DE3827795A1 - Intern vorgespannter hydraulischer verbinder mit metall/metalldichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kupplungen und speziell hydraulische Kupplungen in denen eine Metall/Metalldichtung zwischen dem Innen- und Außenstecker verwendet wird.

Hydraulische Unterseekupplungen sind bekannt im Stand der Technik. Eine solche Kupplung besteht im allgemeinen aus einem Innenstecker und einem Außenstecker mit Dichtungen, die innerhalb des Außensteckers positioniert sind, um die Verbindung zwischen dem Innenstecker und dem Außenstecker abzudichten.

Der Außenstecker ist im allgemeinen ein zylindrischer Kör­ per mit einer Längsbohrung an einem Ende mit einem relativ großen Durchmesser und einer Längsbohrung am anderen Ende mit einem relativ kleinen Durchmesser. Die schmale Bohrung ermöglicht eine Verbindung mit hydraulischen Leitungen, während die große Bohrung die Dichtungen enthält und den Innensteckerteil der Kupplung aufnimmt. Der Innen­ stecker enthält einen zylindrischen Teil an einem Ende mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der großen Bohrung im Außensteckerteil der Kupplung ist. Der Innenstecker enthält auch an seinem anderen Ende eine Verbindung, um eine Verbindung mit hydraulischen Leitungen zu ermöglichen. Wenn der zylin­ drische Teil des Innensteckers eingefügt wird in die große Bohrung des Außensteckers liegen je nach den ver­ schiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung die Dich­ tungen, im allgemeinen ähnliche O-Ringe, entweder am Ende oder der Stirn des Innensteckers an oder greifen in das Innensteckerteil um seinen Umfang an. Das hydraulische Fluid kann dann durch den Innen- und Außenstecker der Kupplung hindurchfließen und die Dichtungen vermeiden, daß der Fluß außerhalb der Verbindung der Kupplung aus­ tritt.

In manchen Fällen kann ein Testventil im Außenstecker installiert sein und ebenso im Innenstecker. Jedes Test- oder Sperrventil wird geöffnet, wenn die Kupplung hergestellt wird; jedes Testventil schließt aber, wenn die Kupplung unterbrochen wird, so daß kein Fluid aus dem System, zu welchem die Kupplung gehört, herauslecken kann.

Üblicherweise bestehen die Dichtungen in der Vergangenheit aus elastomerem Material, und solche Dichtungen haben zahl­ reiche Nachteile. Die Hauptnachteile sind (1) die Unfähig­ keit der Dichtung den zerstörenden Effekten einer Unter­ wasserumgebung über längere Zeiträume zu widerstehen, und (2) die Unfähigkeit der Weichdichtung, die höheren Drucke auszuhalten, die auf hydraulische Systeme ausgeübt werden.

Es wurden Metalldichtungen entwickelt, um besser sowohl den zerstörenden Effekten der Umgebung als auch den höheren Drucken zu widerstehen. Eine solche Dichtung ist eine Quetschdichtung (crush-type), welche zwischen das Ende des Innensteckers der Kupplung und dem internen Ende der großen Bohrung im Außenstecker positioniert wird. Wenn der Innenstecker in den Außenstecker einfügt wird, wird die Metalldichtung zwischen die beiden Teile gequetscht und eine Dichtung wird zwischen den beiden bewirkt. Wegen der Quetschaktion kann die Dichtung nur einmal benutzt werden. Wenn die Kupplung aus irgendwelchen Gründen ge­ trennt wird, muß die einmal zusammengequetschte Dichtung durch eine neue Dichtung ersetzt werden. Außerdem müssen der Innenstecker und der Außenstecker voll im Eingriff bleiben, um ein Lecken um die Dichtung zu vermeiden.

Ein anderer Typ von Metalldichtungen wurde verwendet für das Dichten zwischen der Endfläche des Innensteckers und einer Schulter in der Bohrung des Außensteckers. Diese Dichtung hat eine Ausnehmung, welche dem Druck in der Kupplung ausgesetzt ist und in Antwort auf diesen Druck ver­ sucht die Dichtung sich in Längsrichtung auszudehnen, um die Dichtung zwischen der Fläche des Innensteckers und der Schulter des Außensteckers zu bewirken. Diese Längs­ ausdehnung der Dichtung versucht den Innenstecker aus der Bohrung des Außensteckers herauszudrücken. Um diese Tendenz des Innen- und Außensteckers teilweise zu über­ winden und eine Dichtung zwischen dem Innenstecker und dem Außenstecker vor der Druckbeaufschlagung der Kupp­ lung sicherzustellen, wird eine externe Vorspannvorrich­ tung verwendet, welche den Innenstecker und den Außen­ stecker zusammenhält. Der Nachteil dieser Geräte ist, daß, wenn der interne Druck die Haltefähigkeit des ex­ ternen Vorspannmechanismus übersteigt, trennen sich der Innenstecker und der Außenstecker ausreichend, um die Dichtung mit der Metalldichtung zu brechen. Außerdem sind externe Vorspannmechanismen teuer und erfordern einen erheblichen Raum für die Befestigungen in Unter­ wasserumgebungen. Der komplexe Mechanismus bringt eine größere Möglichkeit von Problemen und Fehlfunktionen.

Die Innenstecker und Außenstecker der obigen Kupplungen sind alle einstückige Vorrichtungen und die Dichtung ruht am Innenende der Außensteckerbohrung für den Ein­ griff in den Innenstecker. Speziell im Fall der Flächen­ dichtungen existiert kein Mechanismus für die Zurückhaltung der Dichtung im Außenstecker. Wenn die Kupplung unter Druck getrennt wird, wird die Dichtung im allgemeinen aus dem Außenstecker herausgedrückt und geht verloren. Es kann auch ein Risiko einer Verletzung der Person auftreten, die die Kupplung trennt.

Ein weiterer Typ von Metalldichtungen wurde zwischen dem Innenstecker und dem Außenstecker einer Kupplung verwendet. Eine druckbeaufschlagte Ringdichtung wurde als Dichtung verwendet zwischen den Seitenwänden des Innensteckers und der Bohrungswandung des Außensteckers. Diese Kupplung und Metalldichtung sind gezeigt in der Anmeldung der Anmelderin mit der Seriennummer 801 477, eingereicht am 25. November 1985. Die Ringmetalldichtung ist innerhalb des Außensteckers festgehalten mit Hilfe eines Rückhal­ ters, der die Dichtung gegen eine Schulter innerhalb des Außensteckers festhält. Die Sonde oder der Innen­ stecker ist so gestaltet, daß er durch den Rückhalter eingeführt werden kann und durch die Metalldichtung, so daß die Dichtung in den Umfang der Sonde dichtend ein­ greift. Eine Ausnehmung einer Dichtung ist dem internen Kupplungsdruck ausgesetzt, um die Wirksamkeit der Dich­ tung zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Metall/Metalldich­ tung zwischen dem Innenstecker und Außenstecker einer Kupplung, wobei die Dichtfläche von innerhalb der Kupp­ lung selbst vorgespannt wird. Eine Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplung mit einem Außen­ stecker, einem Außendichtteil, einer internen Vorspann­ vorrichtung und einem Innensondenteil. Der Außenstecker enthält eine Dichtungsbohrung für die gleitende Aufnahme des Außenabdichtteils. Das Außenabdichtteil kann inner­ halb der Dichtungsbohrung "schwimmen" und wird durch die interne Vorspannvorrichtung vorgespannt in eine erste ausgedehnte Stellung der Bohrung. Der Außenstecker hat eine langgestreckte Aufnahmebohrung zum Aufnehmen des Innensondenteils. Die aufnehmende Bohrung in dem Ab­ dichtteil endet in einem Außendichtungssitz, welcher mit einem Innendichtungssitz um die Spitze des Innen­ sondenteils zusammenpaßt. Bei Einfügung des Innenteils in das Außendichtteil paßt der Innendichtungssitz zu­ sammen mit dem Außendichtungssitz, um eine Metall/Metall­ dichtung oder Zwischenfläche zu bilden. Da der Innen­ stecker gegen das Außendichtteil gedrückt wird, gleitet das Außendichtteil längs in der Dichtungsbohrung, gegen die Vorspannung der internen Vorspannvorrichtung. Die Vor­ spannvorrichtung "vorbelastet" so die Metall/Metalldichtung zwischen dem Außendichtungssitz im Dichtteil und dem Innendichtungssitz auf dem Innensondenteil.

Eine ringförmige, druckbeaufschlagte Metallringdichtung kann in Verbindung mit dem Außendichtteil verwendet wer­ den, um eine gleitende Fluiddichtung zu bilden zwischen dem Dichtteil und der Dichtbohrung. Die Metallringdich­ tung kann auch auf den internen Kupplungsdruck reagieren, um die Fluiddichtung zu verbessern und die Vorspannung gegen das Außendichtteil zu verbessern für eine bessere "Vorbelastungs"-Aktion.

Fig. 1 zeigt einen Aufriß eines Leistungssystem, welches Kupplungen gemäß der vorliegenden Erfindung ver­ wendet;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche zeigt, wie die Kupplung mit dem Leitungssystem gemäß Fig. 1 verbunden werden kann;

Fig. 3 ist eine Explosionsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Außendichtteil, der Metallringdichtung und dem Außenstecker teil­ weise weggebrochen;

Fig. 4 ist eine Querschnittansicht des Innensteckers;

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht des Außensteckers mit Metallringdichtung, Außendichtteil und Klemme am Ort;

Fig. 6 ist ein vergrößerter Querschnitt der teilweise zusammengebauten Kupplung; und

Fig. 7 ist eine vergrößerte Querschnittansicht der völlig zusammengebauten, intern vorgespannten Kupplung.

Fig. 1 ist ein Aufriß eines Leitungssystems 11, welches gewöhnlicherweise bei hydraulischen Unterwasserdichtungen verwendet wird. Die Kupplungen 12 sind im wesentlichen be­ festigt an gegenüberstehenden Platten des Leitungssystems und sind mit Bolzen oder hydraulischen Teilen gehalten, die an den Platten angebracht sind. Wie Fig. 2 zeigt, ist gewöhnlicherweise der Innenstecker 13 an der einen Platte befestigt, während der Außenstecker 14 an der zweiten Platte so befestigt ist, daß er dem Innenstecker 13 fluch­ tend gegenübersteht. Innenstecker und Außenstecker können an den Leitungssystemplatten befestigt werden durch unter­ schiedliche Vorrichtungen, wie z.B. Schrauben oder Gewinde. Techniken zum Befestigen der Teile an solchen Platten sind im Stand der Technik bekannt.

Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Kupplung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt enthalten die Hauptkomponenten der Kupplung 12 einen Außenstecker 14 und eine Innensonde 13. Der Außenstecker 14, oder Körper, und der Innenstecker 13, oder Sonde, enthalten jeder Unterkomponenten, die weiter unten voll beschrieben werden.

Wie Fig. 3 zeigt, enthält der Außenstecker 14 verschiedene Komponenten, inklusive einem Körper oder einer Aufnahme 21, einem Außendichtteil 22, einer Klemme 24, einer internen Vorspannvorrichtung 23 und einer ringförmigen Metallring­ dichtung 25. Enthalten sind auch ringförmige oder axiale Weichdichtungen 26.

Der Hauptkörper 21 in Fig. 5 ist zylindrisch in der Form und hat eine Bohrung 31, die sich längs seiner Längsachse erstreckt von einem Aufnahmeende 32 zu einem Abschlußende 33.

Die Bohrung 31 hat mehrere Variationen in ihrem Durchmesser, während sie sich durch den Körper 21 erstreckt.

Gemäß Fig. 5 und 6 hat die Bohrung 31 ihren größten Durch­ messer beginnend vom Aufnahmeende 32. Anliegend und inner­ halb des Aufnahmeendes 32 der Bohrung 31 liegt eine Klemm­ nut 34. Die Nut 34 wird benutzt in Verbindung mit einer Klemme 24, um das Außendichtteil 22 in der Bohrung 31 zu halten, wie weiter unten genauer beschrieben wird.

Der Durchmesser der Bohrung 31 ist vom Aufnahmeende 32 bis zu einer ersten Dichtschulter 35 einförmig. Diese erste Dichtschulter 35 ist eine Umfangsschulter, deren Ebene senkrecht zur Längsachse des Körpers 21 ist. Die erste Schulter 35 und eine Dichtsteigung 36 definieren eine ge­ stufte Reduktion im Durchmesser der Bohrung 31, wie in Fig. 3 gezeigt. Wie zu sehen ist, hat die Dichtungsstei­ gung 36 einen kreisförmigen Querschnitt, der konzentrisch mit und geringer ist als der kreisförmige Querschnitt der Bohrung 31 am Aufnahmeende 32.

Der reduzierte Durchmesser der Bohrung 31 erstreckt sich von der ersten Dichtschulter 35 zu einer zweiten Dicht­ schulter 37. Die zweite Schulter 37 definiert wieder eine gestufte Reduktion im Durchmesser der Bohrung 31. Wie aus Fig. 3 zu sehen ist, ist auch dieser reduzierte Durchmesser kreisförmig in der Form und zentriert um die Längsachse des Körpers 21. Dieser reduzierte Durchmesser erstreckt sich von der zweiten Dichtschulter 37 zum Federsitz 38.

Der Federsitz 38 liegt wie die erste und zweite Dichtschul­ ter 35 und 37 in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Körpers 21 ist. Der Innendurchmesser der ringförmigen Form des Federsitzes 38 definiert einen Ventildurchlaß 41.

Wie am besten aus Fig. 6 zu sehen ist, ist der Durchlaß von gleichförmigem Durchmesser und erstreckt sich längs vom Federsitz 38 zum Ventilsitz 42. Der Ventilsitz 42 ist konisch in der Form und bewirkt eine Vergrößerung der Bohrung 31 vom Ventildurchlaß 41 in Richtung auf das An­ schlußende 33.

Der Ventilsitz 42 endet in einer Bohrungswandung 43. Die Bohrungswandung 43 definiert einen gleichförmigen Durch­ messer der Bohrung 31, welcher sich vom Ventilsitz 42 zum Anschlußende 33 erstreckt. Unmittelbar anschließend an das Anschlußende 33 liegen Gewinde 44 für den Eingriff in eine hereinkommende hydraulische Leitung oder Armatur (nicht gezeigt).

Der Körper 21 enthält ferner ein Sperrventil 45, eine Ventilfeder 46, einen Federkragen 47 und eine Kragen­ klemme 48.

Das Ventil 45 ist im wesentlichen konisch in der Form und entspricht im wesentlichen dem Ventilsitz 42. An der Spitze der konischen Form des Ventils 45 ist eine Spitze oder ein Stamm 49, welcher zylindrisch in der Form ist und sich längs der Längsachse der konischen Form des Ventils 45 erstreckt durch den Ventildurchlaß 41.

Die Ventilfeder 46 liegt innerhalb der Bohrungswandung 43, wobei ein Ende der Feder 46 in Kontakt mit der Basis des Ventils 45 ist. Das entgegengesetzte Ende der Feder 46 ist in Kontakt mit dem Federkragen 47. Der Kragen 47 ist ein langgestreckter Ring mit kreisförmigem Querschnitt, wie in Fig. 6 zu sehen. Der Außendurchmesser des Kragens 47 ist ein wenig geringer als der Durchmesser der Bohrung 31, die durch die Bohrungswandungen 43 definiert ist, so daß der Kragen 47 leicht darin eingeführt werden kann. Der Kragen 47 greift in das Ende der spiralförmigen Ventil­ feder 46 ein.

Der Kragen 47 wird in der Bohrung 31 zurückgehalten und wird in Kontakt mit der Feder 46 gedrückt durch die Kra­ genklemme 48 und die Klemmennut 48 a. Die Nut 48 a ist an­ geordnet in der Bohrungswandung 43 und erstreckt sich kon­ tinuierlich um die Wand 43. Die Klemme 48 ist eine Federklemme oder ein Spreng-Ring, der nach innen kompri­ miert werden kann, so daß sein Durchmesser reduziert wird für das Einführen in die Bohrung 31, und der sich danach wieder nach außen ausdehnt, um in den Außenumfang der Nut 48 a einzugreifen. Der Innendurchmesser der Klem­ me 48 ist geringer als der Außendurchmesser des Kragens 47 und verhindert dadurch das Heraustreten des Kragens 47 aus der Bohrung 31.

Wie Fig. 3 zeigt, ist das Außendichtteil 22 im wesentlichen eine Hülse mit ringförmigem Querschnitt. Der Außenumfang des Dichtteils 22 ist gestuft mit vier verschiedenen Durch­ messern, um komplementär zur gestuften Bohrung 31 des Außensteckers 21 zu sein. Wie aus Fig. 5 und 6 zu sehen, ist der Außendurchmesser des Dichtteils 22 am größten an seinem Aufnahmeende 51. Der Durchmesser ist konstant vom Aufnahmeende 51 des Dichtteils 22 zu einer ersten Dicht­ teilschulter 52. Diese erste Schulter 52 ist eine Umfangs­ schulter, deren Ebene senkrecht zur Längsachse des Dicht­ teils 22 ist. Der Durchmesser des Dichtteils 22 bleibt wiederum konstant von der ersten Dichtteilschulter 42 zu einer zweiten Dichtteilschulter 53. Diese zweite Schul­ ter 53 ist auch senkrecht zur Längsachse des Dichtteils 22 und bewirkt eine weitere Reduktion im Außendurchmesser des Dichtteils 22. Dieser Außendurchmesser bleibt wieder konstant zwischen der zweiten Dichtteilschulter 53 und einer dritten Dichtteilschulter 54. Der Umfang des Dicht­ teils 22 in der Fläche zwischen der zweiten Schulter 53 und der dritten Schulter 54 liefert eine Nut zur Aufnahme einer Ringdichtung 25, wie unten diskutiert wird.

Die dritte Dichtteilschulter 54, auch senkrecht zur Längs­ achse des Dichtteils 22, definiert die abschließende Reduktion des Außendurchmessers des Dichtteils 22. Der Außendurchmesser bleibt dann konstant zwischen der drit­ ten Schulter 54 und der Endfläche 55 des Dichtteils 22.

Das Außendichtteil 22 hat eine Aufnahmebohrung 61 längs seiner Längsachse. Wie aus Fig. 6 am einfachsten zu sehen ist, variiert der Durchmesser der Bohrung 61 entlang der Längsachse und wird im wesentlichen definiert durch eine erste, eine zweite und eine dritte Bohrwandung 62, 63 bzw. 64, einen Sondensitz 65 und einen Außendichtungssitz 66. Die Aufnahmebohrung hat ihren größten Durchmesser am Auf­ nahmeende 51 des Abdichtteils 22. Die erste Wandung definiert einen konstanten Durchmesser zwischen dem Auf­ nahmeende 51 und dem Sondensitz 65. Der Sondensitz 65 neigt sich nach innen, um den Durchmesser der Bohrung 61 allmählich zu verringern, wenn sich die Bohrung 61 fort­ setzt vom Aufnahmeende 51. Der Sondensitz 65 endet in der zweiten Bohrungswandung 63, welche wiederum einen konstan­ ten Durchmesser der Bohrung 61 definiert. Dieser konstante Durchmesser erstreckt sich zwischen dem Sondensitz 65 und dem Außendichtungssitz 66. Der Sitz 66, wie auch der Son­ densitz 65, neigt sich nach innen und reduziert weiterhin den Durchmesser der Bohrung 61. Der Außendichtungssitz 66 endet in einer dritten Bohrungswandung 64. Die dritte Wandung 64 endet an der Dichtteilendfläche 55, welche in einer Ebene liegt senkrecht zur Längsachse des Dicht­ teils 22.

Eine umfängliche Außendichtungsnut 67 ist um den Außen­ durchmesser des Dichteils 22 nahe dem Aufnahmeende 51 des Teils 22 angeordnet. Eine weitere Umfangsdichtnut 68 ist in der Aufnahmebohrung 61 nahe dem Aufnahmeende 51 des Dichtteils 22 vorgesehen. Die Umfangsdichtnuten nehmen ringförmige oder axiale Weichdichtungen 26 auf für eine Dichtung zwischen dem Außenumfang des Dichtteils 22 und der Außensteckerbohrung 31 und zum Abdichten zwischen der Aufnahmebohrung 61 und dem Außenumfang der Innensonde 13. Die Ringdichtungen 26 sind aus relativ geschmeidigem Material, beispielsweise aus Gummi oder einem synthetischen Elastomer. Die Ringdichtungen 26 haben eine größere Dicke als die entsprechende Tiefe der Nuten 67 und 68. Als Folge stehen die Dichtungen 26, wenn sie geeignet in ihren ent­ sprechenden Nuten positioniert sind, etwas darüber hervor.

In der Außensteckerbohrung 31 nahe dem Aufnahmeende 32 des Außensteckers 21 ist eine Klemmennut 34 angeordnet, welche benutzt wird in Verbindung mit der Klemme 24, um das Außendichtteil 22 innerhalb der Bohrung 31 des Außensteckers zu halten. Die Klemme 24 ist eine Federklemme oder ein Spreng-Ring, dessen Außendurchmesser größer ist als der Durch­ messer der Klemmennut 34. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist der Innendurchmesser der Klemme 24 geringer als der Durchmesser der Bohrung 31 und auch geringer als der Außendurchmesser des Dichtteils 22. Wenn die Klemme 24 in der Nut 34 posi­ tioniert ist, übt sie eine Ausdehnungskraft nach außen gegen die Nut 34 aus, so daß sie in der Nut 34 gehalten wird.

Gemäß Fig. 6 ist eine ringförmige Ringdichtung 25, die vom Ende aus gesehen ringförmig ist und im Querschnitt C-förmig ist, um den Umfang des Dichtteils 22 zwischen den zweiten und dritten Schultern 53 bzw. 54 des Dichtteils 22 ange­ ordnet. Der Außendurchmesser der Dichtung 25 ist im wesent­ lichen der gleiche wie der Durchmesser der Außenbohrung 31, wie sie definiert wird durch die Dichtungssteigung 36. Der Innendurchmesser der Dichtung 25 ist im wesentlichen der gleiche wie der Außendurchmesser des Dichtteils 22 zwischen der zweiten und dritten Schulter 53 bzw. 54. Es ist vorzu­ ziehen, daß die Ringdichtung 25 einer leichten radialen Kompression unterworfen ist, wenn sie eingefügt ist zwi­ schen das Dichtteil 22 und die Außenbohrungswandung 31. Die Dichtung 25 ist vorzugsweise ein metallisches elasti­ sches Teil, welches in der Lage ist, seine Ursprungsform zurückzugewinnen nach einer radialen oder längsverlaufenden Kompression. Bei Anwendungen, bei denen keine korrodierenden oder harten Umgebungen vorkommen, kann die Ringdichtung 25 aus einem Elastomer bestehen oder einem ähnlichen Material.

Ein Bellville Federring 23 oder eine ähnliche Vorrichtung ist eingefügt zwischen die Dichtteilendfläche 25 und den Federsitz 38 im Außenstecker 21. Der Federring 23 drückt das Dichtteil 22 gegen das Aufnahmeende 32 der Außenboh­ rung 31 in Berührung mit der Klemme 24. Das Dichtteil 22 kann nicht aus der Bohrung 31 heraus aufgrund der Klemme 24. Da aber die Gesamtlänge des Dichtteils 22 geringer ist als die Länge der Außenbohrung 31 zwischen der Klemme 24 und dem Federsitz 38, und aufgrund der Unterschiede in den jeweiligen Schultern auf der Dichtteilaußenwand und der Außenbohrungswandung kann das Dichtteil 22 zwischen einer ersten ausgedehnten Stellung "schwimmen", in welcher es in Kontakt mit der Klemme 24 ist und einer zweiten kompri­ mierten Stellung, in welcher der Federring 23 voll kompri­ miert ist. Diese ganz komprimierte Stellung ist in Fig. 7 gezeigt. In jeder dieser beiden extremen Stellungen und in jeder Stellung dazwischen hält die Metallringdichtung 25 ihre Stellung bezüglich der Außenwand des Abdichtteils 22. Wenn also das Dichtteil 22 in der Außenbohrung 31 gleitet, bewegt sich auch der Punkt, an welchem die Ring­ dichtung 25 die Außenbohrung berührt, in Längsrichtung.

Der Innenstecker 13 oder Sonde, wie in Fig. 4 gezeigt, weist im wesentlichen drei zylindrische Formen auf. Ein Sondengriff 72 ist ein Zylinder mit im wesentlichen gleich­ förmigem Außendurchmesser. Ein Gewinde 73 kann der Außenfläche zugefügt werden, um die Anbringung an ein Kupplungsleitungs­ system zu ermöglichen, wie oben erläutert oder die Außen­ fläche kann glatt bearbeitet sein und die Sonde 13 kann mit Hilfe von eingesetzten Schrauben gehalten sein. Die Sondenwandung 74 und der Sondenkopf 75 haben jeweils auch einen gleichförmigen Außendurchmesser.

Der Sondengriff 72 und die Sondenwand 74 liegen entlang der gleichen Längsachse und sind durch eine erste Schulter 76 verbunden. Die erste Schulter 76 ist ein kegelstumpf­ förmiger Abschnitt, dessen Fläche mit größerem Durchmesser zusammenfällt mit dem Ende des Griffs 72 und dessen schmaler Durchmesser mit einem Ende der Wand 74 zusammenfällt.

Der Sondenkopf 75 ist ein zylindrisches Teil, welches ent­ lang einer Verlängerung der Längsachse der Probenwandung 74 liegt. Der Kopf 75 ist mit der Wandung 74 verbunden über eine zweite Schulter 77. Die zweite Schulter 77 ist ein Kegelstumpfabschnitt, dessen Fläche mit größerem Durchmesser zusammenfällt mit einem Ende der Wandung 74 und dessen schmale Durchmesserfläche zusammenfällt mit einem Ende des Kopfes 75. Der Sondenkopf 75 endet in einem Innendichtungssitz 78, der ebenfalls ein Kegelstumpfab­ schnitt ist. Die zweite Schulter 77 kann in den Sondensitz 65 der Aufnahmebohrung 61 des Dichtteils 22 eingreifen, wenn die Sonde 13 im Dichtteil 22 sitzt.

Die Oberfläche des Innendichtungssitzes 78 ist eine ge­ schliffene Oberfläche, welche paßt mit der geschliffenen Oberfläche des Außendichtungssitzes 66 im Dichtteil 22. Wenn die Sonde 13 ganz eingeführt ist in die Aufnahme­ bohrung 61 des Dichtteils 22, liegen die Innen- und Außen­ dichtungssitze 78 und 66 aneinander an, um eine Metall/Me­ talldichtung zu bilden. Dies kann einfach in Fig. 7 gesehen werden. Eine weitere Längsbewegung der Sonde 13 bezüglich dem Außenkörper 21 resultiert in einer Gleitbewegung des Außendichtteils 22 in der Außenbohrung 31. Dieser Gleit­ bewegung widersteht der Federring 23 und so ist die Metall/Metalldichtung an den Innen- und Außendichtungs­ sitzen 78 bzw. 66 "vorbelastet".

Wie Fig. 4 zeigt, ist ein Durchlaß 81 mit kreisförmigem Querschnitt auf der Längsachse der Sonde 13 zentriert und erstreckt sich von einem Abschlußende 82 zum Innendich­ tungssitz 78. Nahe dem Innendichtungssitz 78 neigt sich die Bohrungswandung 83 nach innen, um einem Ventilsitz 84 zu bilden. Neben dem Innendichtungssitz 78 wird die Boh­ rungswandung 83 wieder parallel zur Längsachse der Sonde 13 und definiert einen Ventildurchlaß 85 darin. Der Ventil­ durchlaß 85 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Ventildurchlaß 41 im Außenstecker 21.

Wie bei dem Außenstecker 21 enthält auch die Sonde 13 ein Sperrventil 86, eine Ventilfeder 87, einen Federkragen 88 und eine Kragenklemme 89. Die Struktur dieser Ventilanordnung ist im wesentlichen die gleiche wie die Struktur der ent­ sprechenden Ventilanordnung im Körper 21, die oben be­ schrieben wurde. Eine Klemmennut 89 a ist in der Bohrungs­ wandung 83 nahe dem Anschlußende 82 der Sonde 13 vorgesehen. Wie bei der Ventilanordnung im Körper 21 hält eine Klem­ mennute 89 a eine Kragenklemme 89, welche wiederum einen Federkragen 88 in der Bohrung 81 hält. Ebenso in der Boh­ rung 81 am Anschlußende 82 der Sonde 13 angeordnet sind Gewinde 91 zum Aufnehmen eines mit Gewinde versehenen an­ kommenden Rohrteiles oder Armatur (nicht gezeigt).

Betrieb der erfindungsgemäßen Kupplung

Zusammenbau und Betrieb der erfindungsgemäßen Kupplung kann am besten verstanden werden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 und läuft im wesentlichen wie folgt:

Der Außenstecker wird zuerst zusammengesetzt aus dem Körper 21, dem Federring 23, der Ringdichtung 25, dem Außen­ dichtteil 22 mit Weichdichtungen 26 und der Klemme 24. Der Federring 24 wird in der Außenbohrung 31 untergebracht und ruht auf dem Federsitz 38 in der Bohrung 31. Die Ring­ dichtung 25 ist um den Außenumfang des Dichtteils 22 ange­ ordnet zwischen der zweiten bzw. dritten Schulter 53 bzw. 54. Das Dichtteil 22 und Ringdichtung 25 werden dann gemeinsam eingeführt in die Bohrung 31 des Außensteckers, um in den Federring 23 einzugreifen. Das Dichtteil 22 wird ausrei­ chend gegen den Federring 23 gedrückt, um eine Einführung der Klemme 24 in die Klemmennut 34 zu erlauben. Die Länge des Federrings 23 ist so gewählt, daß er normalerweise das Dichtungsteil 22 in Berührung mit der Klemme 24 hält. Der Außenstecker besteht dann aus einer Einheit, in welcher der Federring 23, die Ringdichtung 25 und das schwimmende Dicht­ teil 22 eingebaut sind.

Die Sonde 13 wird eingeführt in die Aufnahmebohrung 61 des Dichtteils 22, wobei der Innendichtungssitz 78 als erstes in die Bohrung 61 eintritt. Die Sonde 13 wird eingeführt, bis der Innendichtungssitz 78 auf den Außendichtungssitz 66 in der Aufnahmebohrung 61 des Dichtteils 22 anliegt. Wie oben beschrieben, sind die Innen- und Außendichtungssitze 78 bzw. 66 zueinander passende geschliffene Oberflächen zur Erzielung einer Metall/Metalldichtung zwischen der Sonde 13 und dem Dichtteil 22.

Wenn die Längsbewegung der Sonde 13 bezüglich dem Außen­ stecker fortgesetzt wird, drückt der Innendichtungssitz 78 gegen den Außendichtungssitz 66 in der Aufnahmebohrung 61 und zwingt das Dichtteil 22 dazu, in der Außenbohrung 31 zu gleiten gegen die Vorspannung des Federrings 23, um so die Metall/Metalldichtung vorzuspannen. Das Ende der Sondenven­ tilspitze 79 berührt das Ende der Walzenspitze 49 im Außenkörper und eine fortgesetzte Einfügung der Sonde 13 in die Bohrung 31 bewirkt, daß die Ventile 86 und 45 gegen­ seitig auf sich eine Öffnungskraft ausüben.

Die Einführung der Sonde 13 in den Außenstecker kann be­ grenzt werden durch die relativen Stellungen der Dicht­ teilschultern 52 und 54 und der Außenbohrungsschultern 35 und 37 oder durch die vollständige Kompression des Feder­ rings 23, was auch immer bevorzugt wird.

Wenn die Ventile 86 und 45 sich öffnen, sind die Bohrungen 81 und 31 dem Druck ausgesetzt, der in den verbundenen Leitungen vorliegt, und dieser Druck wird übertragen auf den Hohlraum 25 a der Ringdichtung 25. Als Antwort auf diesen Druck wird die Dichtung 25 radial nach innen und außen gedrückt, um die Dichtwirkung am Außenumfang des Dichtteils 22 und der Wandung der Außenbohrung 31 zu ver­ bessern. Auch wird eine Längskraft auf den Dichtring 25 durch den Druck in der Ausnehmung 25 a ausgeübt, welche das Außendichtteil 22 gegen den Innendichtsitz 78 drückt. Wenn der Leitungsdruck steigt innerhalb des Systems wird auch der Dichtdruck zwischen dem Außendichtsitz 66 und dem Innendichtsitz 78 erhöht. Das Außendichtteil 22 kann innerhalb der Bohrung 31 des Außensteckers 21 schwimmen, um Toleranzen im Verbinder und in den Befestigungs- und Rückhaltvorrichtungen auszugleichen.

Claims (15)

1. Eine Kupplung mit:
Einem Außensteckerteil (female member) mit einer Längsboh­ rung darin,
einem Außendichtungsteil für gleitenden Eingriff in die Bohrung des Außensteckers,
einem Innenstecker zum Einfügen in das Außendichtungsteil, um eine Fluiddichtung dazwischen zu bilden, und
einer internen Vorspannungsvorrichtung zum Drücken des Außensteckers in Kontakt mit dem Innenstecker, wobei das Außendichtteil längs in der Bohrung des Außensteckers glei­ ten kann in Reaktion auf die entgegengesetzten Kräfte vom Innenstecker und der internen Vorspannvorrichtung.

2. Kupplung nach Anspruch 1 mit einer Umfangsschulter in der Bohrung des Außensteckers; und
einer Klemme, die in die Bohrung des Außensteckers eingrei­ fen kann,
wobei die Schulter und die Klemme zusammenwirken, um das Außendichtungsteil in der Bohrung des Außensteckers zu hal­ ten und die Längsbewegung des Dichtungsteils in der Boh­ rung zu begrenzen.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorspannungsvorrichtung aufweist eine Feder, die zwischen dem Dichtungsteil und der Schulter angeord­ net ist, um das Dichtungsteil längs von der Schulter weg­ zudrängen in Richtung auf die Klemme.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Innenstecker aufweist eine Innenstecker­ dichtung zum Eingriff in einen Außensteckerdichtungssitz im Dichtungsteil, um dazwischen eine Fluiddichtung zu bilden.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Außendichtungsteil ein hülsenförmiges Teil ist, wobei die Kupplung ferner aufweist eine Ringdichtung zum Eingriff in den Außenumfang des Außendichtungsteils und die Bohrung des Außensteckers, um dazwischen eine Fluiddichtung zu bilden.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Außendichtungsteil um seinen Umfang eine Nut aufweist zum Halten der Ringdichtung, wenn das Dich­ tungsteil längs in der Bohrung des Außensteckers gleitet.

7. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ringdichtung eine Ausnehmung aufweist, die dem Fluiddruck in der Kupplung ausgesetzt ist, wobei die Dichtung in Antwort auf den Druck in der Ausnehmung sich radial ausdehnt und eine Fluiddichtung zwischen dem Um­ fang des Außendichtungsteils und der Bohrung des Außen­ steckers bildet.

8. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ringdichtung aus Metall besteht.

9. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringdichtung eine Ausnehmung aufweist, die Fluiddruck in der Kupplung ausgesetzt ist, wobei die Dichtung in Antwort auf den Druck in der Aus­ nehmung das Außendichtungsteil in Kontakt mit dem Innen­ stecker drückt, um dazwischen eine Fluiddichtung zu bilden.

10. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Außendichtungsteil in Reaktion auf den Fluiddruck in der Kupplung in Kontakt mit dem Innenstecker gedrückt wird, um eine Fluiddichtung da­ zwischen zu bilden.

11. Hydraulische Unterwasserkupplung mit:
Einem Außenstecker mit einer Längsbohrung durch diesen, welche eine Umfangsschulter darin aufweist,
einem hülsenförmigen Außendichtungsteil zum gleitenden Einfügen in die Bohrung, wobei das Dichtteil eine Nut an seinem äußeren Umfang aufweist,
eine im wesentlichen ringförmige Metalldichtung zum Ein­ greifen in die Nut des Dichtteils und die Wand der Bohrung des Außensteckers;
einen Innenstecker zum dichtenden Einfügen in das Dicht­ teil;
eine Vorspannvorrichtung zum Vorspannen des Dichtteils außer Kontakt von der Schulter und in Kontakt mit dem Innenstecker; und
eine Rückhaltevorrichtung zum Halten des Außendichtteils in der Bohrung des Außensteckers, wobei das Dichtteil in Längsrichtung in der Bohrung des Außensteckers gleiten kann, während es dichtenden Kontakt mit dem Innenstecker beibehält.

12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metalldichtung in Reaktion auf den Druck in der Kupplung sich radial ausdehnt, um eine gleitende Fluiddichtung zu bewirken, zwischen dem Rück­ halter und der Bohrung des Außensteckers.

13. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Außendichtungsteil in Antwort auf den Druck in der Kupplung den Innenstecker dichtend beaufschlägt.

14. Kupplung mit:
Einem Außenstecker mit einer Längsbohrung darin, einem Außendichtteil zum Einfügen in die Bohrung und verschieblich in der Bohrung zwischen einer ersten ausge­ dehnten Stellung und einer zweiten zusammengedrückten Stellung,
einer Vorspannvorrichtung zum Vorspannen des Dichtteils in seine erste ausgedehnte Stellung, und
einem Innenstecker für dichtenden Eingriff in das Außen­ dichtteil, wobei der Innenstecker das Dichtteil in seine zweite komprimierte Stellung in der Bohrung drückt.

15. Kupplung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Metallringdichtung zum Schaffen einer gleiten­ den Dichtung zwischen dem Umfang des Außendichtteils und der Bohrung des Außensteckers.