DE4108968A1 - Werkzeugvorrichtung zum ersetzen eines geraetes, welches in arbeitsstellung von einem geraetegehaeuse umgeben ist, das in eine fluidleitung eingeschaltet werden kann - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugvor­ richtung zum Austauschen eines Gerätes oder einer anderen Einrichtung, welches in ihrer Arbeitslage von einem Gerätegehäuse umgeben ist, das in eine Fluidleitung insbesondere an einer kritischen Stelle und/oder an einem schwer zugänglichen Platz, wie beispielsweise unter Wasser und/oder in einer gefahrvollen Umgebung, eingeschaltet sein kann, und an dem das Gerät in seiner Arbeitslage gegen ein Herausziehen bzw. Herausdrücken aus dem Gerätegehäuse gesichert ist. Die Erfindung umfaßt auch ein Gerätegehäuse und ein Befestigungswerkzeug zum gemeinsamen Gebrauch mit solch einem Gerät (12) und auch ein Verfahren zum Ersetzen des Gerätes.

Die Erfindung, welche ein sehr ausgedehntes Feld von Anwendungen besitzt, befaßt sich mit dem Austausch, Unterhalt und der Reparatur von Geräten in kritischen Arbeitslagen und/oder schwer zugänglichen Orten und/oder in gefährdeter Umgebung.

Die Erfindung ist besonders geeignet für Unterwasseran­ wendung und kann vorteilhafterweise benutzt werden, wenn Instrumente ausgetauscht werden sollen, die in oder nahe bei Unterwasseranlagen angeordnet sind.

Die hauptsächlichen Vorteile der Werkzeugvorrichtung, des Gerätegehäuses, des Befestigungswerkzeuges und des Verfahrens entsprechend der Erfindung können ebenso im Geräteaustausch innerhalb eines Niedrig-/Hochdrucksystems gefunden werden, in welchem ein brennbares und/oder explosives und/oder korrosives Fluid sich in Zirkulation befindet.

Ferner kann die Erfindung vorteilhafterweise in z. B. einer radioaktiven Umgebung benutzt werden, in welcher ein Austausch von Geräten mit Hilfe von Roboterarmen bewirkt wird.

In jedem Fall sollen die Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnt sind, nur nichteinschränkende Beispiele darstellen, wobei eine Vielzahl weiterer Anwendungsmöglichkeiten neben den besonders erwähnten denkbar sind.

Das Gerät oder eine andere Vorrichtung, welche ent­ sprechend der Erfindung ausgetauscht werden soll, kann grundsätzlich irgend eine Art von Gerät oder eine andere Vorrichtung sein und wird im folgenden lediglich als "Gerät" bezeichnet. Es soll jedoch erwähnt werden, daß das Gehäuse dieses Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung während und nach dem Austauschvorgang intakt zu sein hat und daß dieses Gerätegehäuse entsprechend der Erfindung so ausgestaltet ist, daß das Gerät gegen ein Zurückziehen bzw. Ausstoßen aus seiner Arbeitslage (insbesondere offen/geschlossen) gesichert ist, und daß das Zurückziehen bzw. Ausstoßen des Gerätes aus dem Gerätegehäuse erlaubt ist, um es durch ein neues identisches Gerät zu ersetzen, sobald die das Ausstoßen verhindernde Festlegung aufgehoben worden ist.

In der vorliegenden Erfindung umfaßt die Bezeichnung Vorrichtung/Gerät insbesondere alle Arten von Ventilen, insbesondere Meßgerätventile, wobei das Gerätegehäuse entsprechend der vorliegenden Erfindung während bzw. nach der Austauschaktion belassen wird; eine Vielzahl von Aufnehmer, wie beispielsweise Druckaufnehmer, Temperaturaufnehmer, Signal- und Meßwertaufnehmer; eine Vielzahl von verschiedenen Sensorvorrichtungen als auch Strömungsmeßinstrumente, wobei alle eine übereinstimmende Gehäuseausgestaltung aufweisen. In jedem einzelnen Fall sind die Ventile, Umwandler, Sensoren und Meßinstrumente an kritischen Stellen und/oder schwer zugänglichen Plätzen angeordnet, beispielsweise unter Wasser oder in gefährdeten Umgebungen.

Als konkretes Beispiel für den praktischen Gebrauch der Erfindung innerhalb der Ölindustrie soll der Austausch eines Hochdruckventils (eines Kugelventils) erwähnt werden, welches in einer Förderanlage in Tiefsee installiert ist, wobei im folgenden die Erfindung im wesentlichen in Verbindung mit solch einem Ventilaustausch beschrieben wird. Solch ein Hochdruckkugelventil kann in eine flexible hydraulische Steuerleitung eingeschaltet werden, welche zu einem anderen (Haupt)-Ventil führt, das in einem Bohrloch­ schieber oder einem sog. Chrismas-Tree (Steigrohrkopf) integriert ist.

Um den Austausch solch eines Ventils entsprechend dem Stand der Technik zu bewirken, mußte das Ventil geöffnet oder von Tauchern demontiert werden, wobei die hydraulische Kontrolleitung während des Austauschvor­ ganges offen blieb. Dies erbrachte unvermeidlich die Möglichkeit von Leckagen des Mediums (Hochdrucköl) innerhalb der Steuerleitung, was ein sehr großer Nachteil in sich selbst ist. Ferner ist noch weniger wünschenswert, daß die offene Steuerleitung den Eintritt von Seewasser erlaubt, was eine wesentliche Kontaminationsquelle ausbildet.

Wenn eine Steuerleitung durch Seewasser in dieser Weise verschmutzt worden ist, mußte ein Reinigungs- und Spülprozeß durchgeführt werden, bis die gewünschte Sauberkeit der Steuerleitung herbeigeführt wurde. Solch ein Reinigungs- und Spülprozeß, um Seewasser aus der Steuerleitung zu entfernen, wird der Einfachheit halber auf dem vorliegenden Gebiet als "Purging" bezeichnet, wobei man einen Eindruck davon erhält, wie zeitaufwendig und teuer solch ein Prozeß sein kann, wenn erwähnt wird, daß solche hydraulischen Steuerleitungen, welche gereinigt werden, eine Länge von 10 bis 20 km haben.

Eine frühere Technik zum Austauschen von anderen Geräten, beispielsweise Drucksensorinstrumenten vom Typ eines Meßwertumwandlers, umfaßt die Anordnung einer Vielzahl von identischen Geräten nebeneinander an jedem einzelnen Meßpunkt. Hierdurch können teure Tauchope­ rationen vermieden werden; ein Irrtum oder Fehler an einem Instrument ist durch Umschaltung auf ein anderes, intaktes Instrument korrigierbar. Die Anzahl der Um­ wandler, welche entsprechend dieser "to-day" Technik an jedem Meßpunkt angeordnet werden müssen, kann unter­ schiedlich sein und wird eine Hauptursache von Dis­ kussionen in der Praxis sein, aber früher oder später werden alle von ihnen aufgebraucht sein, so daß dann wieder die Forderung nach einem jetzt stattfindenden Austausch auftaucht. Dann muß man wieder zurückkehren zu einer konventionellen Austauschtechnik mit den darin enthaltenen Beschränkungen, Mängeln und Nachteilen.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue wirkungsvolle Werkzeugvorrichtung der eingangs genannten Art aufzuzeigen, mit der der Austausch von Geräten und anderen Vorrichtungen ausgeführt werden kann, wobei die Nachteile entsprechend dem Stand der Technik auf dem vorliegenden Anwendungsgebiet vermieden werden und welches ein neues "allround"-Gerätehäuse vorsieht und ein Befestigungswerkzeug zur Benutzung zusammen mit solch einem Gerät und auch ein Verfahren zum Austauschen des Gerätes.

Während der praktischen Realisierung der vorliegenden Erfindung wurden Leckagen in und aus der Pipeline, in welche das Gerätegehäuse eingeschaltet worden war, komplett oder im wesentlichen vermieden. Wenn das Gerät ein Hochdruckventil ist, muß das Gehäuse von ihm in eine Prozeß- bzw. Steuerleitung eingeschaltet werden und hat dann Verbindungen in Form von Einlaß- und Auslaßeinrichtungen für die Leitungen, wobei das Ventil in dem Gehäuse ohne irgend eine Form von Leckagen bzw. Verunreinigungen ausgetauscht werden muß, weder in noch aus der Prozeß- bzw. Steuerleitung. Optimal sollte ein derartiger Zustand vorgesehen werden, daß der Geräte­ austausch gemäß der Erfindung auch dann durchgeführt werden kann, wenn ein Druck in der Prozeß- bzw. Steuerleitung aufrecht erhalten bleibt.

Werkzeugvorrichtung, Gerät, Gerätegehäuse, Befesti­ gungswerkzeug und Verfahren entsprechend der Erfindung basieren in erster Linie auf einer Fernsteuerung. Wenn sie unter Wasser Anwendung findet, sollte die Erfindung in einer sehr großen Seetiefe angewendet werden können.

Beispielsweise kann die Werkzeugvorrichtung so konstruiert sein, um auch bei einem Druck von 1.400 bar arbeiten zu können.

Gemäß der Erfindung wird die oben erwähnte Aufgabe durch die Merkmale erfüllt, welche in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben sind.

Die Werkzeugvorrichtung umfaßt einen Aufnahmeraum, welcher eine offene Auslaßöffnung besitzt und in welchen das Befestigungswerkzeug, die neue intakte Einheit (Gerät) und ein, die Befestigung aufhebendes Werkzeug in aufeinanderfolgender Weise eingegeben werden, so daß das die Befestigung aufhebende Werkzeug am nächsten an der Auslaßöffnung des Aufnahmeraumes angeordnet ist. Während des Austauschvorganges ist die Auslaßöffnung des Aufnahmeraumes in unmittelbare Nähe der Einsetzöffnung des Gerätegehäuses gebracht und geht über in dessen Ausnehmung zur Geräteaufnahme. Eine Zentrierung, Festlegung und Festhaltung der Vorrichtung an dem Gerätegehäuse wird durchgeführt, wonach das die Be­ festigung aufhebende Werkzeug aktiviert wird, um die Befestigung des defekten Instrumentes an dem Geräte­ gehäuse aufzuheben. Danach findet eine lineare Ausschub­ bewegung statt, während welcher das die Befestigung aufhebende Werkzeug und im folgenden das neue und intakte Instrument in die das Gerät aufnehmende Aus­ nehmung des Gerätegehäuses eingedrückt wird. Während dieser Einführungsphase der Austauschaktion (die Festlegung des neuen Gerätes in dem Gerätegehäuse schließt den Austausch ab), treten Dichtungseinrichtungen an dem die Befestigung aufhebenden Werkzeug und an dem neuen, intakten Gerät in Aktion und verhindern ein Eindringen von Fluid aus der Umgebung in das Gerätegehäuse. Schließlich wird das Befestigungswerkzeug der Werkzeugvorrichtung aktiviert, wobei das Befestigungswerkzeug dazu geeignet ist, die Festlegung des neuen Gerätes innerhalb des Gerätegehäuses zu bewirken. Beispielsweise kann die Befestigung des defekten Gerätes durch eine Drehung von 90° aufgehoben werden und beispielsweise kann die Befestigung des neuen Gerätes durch eine ähnliche Drehung um 90° wiederum bewirkt werden, und zwar entweder in die entgegengesetzte Richtung oder in die gleiche Richtung wie die zuerst erwähnte Drehung.

Das Gerätegehäuse entsprechend der Erfindung ist mit einer durchgehenden Ausnehmung zur engen Aufnahme von Geräten und auch Befestigungseinrichtungen ausgebildet, welche zum lösbaren Eingreifen mit Befestigungseinrich­ tungen an dem Gerät geeignet sind, wobei die durch­ gehende Ausnehmung des Gerätegehäuses über die gesamte Länge die gleiche Querschnittform und Größe aufweist, welche mit der Querschnittsform und Größe des Gerätes korrespondiert, so daß das Gerätegehäuse zum einen zum Einsetzen eines (neuen intakten) Gerätes in eine festgelegte Arbeitsposition und zum anderen zum Durchschieben bzw. Ausschieben eines (defekten) Gerätes dient, welches ausgetauscht wird.

Das Verfahren entsprechend der Erfindung zum Aus­ tauschen einer Einheit in Form eines Gerätes oder einer anderen Vorrichtung innerhalb eines Gerätegehäuses, wobei das Gerät gegen ein Herausziehen oder Heraus­ stoßen festgelegt sein kann, wenn es befestigt ist und seine Funktion ausübt, aber wobei diese Befestigung aufgehoben werden kann, wenn das Gerät defekt wird oder aus einem anderen Grund durch ein neues, intaktes Gerät ersetzt werden soll, besteht im wesentlichen und kurz gesagt in einem Aufheben der Festlegung des defekten Gerätes gegen ein Herausziehen oder Herausstoßen aus dem Gehäuse, wonach das defekte Gerät aus dem Geräte­ gehäuse mittels des die Befestigung aufhebenden Werk­ zeuges ausgestoßen wird, welches seinerseits in ein und demselben Einschub- bzw. Ausstoßvorgang aus dem Gerätegehäuse mittels eines neuen intakten Gerätes aus­ gestoßen wird, welches dabei gleichzeitig durch ein kolbenbeeinflußtes Befestigungswerkzeug in das Gerätegehäuse eingedrückt wird, wobei es dort den Platz und die Stellung des ausgestoßenen, defekten Gerätes einnimmt, wonach dann das neue intakte Instrument, welches in das Gerätegehäuse eingedrückt wurde, an dem Gerätegehäuse mittels des Befestigungswerkzeuges fest­ gelegt wird, welches grundsätzlich dieselbe strukturelle Konstruktion aufweisen kann, wie das die Befestigung aufhebende Werkzeug. Da an dem die Befestigung aufhebenden Werkzeug und dem neuen, intakten Gerät für eine Fluidabdichtung Sorge getragen wurde, wird in Verbindung mit der querschnittlichen Ausgestaltung des die Befestigung aufhebenden Werkzeuges bzw. Gerätes im Verhältnis zum Gerätegehäuse Leckagen durch das Gerätegehäuse vermieden und zwar sowohl aus, wie in diese Leitungen bzw. Schläuche, welche mit dem Gerätegehäuse gekoppelt sein können. Somit ist, wenn das Gerätegehäuse in eine Prozeß- bzw. Steuerleitung eingeschaltet ist, eine Kontamination sowohl dieser Leitung als auch der Umgebung dieser Leitung während des Geräteaustausches vermieden.

Die Werkzeugvorrichtung, das Gerätegehäuse, das die Be­ festigung bewirkende und das die Befestigung aufhebende Werkzeug und das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung basieren zum einen auf einer linearen Bewegung, zum anderen auf einer einfachen Drehung um eine Achse, welche mit der Bewegungsrichtung übereinstimmt. Solche einfachen, nicht zusammengesetzten Bewegungen ermöglichen in erster Linie einen einfachen Austausch von Geräten der vorliegenden Art und zum zweiten sind die Vorraussetzungen günstig und angeglichen zur Steuerung des Austauschsystems.

Beispiele und bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung sind nachfolgend näher erläutert, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in welcher

Fig. 1 einen axialen Schnitt eines Gerätegehäuses in der Form einer Ventilbox oder eines Ventilgehäuses sowie eines Werkzeuggehäuses zeigt, welches mit dem Ventilgehäuse zur gegenseitigen Positionierung und gegenseitigen Verbindung der beiden Gehäuse während des Geräte- bzw. Ventilaustauschvorganges verbunden bzw. an ihm angeklammert ist; in dieser Figur wurde jedoch der Übersichtlich­ keit halber sowohl das defekte Ventil, welches im Ventilgehäuse ersetzt wird und das neue, intakte Ventil, welches das eben erwähnte ersetzt, vernachlässigt und auch das Werkzeug, welches der Aufhebung der Befestigung des defekten Ventils im Ventilgehäuse sowie auch das Werkzeug, welches der Befestigung des neuen Ventiles im Ventilgehäuse zur Durchführung des Austausches dient; d. h., sowohl das Ventilgehäuse als auch das Werkzeuggehäuse sind in dieser Figur leer;

Fig. 2 zeigt in einem axialen Querschnitt/Seitenauf­ riß ein vergrößert dargestelltes leeres Ventilgehäuse;

Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt/Seitenaufriß ein Austauschinstrument in Form eines Hochdruck­ kugelhahnes in getrennter Darstellung, d. h., ohne ein umgebendes Ventilgehäuse;

Fig. 4 entspricht Fig. 3, jedoch ist hier der Längs­ schnitt bzw. der Seitenaufriß um 90° im Ver­ hältnis zur Fig. 3 gedreht, um ein oder zwei Serien von Kugeln zu zeigen, die in einen Rastmechanismus integriert sind, um das Ventil an dem Ventilgehäuse festzulegen;

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf das Ventil gemäß den Fig. 3 und 4;

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt/Seitenaufriß des Ventils gemäß den Fig. 3 bis 5 zum Zusammenbau mit dem Ventilgehäuse gemäß den Fig. 1 und 2, wobei die Schnittebene zu den Fig. 2 und 3 korrespondiert;

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt/Seitenaufriß eines Werkzeuges, welches zum Festlegen bzw. zur Aufhebung der Festlegung eines Ventils am Ventilgehäuse geeignet ist;

Fig. 8 ist eine Bodendraufsicht auf das Werkzeug gemäß Fig. 7;

Fig. 9 entspricht Fig. 7, jedoch ist hier der Seitenaufriß bzw. die Längsschnittebene um 90° im Verhältnis zur Fig. 7 gedreht; ferner zeigt Fig. 9 - außer dem, was bereits in Fig. 7 gezeigt ist - Führungsstifte, welche der Zentrierung bzw. Orientierung des Werkzeuges im Verhältnis zu benachbarten Einheiten dienen und zwar insbesondere innerhalb der Beschickungskammer der Werkzeugvorrichtung; und

Fig. 10 zeigt eine perspektivische, von unten schräg ansteigende Darstellung des Werkzeuges gemäß den Fig. 7 bis 9, um besser die Kraftüber­ tragung und den Umsetzungsmechanismus darstellen zu können, welcher geeignet ist, eine lineare Kolbenbewegung in eine drehende Bewegung zum Festlegen bzw. Aufheben der Festlegung umzuwandeln, wobei der Kraftübertragungs- und Umsetzungsmechanismus in der Fig. 10 nicht geschnitten gezeigt ist, während das ihn umgebende Gehäuse im Längsschnitt dargestellt ist.

Im Grundsätzlichen basiert die Erfindung auf dem Gebrauch eines "Allround"-Gerätegehäuses, d. h., eines Gehäuses, welches eine besondere Ausführung aufweist, die die Anpassung an verschiedene Arten von Geräten erlaubt, wie beispielsweise Ventile, Sensoren, Meßelemente, Übertragungselemente usw. und wobei das Gehäuse ebenfalls ein einfaches, schnelles und effizientes Austauschen des Gerätes ermöglicht, um es anzupassen. Das Gerätegehäuse kann in insbesondere pneumatische und/oder hydraulische Steuerleitungen eingeschaltet werden und wird nicht als solches ausgetauscht. Die Konstruktion des Gerätegehäuses kann leicht so einfach und wirksam ausgestaltet werden, daß es eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer aufweist, d. h., eine Lebensdauer, welche zumindest einem normalen zeitlichen Gebrauch entspricht, in welchem das in Frage stehende System benutzt wird. Um den Geräteaustausch vollziehen zu können, wurde eine spezielle Vorrichtung konstruiert und diese Vorrichtung wird ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfaßt. Um zwischen dieser speziellen Austauschvorrichtung und den Werkzeugen (Befestigungswerkzeug, ein die Befestigung aufhebendes Werkzeug) unterscheiden zu können, wurde die Vorrichtung selbst im folgenden als "Werkzeugvorrichtung" bezeichnet.

In Fig. 1 ist das Gerätegehäuse, welches im folgenden als Ventilgehäuse definiert wird, da die beispielhafte Ausführungsform einen Ventilaustausch zeigt, durch die Bezugszahl 1 gekennzeichnet; 2 bezeichnet die Werkzeugvorrichtung, wobei dessen Gehäuse mit 2′ gekennzeichnet ist. Gemäß Fig. 1 ist die Werkzeugvorrichtung an das Ventilgehäuse 1 angekoppelt, um einen Ventilaustausch vorzubereiten, jedoch, wie oben erwähnt, sind in dieser Figur sowohl das Ventilgehäuse wie auch die Werkzeugvorrichtung der Übersichtlichkeit halber leer dargestellt.

In der durchgehenden Ausnehmung 1′ des Ventilgehäuses 1 wird ein Ventil und in dem Aufnahmeraum 3 der Werkzeugvorrichtung 2 (von unten nach oben gemäß Fig. 1) ein die Befestigung aufhebendes Werkzeug, ein neues Ventil und ein Befestigungswerkzeug angeordnet. Die aneinandergrenzenden oder sich anliegenden Oberflächen zwischen den verschiedenen, nicht gezeigten Ventilen bzw. Werkzeugen sind mit a, b und c gekennzeichnet; a kennzeichnet die Grenzfläche zwischen einem nicht gezeigten defekten Ventil innerhalb des Ventilgehäuses 1 und einem nicht gezeigten, die Befestigung aufhebenden Werkzeuges innerhalb des Aufnahmeraumes 3; b bezeichnet die Grenzfläche zwischen dem genannten, die Befestigung aufhebenden Werkzeug und einem nicht gezeigten neuen Ventil innerhalb des Aufnahmeraumes 3, während c die Grenzfläche zwischen dem genannten neuen Ventil und einem nicht gezeigten Befestigungswerkzeug (zum Befestigen dieses neuen Ventils an dem Ventilgehäuse 1) innerhalb des Aufnahmeraumes 3 aufzeigt.

Das Ventilgehäuse (siehe insbesondere Fig. 2) ist einstückig ausgebildet und entsprechend dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit sog. Arbeitskupplungen 4 versehen, welche hier in Form von mit einem Innengewinde versehenen ausgerichteten Bohrungen gezeigt sind, die in Fluidverbindung mit der ventilangepaßten Ausnehmung 1′ des Ventilgehäuses 1 durch eine kurze Bohrung oder einen jeweiligen Durchlaß 5 steht, wobei die Durchlässe 5 die sog. Fluidleitung des Ventils bilden.

Die querschnittliche Form und Größe der Ausnehmung 1′ ist im Hinblick auf ein Einbringen, Ausbringen und Durchdrücken dieses Ventils oder anderer Elemente dimensioniert worden und das Gehäuse 1 entsprechend angepaßt, wobei dieses im Hinblick auf gewünschte Dichtigkeitseigenschaften geringfügig geringere äußere laterale Dimensionen aufweist. Es erscheint ferner geeignet, daß das Ventil bzw. Instrument im wesentlichen dieselbe axiale Länge aufweist, wie die Bohrung oder Ausnehmung 1′ des Gehäuses, jedoch kann, wenn ein einstellbares Ventil oder ein einstellbares Gerät involviert ist, insbesondere wenn es eine Einstellbarkeit zwischen einer offenen und einer ge­ schlossenen Position aufweist, das Ventil bzw. Gerät ein Betätigungselement aufweisen, welches sich über das Gehäuse hinaus erstreckt. Dieser Aspekt wird später näher erläutert.

Weiterhin ist das Ventilgehäuse 1 mit Führungen zum Ausrichten der Werkzeugvorrichtung 2 im Verhältnis zu dem Ventilgehäuse 1 versehen. Am Ventilgehäuse 1 besitzen diese Führungen die Form von axialen Führungsbohrungen 6, welche in einem axialen Endbereich vorgesehen sind und in welche entsprechende Führungs­ stifte 7 an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Gehäuses 2′ der Werkzeugvorrichtung 2 eingreifen. Um die Führung zu erleichtern, insbesondere ein Verklemmen zu vermeiden, können die Führungsstifte 7 konisch geformt sein. Wenn diese Führungselemente 6, 7 in Ein­ griff gebracht sind, ist die Werkzeugvorrichtung 2 in Bezug auf das Ventilgehäuse 1 zentriert. Das Ventilgehäuse 1 ist auch mit lateralen Rastbohrungen 8 in der Gehäusewand versehen. Verschiebbare, in dem Ventil angeordnete Rastkugeln, werden in Eingriff mit diesen Rastbohrungen 8 gebracht, wenn ein Ventil innerhalb des Ventilgehäuses 1 positioniert ist. Eine Erklärung für diesen Rastmechanismus, welcher die Kugeln und Rastbohrungen 8 umfaßt, wird später gegeben. Weiterhin ist das Ventilgehäuse 1 mit einer ringförmigen Umfangsnut 9 versehen, welche einen trapezartigen Querschnitt aufweist.

Vor oder während des Austauschvorganges müssen zwei oder mehr drehbar angeordnete Fanghaken 10 in Eingriff mit der Umfangsnut 9 gebracht werden, wobei die Haken bei 11 angelenkt und als Zweiarmhebel ausgebildet sind und hakenförmige Enden 10′ besitzen, welche als Greif- oder Fanghaken dienen. Eine weitere Bezugnahme auf diese Befestigungs- oder Klammereinrichtungen 9; 10, 10′, 11 wird später in Verbindung mit der Beschreibung eines Ventilaustauschvorganges vorgenommen. Hier soll nur erwähnt werden, daß das Fixieren bzw. Klammern vor Beginn des Austauschvorganges stattfindet und beibehal­ ten wird, bis dieser beendet ist.

Das Gerät, welches entsprechend der Erfindung ausgetauscht werden soll, wird in der gezeigten Ausführungsform durch ein Ventil dargestellt, welches ingesamt durch die Bezugszahl 12 bezeichnet und separat in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist. Zuerst soll dieses Ventil 12 ganz kurz beschrieben werden, eine detailliertere Erklärung folgt später.

Ein Ventil oder ein anderes Gerät, welches gemäß der vorliegenden Erfindung austauschbar ist, wird alle funktionellen Komponenten einschließlich Verschleißteile und -dichtungen abhängig vom Gebrauch und Alter umfassen. Das Ventil 12 ist so geformt, um möglichst dicht in die Ausnehmung 1′ des Ventilgehäuses 1 zu passen und ist mit allen notwendigen Stützringen 13, Dichtungsträgern 14, Dichtungen 15 und Rastmechanismen versehen, welche die genannten Rastkugeln 16; 16′ zum rastenden Eingreifen in die Rastbohrungen 8 des Ventilgehäuses 1 umfassen. Der eigentliche Ventilkörper hat die Form einer Kugel 17.

Die übrige konstruktive und funktionelle Ausgestaltung des Ventils wird im übrigen in einem späteren Abschnitt erläutert.

Nunmehr erfolgt eine vorläufige Beschreibung der Werk­ zeugvorrichtung 2. Deren Arbeitsraum 3 ist, wie vorgängig erwähnt, zur Anpassung an zumindest ein neues Ventil 12 geformt, um den Austausch des Ventils in einem Ventilgehäuse 1 unter Wasser zu ermöglichen. Mit Unterwasser-Ventilen oder anderen Instrumenten wird gewöhnlich ein Austauschvorgang mittels eines indirekt betätigten sog. Mini-Unterwasserbootes oder einer anderen Vorrichtung bewirkt. Zusätzlich zu den Führungsstiften 7 und den Fanghaken 10, 10′ kann die Werkzeugvorrichtung 2 so geformt sein, daß sie weitere spezielle Funktionen besitzt, insbesondere ausgerichtet auf ein spezielles, nicht gezeigtes Gerät.

Nunmehr wird auf die Fig. 3 bis 6 und insbesondere auf Fig. 6 Bezug genommen, in welcher das Ventil 12 einen Einsatz in dem Ventilgehäuse 1 bildet. Zusätzlich zu den Stützringen 13, Dichtungen 15, Ventilkugel 17 und Rastkugeln 16; 16′ umfaßt das Ventil 12 auch einen Bodeneinsatz 18, einen stangenförmigen Einsatz 19, eine Sperrmutter 20, eine Gegenmutter 21 und einen Sperr­ iegel 22. Darüberhinaus umfaßt das Ventil 12 eine Anzahl von Umfangsrinnen, welche Dichtungen/O-Ringe 23 bis 23′′′ aufnehmen, die in besonderem axialem Abstand angeordnet sind, um zu jeder Zeit, bezogen auf die relativen Positionen des Ventils 12 und des Ventil­ gehäuses 1 entlang ihrer gemeinsamen Achse 24 eine Fluidundurchlässigkeit aufrecht zu erhalten. Wenn das Ventil 12 innerhalb des Ventilgehäuses 1 in Position ist, überragt nur die Gegenmutter 21 und ein kleiner Teil der Sperrmutter 20 das Ventilgehäuse 1. Dann sind die Achse 25 der Düsenkugel 17, die Dichtungsträger 14 und die Stützringe 13 in Achsrichtung der Fluiddurchlässe 5 in dem Ventilgehäuse 1 ausgerichtet angeordnet. Ferner besitzt das Ventil sich diametral gegenüberliegende Bohrungen 26 zum Einrasten von jeder Rastkugel 16; 16′. Die Sperrmutter 20 ist mit einer umfangsseitigen Ausnehmung 20′ versehen um einen Teil der radial am weitesten innen angeordneten Rastkugel 16 eines jeden Paars der Rastkugel aufzunehmen. Die Aus­ nehmung 20′ ist exzentrisch im Verhältnis zu der Achse 24 angeordnet, so daß ein Drehen der Sperrmutter 20 um die Achse 24 ein radial nach außen gerichtetes Heraus­ drücken der Rastkugeln 16; 16′ bewirkt, um einen Teil der am äußersten angeordneten Rastkugel 16′ in die Rastbohrungen 8 des Ventilgehäuses 1 einzudrücken. In Fig. 4 ist der Rastmechanismus 16; 16′; 20; 20′ in einer nicht aktivierten Position gezeigt. Eine nähere Beschreibung des Ventils 12 folgt im Zusammenhang mit der detaillierten Erklärung des Austauschvorganges.

Unter Bezugnahme auf die erwähnten Grenzflächen a bis c in Fig. 1 deuten die Bezugszahlen in Klammern die Anordnung von zwei Drehschlüsseln, im folgenden als erstes und zweites Befestigungswerkzeug 27; 27′ bezeichnet und ein dazwischen angeordnetes neues Ventil 12′ an.

Grundsätzlich können die Befestigungswerkzeuge 27; 27′ eine identische Ausgestaltung haben, da sie in dem Ausführungsbeispiel eine technisch äquivalente Dreh­ funktion um die gleiche Achse 24 besitzen. Dementsprechend ist nur ein Befestigungswerkzeug 27 in den Fig. 7 bis 10 gezeigt worden, wobei dessen weitere Beschreibung folgen wird.

Das Gehäuse 2′ der Werkzeugeinrichtung 2 ist im Bereich der Grenzfläche c mit diametral gegenüberliegenden Zylinderbohrungen 28 für hydraulisch betätigte Kolben 29 versehen, welche dazu bestimmt sind, die Fanghaken 10 in ihre Klemmstellung und dabei das hakenförmige Ende 10′ in Eingriff mit der Umfangsnut 9 des Ventilgehäuses 1 zu bringen. Wenn der hydraulische Druck nach Vollendung der Austauschaktion aufgehoben wird, bewegen Druckfedern 30 die Fanghaken zurück in ihre nicht aktive Ausgangsposition.

In dem Aufnahmeraum 3 ist ein Ausstoßkolben 31 und eine Kolbenstange 32 verschiebbar angeordnet. Der Kolben 31 ist gegen Drehung gesichert, wobei zu diesem Zweck die Kolbenstange 32 einen nicht runden sondern beispielsweise hexagonalen Querschnitt aufweist und in einer entsprechend geformten Bohrung im Ende 2′ des Werkzeuggehäuses 2′ der Werkzeugvorrichtung 2 geführt ist. Der Kolben 31 hat eine vorgegebene Hublänge, welche von der länglichen Ausdehnung der Kolbenstange 32 bestimmt ist, und einen Endanschlag 33.

Die Führungsstifte 7 des Werkzeuggehäuses 2′ sind so geformt, daß sie nicht in den Führungsbohrungen 6 bei geringfügig abweichender Genauigkeit ihrer Ausbildung stecken bleiben. Hierfür hat es sich als praktisch erwiesen, wenn diese Stifte konisch ausgestaltet sind.

Das Befestigungswerkzeug (Drehschlüssel) 27 bzw. 27′ - ihre Anordnung ist mit "(27)" und "(27′)" in Fig. 1 bezeichnet - ist ferner in den Fig. 7 bis 10 gezeigt. Jedes dieser Befestigungswerkzeuge weist ein zylindrisches Schlüsselgehäuse 34 auf, welches eine durchgehende Bohrung 35 besitzt und zwei diametral gegenüberliegende sich axial erstreckende, längliche Ausnehmungen 36 in der Wand des Schlüsselgehäuses 34 aufweist. Des weiteren ist das Schlüsselgehäuse 34 mit 5 Umfangsnuten (ohne Bezugszahlen) auf ihrem äußeren Mantel versehen. Die Nuten haben eine spezielle gegen­ seitige übereinstimmende Beabstandung und dienen zum Zwecke der Anordnung einer/s Dichtung/O-Rings 37. Innerhalb der durchgehenden Bohrung 35 des Schlüsselgehäuses 34 ist ein Gleitring 38 zum Gleiten zwischen einem Zwischenboden 39 und einem Aufsteckschlüssel 40 angeordnet worden, dessen hexagonale Aufnahmeöffnung mit 40′ bezeichnet ist. Der Aufsteckschlüssel 40 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden helixförmigen Ausnehmungen in der Wand versehen (siehe insbesondere Fig. 10). Um den Aufsteckschlüssel 40 innerhalb des Schlüsselgehäuses 34 festzulegen, ist ein Sprengring innerhalb einer ent­ sprechenden Befestigungsnut 42 vorgesehen.

Durch die helixförmigen Ausnehmungen 41 in dem Aufsteckschlüssel 40 und die axial sich erstreckende längliche Nut 36 in dem Schlüsselgehäuse 34 erstreckt sich ein Drehmomentstift 43, der in einer Bohrung am unteren Ende einer zentralen Kolbenstange 44 angeordnet ist. Am gegenüberliegenden oberen Ende der Kolbenstange 44 sitzt ein Drehkolben 45, welcher zum Zwecke seiner Aktivierung mit hydraulischer Druckflüssigkeit durch Bohrungen 46 in der Wand des Schlüsselgehäuses 34 versorgt werden kann. Das Schlüsselgehäuse 34 ist mit Führungslöchern 47 an beiden Enden für Führungsstifte 48 versehen, welche sowohl das Ausgleichen des Dreh­ moments wie auch eine Drehung während der Austauschaktion verhindern.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:

Wenn das Ventil 12 - oder ein anderes Gerät - und das Ventilgehäuse 1 (das Gerätegehäuse) miteinander verbun­ den sind und sich in Gebrauchslage befinden, hält die Sperrmutter 20 die Rastkugeln 16′ in Rastlage innerhalb der Rastbohrungen 8 des Ventilgehäuses 1, so daß das Ventil 12 gegen ein Herausziehen/Wegnehmen/Herausstoßen aus dem Ventilgehäuse 1 gesichert ist. In dieser Ar­ beitsstellung stützen sich die Stützringe 13 gegen die Wandbereiche ab, welche die Ausnehmung 1′ in dem Ventilgehäuse 1 bilden, so daß die gleiche Proportion zwischen den Dichtungsträgern 14 und der Ventilkugel 17 wie in einem normalen Kugelventil erreicht ist.

Nunmehr kann mit Hilfe der Gegenmutter 21 über den stangenförmigen Einsatz 19 die Ventilkugel 17 betätigt werden, so daß das Ventil 12 geöffnet bzw. geschlossen wird. Das Öffnen bzw. Schließen kann entweder durch ein Spezialwerkzeug, ein Handwerkzeug oder einen stationären Handgriff bewirkt werden.

Wenn ein Gerät, beispielsweise das Ventil 12, innerhalb des Ventilgehäuses 1 gemäß Fig. 6 ausgetauscht werden muß, so erfordert dieser Arbeitsgang ein Beladen des Aufnahmeraumes 3 der Werkzeugvorrichtung 3 oberhalb des Wasserspiegels. Dies wird dadurch bewirkt, daß der Ausstoßkolben 31 in seine innerste Gebrauchslage entsprechend Fig. 1 zurückgezogen wird. Danach wird ein zweites Befestigungswerkzeug 27′ soweit in den Aufnahmeraum 3 eingesetzt, daß seine innere Stirnfläche an der aktiven Stirnfläche des Kolbens 31 anstößt. Zweck dieses zweiten Befestigungswerkzeuges 27′ ist es, das neue Ventil 12′ gegen ein Herausziehen zu sichern, nachdem es seine Arbeitslage innerhalb des Ventilgehäuses 1 eingenommen hat (wobei vorausgesetzt wird, daß es nahe dem Seebett ausgesetzt wird). Danach wird das neue Ventil 12′ in den Aufnahmeraum 3 eingesetzt, bis es Stirnfläche an Stirnfläche an der Stirnfläche des Schlüsselgehäuses 34 anschlägt. Schlußendlich wird das erste Befestigungswerkzeug 27 in seine Arbeitsstellung in dem Aufnahmeraum 3 eingedrückt. Zweck des ersten Befestigungswerkzeuges 27 ist es, die Festlegung 16′; 20 des defekten Ventils 12 in dem Ventilgehäuse 1 aufzuheben.

Das neue Ventil 12′ und die Befestigungswerkzeuge 27; 27′ werden in den Aufnahmeraum 3 der Werkzeugvorrichtung 2 mittels einer konischen Einbringeinrichtung (nicht gezeigt) eingesetzt, welche die Dichtungen 23 bis 23′′′ und 49 bzw. die Dichtungen 37 in eine Arbeitsstellung während dem Einbringen des Ventils 12′ bzw. der Befestigungswerkzeuge 27; 27′ in den Aufnahmeraum 3 bringt.

Während diesem Einsetzen sind zusammenwirkende Führungsstifte und Führungslöcher 48, 47 an den benachbarten Einheiten 27; 12′; 27′ zur korrekten Positionierung sowohl des Ventils 12′ als auch der Befestigungswerkzeuge 27; 27′ im Verhältnis zu dem Kolben 31 vorgesehen. Nach beendetem Einsetzvorgang findet das erste Befestigungswerkzeug 27 mit seiner untersten Stirnfläche (Grenzfläche a) in Bezug auf das Werkzeuggehäuse 2′.

Die Werkzeugvorrichtung 2 ist so konstruiert, daß die Kolbenstange 32, die Fanghaken 10 und die Führungsstifte 7 geschützt innerhalb von Ausnehmungen in dem Werkzeuggehäuse 2′ ruhen. Deshalb ist es unwahr­ scheinlich, daß mögliche Kollisionen auf dem Weg zum Ventilgehäuse 1 einen Werkzeugschaden oder einen anderen Schaden verursachen.

Damit ist die Werkzeugvorrichtung 2 beladen worden und bereit, um an einem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug angebracht zu werden.

Das defekte Ventil 12 (Fig. 6) kann nun durch ein neues intaktes Ventil 12′ (Fig. 1) durch folgenden Vorgang ersetzt werden:

Ein ferngesteuertes, nicht gezeigtes Unterwasserfahr­ zeug (Mini-U-Boot) wird so gesteuert, daß es die beladene Werkzeugvorrichtung 2 zum Meeresboden bringt, wo das defekte Ventil 12 zum Austauschen festgestellt wurde. Die Werkzeugvorrichtung 2 wird so manövriert, daß die Führungsstifte 7 in Eingriff mit den Führungs­ bohrungen 6 in dem Ventilgehäuse 1 gebracht werden. Wenn der Aufnahmeraum 3 der Werkzeugvorrichtung 2 nicht genau im Verhältnis zum Ventilgehäuse 1 zentriert ist, erfolgt eine korrekte Zentrierung, wenn die Fanghaken 10 aktiviert werden.

Die Fanghaken 10 werden dazu benutzt, die Werkzeugvor­ richtung 2 gegen das Ventilgehäuse 1 zu ziehen, wobei ein Dichtungsring 50 in einer Ringnut in der Stirnfläche des Werkzeuggehäuses 2′ bei den Führungsstiften 7 abdichtend gegen die gegenüberlie­ gende Stirnfläche des Ventilgehäuses 1 anliegt, damit verhindert wird, daß Seewasser oder andere Verunreini­ gungen in das Ventilgehäuse 1 eindringen können, solange der Austauschvorgang stattfindet. Um das defekte Ventil 12 zu entnehmen, muß zuerst der Rastmechanismus 20; 16; 16′; 8 deaktiviert werden. Dies erfolgt durch Anlegen eines hydraulischen Druckes an das erste Befestigungswerkzeug 27 durch eine Öffnung 51 in dem Werkzeuggehäuse 2′ und die Bohrungen 46 in dem Schlüsselgehäuse 34. Dies bewirkt ein Verschieben des Drehkolbens 45, wobei er den Drehmomentstift 43 mitnimmt, welcher infolge seiner Führung innerhalb der sich axial erstreckenden, länglichen Nuten 36 nicht drehen kann (siehe Fig. 10). Dementsprechend verursacht die Anordnung des linear bewegbaren Drehmomentstiftes 43 in den helixförmigen Ausnehmungen 41 des Aufsteckschlüssels 40 eine Drehung des Aufsteck­ schlüssels 40 und der Sperrmutter 20. Die Sperrmutter 20 wird beispielsweise um 90° gedreht, wobei den Rastkugeln 16; 16′ die Möglichkeit gegeben wird, sich nach innen radial zu bewegen, so daß sie aus ihrem Rasteingriff in den Rastbohrungen 8 des Ventilgehäuses 1 entlassen werden. Die Bewegung der Rastkugeln 16; 16′ zwischen einer aktiven und einer inaktiven Position kann am leichtesten durch eine exzentrische Ausbildung der umfangswärtig angeordneten Ausnehmung 20′ erreicht werden, in der sie innerhalb der Sperrmutter 20 aufgenommen sind. Selbstverständlich hindert nichts den Gebrauch eines gänzlich anderen Rastmechanismus.

Nunmehr ist ein Zustand erreicht, bei dem ein einfaches Einstoßen des neuen Ventils 12′ in das Ventilgehäuse 1 bei noch vorhandenem defektem Ventil 12 stattfinden kann, welches darin lediglich durch Reibung zwischen den Dichtungen 23 bis 23′′′ und 49 und der inneren Oberfläche der Ausnehmung des Ventilgehäuses 1 zurückgehalten wird.

Das Eindrücken des neuen Ventils 12′ in das Ventil­ gehäuse 1 findet während einem kontinuierlichen Kolben­ hub unter Anlegung eines hydraulischen Druckes in den Aufnahmeraum 3 durch einen axialen Einlaß 52 in der Endwand 2′′ des Werkzeuggehäuses 2′ statt, so daß der Ausstoßkolben 31 zuerst das defekte Ventil 12 aus dem Ventilgehäuse 1 über das erste Befestigungswerkzeug 27, das neue Ventil 12′ und das zweite Befestigungswerkzeug 27′ ausstößt, wonach das erste Befestigungswerkzeug 27 durch und aus dem Ventilgehäuse 1 über das neue Ventil 12′ und das zweite Befestigungswerkzeug 27′ gepreßt wird und wonach das neue Ventil 12′ unmittelbar darauf folgend in das Ventilgehäuse 1 eingestoßen wird. Hierbei ist die Hublänge des Ausstoßkolbens 31 durch die Kolbenstangenlänge und den Endanschlag 33 so einge­ stellt, daß eine weitere Bewegung des Ausstoßkolbens dann verhindert ist, wenn die Stirnfläche des neuen Ventils 12′ mit den Stirnflächen des Ventilgehäuses 1 fluchten.

Nunmehr ist das neue Ventil 12′ in Arbeitslage in dem Ventilgehäuse 1 und es bleibt nur übrig, dieses gegen ein Herausziehen bzw. Ausstoßen aus dem Ventilgehäuse 1 zu sichern. Zu diesem Zweck wird das zweite Befestigungswerkzeug 27′ aktiviert. Nunmehr nimmt letzteres eine derartige Lage in dem Aufnahmeraum 3 ein, daß es hydraulischen Druck von derselben Öffnung 51 in dem Werkzeuggehäuse 2′ erhalten kann, durch welche hydraulischer Druck zu dem ersten Befestigungswerkzeug 27 während der vorangegangenen Drehaktion eingebracht wurde (als das defekte Ventil 12 gelöst wurde).

Die Zuführung von hydraulischem Druck zu dem zweiten Befestigungswerkzeug 27′ durch die Öffnung 51 in dem Werkzeuggehäuse 2′ bewirkt nun, und zwar zum Zwecke der Festlegung des Ventils 12′ innerhalb des Ventilgehäuses 1 sowohl gegen Drehung als auch gegen ein axiales Verschieben, daß die Sperrmutter 20 beispielsweise um 90° mittels des Aufsteckschlüssels 40 gedreht wird. Die Drehrichtung ist ohne Bedeutung, wichtig ist nur, daß die Rastkugeln 16′ in Eingriff mit den Rastlöchern 8 des Ventilgehäuses 1 gebracht werden.

Eine Anzeige 53 an der Sperrmutter 20 kann anzeigen, daß das neue Ventil 12′ festgelegt worden ist. Hierdurch ist der reguläre Ventilaustausch vollzogen.

Nunmehr werden die Fanghaken 10, 10′ außer Eingriff mit der Umfangsnut 9 des Ventilgehäuses 1 gebracht und das Unterwasserfahrzeug bringt die Werkzeugvorrichtung 2 zurück in eine inaktive Arbeitslage und verläßt den Platz zusammen mit der Werkzeugvorrichtung 2 und dem zweiten Befestigungswerkzeug, welches innerhalb des Aufnahmeraumes 3 der Werkzeugvorrichtung 3 intakt ist. Das zweite Befestigungswerkzeug 27 kann auf dem Meeresboden zusammen mit dem defekten Ventil 12 zurückgelassen werden oder kann alternativ dazu mit Hilfe des Unterwasserfahrzeuges zurück an die Oberfläche gebracht werden.

Infolge des geringen Volumens der Werkzeugvorrichtung 2 und der beiden Ventile 12, 12′ tritt, nachdem die Werk­ zeugvorrichtung 2 in ihrer Position an dem Ventilgehäuse 1 festgelegt worden ist, nicht das Risiko auf, daß eine Kontamination, wie beispielsweise See­ wasser in den Durchlaß 5 während des Austauschvorganges eindringen kann.

Die Dichtungen 23 bis 23′′′ und 49, Fig. 3 und 4, sind so ausgerichtet und ausgelegt, daß Seewasser bzw. Verunreinigungen nicht in den Durchlaß 5 von unten in das Ventil eindringen können, während das Einbringen des neuen Ventils 12′ stattfindet, da die Dichtungen 37 und 54, siehe Fig. 7, verhindern, daß Seewasser in die Werkzeugvorrichtung 2 vor dem Einbringen des Ventils eindringen kann.

Positionszahlenliste

 1 Ventilgehäuse
 1′ Durchgangsbohrung/Ausnehmung
 2 Werkzeugvorrichtung
 2′ Gehäuse
 2′′ Endbereich
 3 Aufnahmeraum
 4 Arbeitskupplung
 5 Durchlaß
 6 Führungsbohrung
 7 Führungsstift
 8 Rastbohrung
 9 Umfangsnut
10 Fanghaken
10′ hakenförmiges Ende
11 Anlenkpunkt
12 Ventil
13 Stützung
14 Dichtungsträger
15 Dichtung
16 Rastkugel
16′ Rastkurbel
17 Kugel
18 Bodeneinsatz
19 stangenförmiger Einsatz
20 Sperrmutter
20′ Ausnehmung
21 Gegenmutter
22 Sperriegel
23 Dichtung/O-Ringe
24 Achse
25 Achse
26 Bohrung
27 1. Befestigungswerkzeug
27′ 2. Befestigungswerkzeug
28 Zylinderbohrung
29 Kolben
30 Druckfeder
31 Ausschubkolben
32 Kolbenstange
33 Endausdehnung
34 Schlüsselgehäuse
35 Bohrung
36 Nut
37 O-Ring
38 Gleitring
39 Zwischenboden
40 Aufsteckschlüssel
40′ Aufnahmeöffnung
41 Ausnehmung
42 Befestigungsnut
43 Drehmomentstift
44 Kolbenstange
45 Drehkolben
46 Bohrung
47 Führungsloch
48 Führungsstift
50 Dichtungsring
51 Öffnung
52 Einlaß
53 Anzeige
54 Dichtung
a Grenzfläche
b Grenzfläche
c Grenzfläche

Claims (12)

1. Werkzeugvorrichtung zum Austauschen eines Gerätes (12) oder einer anderen Einrichtung, welches in seiner Arbeitslage von einem Gerätegehäuse (1) umgeben ist, das in eine Fluidleitung insbesondere an einer kritischen Stelle und/oder an einem schwer zugänglichen Platz, wie beispielsweise unter Wasser und/oder in einer gefahrvollen Umgebung, eingeschal­ tet sein kann, und an dem das Gerät (12) in seiner Arbeitslage gegen Herausziehen bzw. Herausdrücken aus dem Gerätegehäuse (1) gesichert (16′; 8) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugvorrichtung (2) ein Werkzeuggehäuse (2) aufweist, welches einen Aufnahmeraum (3) besitzt, der so geformt und dimensioniert ist, daß er sowohl zumindest die Anordnung eines ersten Befestigungswerkzeuges (27) zum Aufheben der Befestigung des Gerätes (12) an dem Gerätegehäuse (1) und zumindest eines neuen intakten Gerätes (12′), welches eine identische Ausgestaltung wie das Gerät (12) aufweist, welches ersetzt werden soll, als auch zumindest eines zweiten Befestigungswerkzeuges (27′) zum Festlegen des neuen intakten Gerätes (12′) an dem Gerätegehäuse (1) erlaubt, nachdem sich das neue Gerät (12′) in Arbeitslage innerhalb des Gerätegehäuses befindet, und daß die Werkzeugvorrichtung (2) mit einer Schubeinrichtung (31) sowohl zum Ausstoßen des Gerätes (12), welches ersetzt wird, und des ersten Befestigungswerkzeuges (27) als auch zum Eindrücken eines neuen Gerätes (12) in das Gerätegehäuse (1) versehen ist.

2. Werkzeugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schubeinrichtung (31) einen Kolben aufweist und mit einer Kolbenstange (32) versehen ist, welche einen nicht-runden Querschnitt besitzt und in einem entsprechend geformten Loch in einem Endbereich (2′′) des Werkzeuggehäuses (2′) geführt ist, wobei die Kolbenstange (32) einen Endanschlag (33) aufweist, welcher den Hub des Kolbens (31) begrenzt, so daß dieser - wenn der Aufnahmeraum (3) entsprechend mit insbesondere dem zweiten Befesti­ gungswerkzeug (27′) in der innersten Lage, dem neuen Geräte (12′) dazwischen und dem ersten Befestigungs­ werkzeug (27) in der äußersten Lage gefüllt ist - dazu gebracht werden kann, unmittelbar darauf folgend anzuhalten, wenn das neue Gerät (12′) aus dem Aufnahmeraum (3) in das Gerätegehäuse (1) verbracht worden ist.

3. Werkzeugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeuggehäuse (2′) an seiner Umfangsfläche, bevorzugt in Ausnehmungen, zwei oder mehrere Fanghaken (10, 10′) aufweist, welche unter Federdruck (30) in Richtung einer nicht-aktiven Arbeitslage stehen, wobei jeder Fanghaken als ein zweiarmiger Hebel drehbar festge­ legt ist und wobei jeder an einem Ende mit einem Haken (10′) versehen ist, welcher in eine äußere Um­ fangsnut (9) des Gerätegehäuses (1) eingreift und wobei jeder an dem gegenüberliegenden Ende eine hydraulisch/pneumatisch betätigbare Arbeitseinrich­ tung (29) aufweist.

4. Gerätegehäuse zum Austauschen einer Einheit in der Form eines Gerätes (2) oder einer anderen Einrichtung, welches in seiner Arbeitslage von dem Gerätegehäuse (1) umgeben ist, das in einer Fluidleitung insbesondere an einer kritischen Stelle und/oder an einem schwer zugänglichen Platz, wie beispielsweise unter Wasser und/oder innerhalb einer gefahrvollen Umgebung, eingeschaltet sein kann, und an dem das Gerät (12) in seiner Arbeitslage gegen ein Herausziehen bzw. Herausdrücken aus dem Geräte­ gehäuse (1) gesichert (16′; 8) ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse (1), welches bevorzugt einstückig ausgeformt ist, eine durchgehende, im wesentlichen zylindrische Ausnehmung (1′) zur Geräteaufnahme aufweist, welche mit Rasteinrichtungen (8) zum lösbaren Zusammenwirken mit korrespondierender Einrichtung (16′) an dem Gerät (12, 12′) versehen ist, und daß das Gerätegehäuse (1) in Bezug auf die Achse (24) der Ausnehmung mit seitlichen Verbindern bzw. Kupplungen (4) für eine Fluidleitung, insbesondere einer Steuer-/Kontrolleitung versehen ist, wobei die Bohrungen der Kupplungen (4) in Fluidverbindung (5) mit der Ausnehmung (1′) in dem Gerätegehäuse (1) stehen.

5. Instrumentengehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es Nuten, insbesondere eine Umfangsnut (9), aufweist, welche einen nach innen sich verjün­ genden, trapezförmigen Querschnitt besitzt und darüberhinaus so geformt ist, daß sie eine Halteeinrichtung für eine Klemmvorrichtung (10, 10′) an der Werkzeugvorrichtung (2) bildet, welche während des Austauschvorganges benutzt wird, und daß das Gerätegehäuse (1) mit Führungseinrichtungen, be­ vorzugt in der Form von axial ausgerichteten Führungsbohrungen (6) und/oder -stiften zum komplementären Eingreifen von Führungseinrichtungen (7) an dieser Werkzeugvorrichtung (2) versehen ist, wobei die Führungseinrichtungen (7) bevorzugt konisch geformt sind.

6. Befestigungswerkzeug zum Festlegen bzw. Lösen eines Gerätes (12; 12′) an einem Gerätegehäuse gemäß den Ansprüchen 4 bis 5, wobei eine Werkzeugvorrichtung entsprechend den Ansprüchen 1 bis 3 benutzt wird und wobei der Rastmechanismus (16′; 8), welcher ein Ab­ ziehen/Ausstoßen des Gerätes aus dem Gerätegehäuse (1) in Arbeitsposition verhindert, aktiviert bzw. deaktiviert werden kann, um eine Festlegung durch eine relative Drehung, beispielsweise um 90°, der Teile (Gerät 12; 12′ und Gerätegehäuse 1) durchzuführen bzw. aufzuheben, und wobei das Gerät (12; 12′) zu diesem Zweck eine zentrale nicht-runde Arbeitseinrichtung, beispielsweise eine hexagonale Mutter (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungswerkzeug (27; 27′) eine korrespon­ dierende, komplementäre Arbeitseinrichtung bei­ spielsweise in der Form eines Aufsteckschlüssels (40) aufweist, welche zur Drehung um einen bestimmten Winkel, beispielsweise um 90°, geeignet ist, wobei ein Betätigungskolben (45), der mit dem Aufsteckschlüssel (40) bewegungsübertragend ver­ bunden ist, mittels eines hydraulischen/pneumatischen Fluids durch eine Bohrung (46) in dem Mantel (34) des Befestigungswerkzeuges aktiviert wird, wobei die Bohrung mit einer Bohrung (51) in dem Werkzeuggehäuse (2′) übereinstimmt, wenn das Be­ festigungswerkzeug (27; 27′) eine Arbeitslage innerhalb des Laderaumes (3) des Werkzeuggehäuses (2′) einnimmt.

7. Befestigungswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die bewegungsübertragende Ver­ bindung zwischen dem Aufsteckschlüssel (40) und dem Betätigungskolben (45) durch einen lateralen Dreh­ momentstift (43) erzeugt wird, welcher in einer axial sich erstreckenden länglichen Nut (36) in der Wand des Schlüsselgehäuses (34) geführt ist und sich sowohl durch helixförmige Nuten (41), welche in den Aufsteckschlüssel (40) eingeformt sind, als auch durch eine Bohrung in der Kolbenstange (44) des Betätigungskolbens (45) erstreckt.

8. Befestigungswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Innenwandfläche des Schlüsselgehäuses (34) benachbart zu dem freien Ende des Aufsteckschlüssels (40) eine Umfangsnut für einen Dichtungs/O-Ring (54) eingeformt ist.

9. Gerät und Befestigungswerkzeug zum Gebrauch in Ver­ bindung mit der Werkzeugvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und dem Gerätegehäuse nach den Ansprüchen 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Geräte (12; 12′) und Befestigungswerkzeug (27; 27′) im wesentlichen eine übereinstimmende identische äußere Form, Quer­ schnittsform und Größe aufweisen, welche geringfügig geringer ist als die Querschnittsform und Größe der Ausnehmung (1′) des Gerätegehäuses, und daß das Gerät und das Befestigungswerkzeug bevorzugt die gleiche axiale Länge haben, wobei der äußere Mantel mit einer Mehrzahl von Umfangsnuten zur Aufnahme von Dichtungen/O-Ringe (23 bis 23′′′; 37) versehen ist und wobei diese Nuten eine bestimmte übereinstimmende Beabstandung aufweisen.

10. Gerät und Befestigungswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Gerät (12; 12′) und Befestigungswerkzeug (27; 27′) mit gemeinsam zusammenwirkenden axial sich erstreckenden Stif­ ten/Löchern (48/47) in benachbarten Stirnflächen ausgerüstet sind, um eine korrekte Positionierung zueinander zu erhalten.

11. Gerät (12; 12′) nach Anspruch 9 oder 10 mit der nicht-runden Arbeitseinrichtung (21) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitseinrichtung (21) mit einer Anzeige (53) versehen ist, welche anzeigt, ob das Gerät in dem Gerätegehäuse festgelegt oder nicht festgelegt ist.

12. Verfahren zum Austauschen eines Gerätes (12) oder einer anderen Vorrichtung, welches in seiner Arbeitslage von einem Gerätegehäuse (1) umgeben ist, das in eine Fluidleitung insbesondere an einer kritischen Stelle und/oder an einem schwer zugäng­ lichen Platz, wie beispielsweise unter Wasser und/oder in einer gefahrvollen Umgebung eingeschal­ tet sein kann, und an dem das Gerät (12) in seiner Arbeitslage gegen ein Herausziehen bzw. Herausdrücken aus dem Gerätegehäuse (1) gesichert (16′; 8) ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Aus­ tauschvorgang sowohl ein Aufheben der gemeinsamen Verbindung (16′; 8) zwischen dem Gerät (12), welches ausgetauscht wird, und dem Gerätegehäuse (1) mittels eines Lösungs- oder Entriegelungswerkzeuges (27), ein Entfernen des Gerätes (12), welches ersetzt wird, zusammen mit dem Werkzeug (27) aus der Ausnehmung (1′) des Gerätegehäuses (1), unmittelbar folgend ein Einschieben eines neuen Gerätes (12′) in diese Ausnehmung (1′); als auch ein nachfolgendes Festlegen (16′; 8) des neuen Gerätes (12′) an dem Gerätegehäuse (1) mittels eines Befestigungswerkzeuges (27′) umfaßt.