, die mit dem Schnappverriegelungsring in Berührung bringbar sind.

   je 17. Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen Zapfenverbinder (20) , der von dem ersten rohrförmigen Körper (12) getragen wird und auf seinem Außenumfang eine ringförmige, längliche Aussparung (42) besitzt, eine zusammenziehbare Greifeinrichtung (4 0), die um den Zapfenverbinder angeordnet ist und einen Muffenverbinder (14), der von dem zweiten rohrförmigen Körper (18) getragen wird und wenigstens an seinem Innenumfang eine Aussparung (66) aufweist, die mit der Greifvorrichtung in Eingriff bringbar ist, sobald der Zapfenverbinder in den Muffenverbinder eingesteckt wird.

   18. Rohrverbinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Aussparung (42) in dem Zapfenverbinder (20) zwei entgegengesetzt geneigte Enden (44, 46) aufweist.

   19. Rohrverbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzt geneigten Enden (44,

   46) dieser langgestreckten Aussparung zwei Kegelstümpfe bilden.

   20. Rohrverbinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifvorrichtung einen Schnappverriegelung sr ing (40) bildet.

   21 . Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappverriegelungsring (40) eine Vielzahl von Zähnen (84, 86, 88) entlang seinem Außenrand aufweist, die mit einer Vielzahl von ringförmigen Aussparungen (68, 70, 72) im Inneren des Muffenverbin-2Q ders (12) in Eingriff bringbar sind.

   22. Rohrverbinder nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur wahlweisen Zusammenpressung des Schnappverriegelungsrings (40), so daß die ersten und zweiten rohrförmigen Körper (12, 18) wechselseitig außer Eingriff bringbar sind.

   23. Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch erste und zweite rohrförmige Körper (142, 124), einen Muffenverbinder (114), der von dem ersten rohrförmigen Körper getragen wird und eine ringförmige, längliche Aussparung (160) rund um seinen Innenumfang aufweist, ferner durch eine ausdehnbare Greifvorrichtung (156), die im Inneren des Muffenverbinders (114) angeordnet ist, und durch einen Zapfenverbinder (120) , der von dem zweiten rohrförmigen Körper (124) getragen wird und um seinen Außenumfang mindestens eine Aussparung (130) aufweist, die mit der Greifvorrichtung (156) in Eingriff bringbar ist, sobald der Zapfenverbinder (120) in den Muffenverbinder (114) eingesteckt wird.

   24. Rohrverbinder nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die längliche Aussparung (160) in dem Muffenverbinder (114) entgegengesetzt geneigte Enden (162, 164) aufweist.

   25. Rohrverbinder nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzt geneigten Enden der länglichen Aussparung 160 Kegelstümpfe bilden.

   26. Rohrverbinder nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifvorrichtung (156) einen Schnappverriegelung sr ing bildet.

   27. Rohrverbinder nach Anspruch 26, dadurch gekenn-J^Q zeichnet, daß der Schnappverriegelungsring (156) eine Vielzahl von Zähnen (170, 172, 174) auf seinem Innenumfang aufweist, die mit einer Vielzahl ringförmiger Aussparungen (134, 136, 138) auf dem Außenumfang des Zapfenverbinders (120) in Eingriff bringbar sind.

   28. Rohrverbinder nach Anspruch 26, gekennzeichnet

   durch eine Einrichtung (176, 186) zur wahlweisen Ausdehnung des Schnappverriegelungsrings (152), wodurch die ersten und zweiten rohrförmigen Körper (142, 144) 2Q wechselseitig außer Eingriff bringbar sind.

   29. Verfahren zur Verbindung von Rohrabschnitten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   a) Einstecken des Endes eines ersten Teils des Rohrs in das Ende eines zweiten Teils des Rohrs;

   b) Eindringenlassen des ersten Rohrteils unter einem Winkel in den: zweiten Rohrteil mit Hilfe einer ersten schrägen Fläche einer länglichen Aussparung, die Teil des einen Rohrteils ist;

   c) in Längsrichtung erfolgendes Ausrichten des ersten Rohrteils in bezug auf den zweiten Rohrteil, wenn sich der erste Rohrteil weiter in den zweiten Rohrteil

   hineinbewegt, und zwar mit Hilfe einer zweiten schrägen Fläche der länglichen Aussparung, die sich neben der ersten schrägen Fläche befindet und entgegengesetzt zu dieser geneigt ist; und

   d) Befestigen des ersten Rohrteils an dem zweiten Rohrteil durch Einsetzen eines Schnappverriegelungsrings, der von dem einen Rohrteil getragen wird, in eine passende Aussparung des anderen Rohrteils.