DE60207320T2

DE60207320T2 - Schnellkupplung für die lösbare Verbindung zweier Rohrleitungen und ihre Verwendung

Info

Publication number: DE60207320T2
Application number: DE60207320T
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Lacroix; Andre Pavan
Original assignee: Staubli Faverges SCA
Current assignee: Staubli Faverges SCA
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: FR2822920B1; ATE310201T1; US20020140228A1; ES2249547T3; FR2822920A1; JP2002357291A; EP1248029B1; JP4065705B2; US6814341B2; DE60207320D1; EP1248029A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellkupplung für die lösbare Verbindung von zwei Leitungen.
Sie betrifft insbesondere eine solche Kupplung, die ermöglicht, einen stromaufwärts gelegenen Sauerstoffbehälter mit einer stromabwärts gelegenen Leitung zur Verteilung dieses Gases in Fließ- bzw. Strömungsverbindung zu bringen.
In klassischer Weise umfasst diese Kupplung ein stromaufwärts gelegenes Element, das üblicherweise das Aufnahmeelement dieser Kupplung bildet, das mit dem Behälter dieses Gases verbunden ist, sowie ein stromabwärts gelegenes Element, das üblicherweise das Einsteckelement der Kupplung bildet, das an die Verteilungsleitung angeschlossen ist. Diese zwei stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Elemente sind geeignet, axial ineinander gesteckt zu werden, was dann die Öffnung eines Ventils hervorruft, das in dem Körper des stromaufwärts gelegenen Elements gleitend montiert ist, derart, dass ein freier Durchgang des Fluids sichergestellt wird.
Der weibliche oder Aufnahme-Teil der Schnellkupplung ist mit einer vorgespannten Verriegelung ausgerüstet, die gleitend in dem Körper dieses Aufnahmeelements, transversal zu der Richtung der Verschiebung des Ventils montiert ist. Dieser Körper ist von einem Mittelbereich durchbohrt, der zum Einstecken des Einsteckelements dient und es ist darüber hinaus mindestens eine Dichtung aus Elastomer- oder Kunststoffmaterial vorgesehen, die in der Nähe des Ventils angeordnet ist.
Diese bekannte Schnellkupplung, die insbesondere in der EP-A-0 077 743 beschrieben ist, weist jedoch einen Nachteil auf.
Wenn tatsächlich das transportierte Gas starkem Druck unterworfen ist, wird eine Entzündung der in der Nähe des Ventils des stromaufwärts gelegenen Elements angeordneten Dichtungen erzeugt. Dies ist schädlich für die mechanische Integrität der Kupplung und schadet somit seiner korrekten Anwendung. Zusätzlich ruft die Entzündung der Dichtungen manchmal die Verbrennung der Kupplungsanordnung hervor, was der Ursprung von schweren Unfällen unter Berücksichtigung des Vorhandenseins von Sauerstoff sein kann.
Um diesem Nachteil entgegenzutreten, schlägt die Erfindung vor, eine Schnellkupplung herzustellen, die unter Sicherstellung einer zuverlässigen Verbindung zwischen den zwei Leitungen, die mit ihr verbunden sind, besonders robust, insbesondere hinsichtlich des Widerstands gegen eine Entzündung ist, wie auch immer die Betriebsbedingungen sind, denen diese Kupplung unterworfen ist.
Zu diesem Zweck hat sie eine Schnellkupplung nach dem beigefügten Anspruch 1 zum Gegenstand.
Die Erfindung hat gleichfalls die Verwendung dieser Kupplung für den Transport von Sauerstoff zum Gegenstand.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die lediglich als nicht begrenzende Beispiele angegeben sind und in denen:
die 1 eine Ansicht im Längsschnitt ist, die die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Elemente einer Schnellkupplung, wechselseitig getrennt, entsprechend der Erfindung zeigt; und
die 2 eine Ansicht analog zur 1 ist, die die Elemente der Kupplung der 1 im ineinander gesteckten Zustand zeigt.
Die in den 1 und 2 dargestellte Schnellkupplung umfasst ein stromaufwärts gelegenes Element, das in seiner Gesamtheit durch das Bezugszeichen 2 bezeichnet ist und das das weibliche oder Aufnahme-Element dieser Kupplung bildet. Dieses stromaufwärts gelegene Element ist in klassischer Form an eine nicht dargestellte Anlage angeschlossen, die Sauerstoff bei hohem Druck, beispielsweise benachbart zu 200 bar liefert.
Dieses stromaufwärts gelegene Element 2 umfasst einen rohrförmigen Körper 4, der eine Einfassung oder Umschließung 6 begrenzt, die dazu dient, mit der zuvor erwähnten Sauerstoffanlage in Verbindung gesetzt zu werden. Diese stromaufwärts gelegene Umschließung 6 nimmt eine zusammengesetzte Hülse 8 auf, in der ein Ventil bzw. ein Ventilkörper gleiten kann, wie dies genauer im Folgenden beschrieben wird.
Diese Hülse 8 bildet einen Umfangsrand 10, über den sich hinaus eine Kammer 12 erstreckt. Diese letztere wird über eine einspringende Schulter 14 mit einem zylindrischen Aufnahmeraum 16 in Verbindung gesetzt, dessen Durchmesser oder Querabmessung kleiner ist als der oder die der zuvor erwähnten Kammer 12. Die Wände dieses Aufnahmeraums 16 sind mit Nuten versehen, die zwei torische Dichtungen 18 und 19 aufnehmen, die hintereinander entsprechend der Strömungsrichtung des Gases angeordnet sind.
Außerdem ist der Körper 4 in seinem stromabwärts gelegenen Bereich mit einer Verriegelung 20 ausgerüstet, die gleitend gegen eine Feder 22 montiert ist. Diese Verriegelung erlaubt die lösbare Festlegung eines stromabwärts gelegenen Elements der Kupplung, wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Ein Ventil 24 ist in gleitender Weise in dem Innenvolumen des stromaufwärts gelegenen Elements 2 angeordnet. Es umfasst einen zylindrischen Körper 26, der an einem ersten Ende durch mehrere axiale Finger 28 verlängert wird, die getrennte Durchgänge begrenzen. Ein Endansatz 30, der sich vom Körper 26 entgegengesetzt zu den Fingern 28 erstreckt, kann frei in dem Innenvolumen der Hülse 8 gleiten.
Außerdem ist dieses Ventil mit einer radialen Krone 32 versehen, die Bohrungen 34 aufweist. Eine Feder 36, die mit einem ersten ihrer Enden gegen den Rand 10 in Anschlag kommt, erlaubt, diese Krone 32 gegen die Schulter 14 des stromaufwärts gelegenen Elements 2 zurückzudrücken.
Die Schnellkupplung, die in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst gleichfalls ein stromabwärts gelegenes Element, das ihr Einsteckteil oder männliches Teil der Kupplung bildet. Die Anordnung dieses stromabwärts gelegenen Elements 38, sowie seine Befestigungsart an dem stromaufwärts gelegenen Element 2 mittels der Verriegelung 20 sind von klassischer Art.
Das freie ringförmige Ende dieses stromabwärts gelegenen Elements 38 ist mit dem Bezugszeichen 40 versehen.
In der in der 1 dargestellten Stellung sind die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Elemente 2, 38 nicht miteinander verbunden. In dieser Art wird das Ventil durch die Feder 22 stromabwärts in Bezug auf die Gasströmung gedrückt. In dieser Anordnung stützt sich die Krone 32 gegen die Schulter 14 ab. In dieser Position der 1, genannt Schließstellung, stellt die Dichtung 18 die Dichtigkeit zwischen dem Ventil 24 und dem Körper 4 des stromaufwärts gelegenen Elements 2 sicher.
Der Körper 26 des in dem Aufnahmeraum 16 aufgenommenen Ventils 24 ist gegenüberliegend zu einem Zwischenbereich R angeordnet, der an diesen Aufnahmeraum 16 angrenzt und der sich zwischen der stromaufwärts gelegenen Dichtung 18 und der Schulter 14 befindet.
Dieser Zwischenbereich ist massiv ausgeführt, in dem Sinne, dass er ausreichende Querabmessungen besitzt, damit er aufgrund seiner metallischen Eigenschaften eine wirksame Wärmeverteilung garantiert. Dieser Bereich R besitzt eine Längsabmessung oder eine Länge L, die bedeutsam ist.
Die Querschnitte des Bereichs R und des Körpers 26, die dem jeweiligen Innen- und Außendurchmesser dieser Elemente entsprechen, sind derart, dass diese letzteren einen ringförmigen Zwischenraum mit verringertem Querschnitt bilden, der eine Primärdichtigkeit sicherstellt.
Dieser Zwischenraum, der mit dem Bezugszeichen I versehen ist, besitzt einen geringen Querschnitt, entsprechend dem Spiel zwischen dem Körper 26 und dem gegenüberliegenden Bereich R. Dieses Spiel entspricht den klassischen Bearbeitungstoleranzen und ermöglicht ein leichtes Gleiten des Ventils in seinem Aufnahmeraum.
Im Betrieb erzeugt der Druckanstieg in der Kammer 12 eine starke Temperaturerhöhung. Diese starke Temperaturerhöhung ist dennoch in der Nähe der Dichtungen nicht vorhanden, dank der durch den Zwischenraum I sichergestellten Primärdichtigkeit. Tatsächlich ist die in diesem Intervall I strömende Gasmenge gering und unterliegt einer schnellen Abkühlung, wobei der Zwischenbereich R sowie der Körper 26 in Gegenüberstellung zum Ventil massive Metallbereiche bilden, die eine wirksame Wärmeverteilung ermöglichen.
Als Schlussfolgerung werden die Dichtungen 18 und 19 nur gering erwärmt und es besteht nicht die Gefahr, dass sie sich entzünden.
In der in der 2 dargestellten Stellung sind die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Elemente 2, 38 ineinander gesteckt. In dieser Anordnung finden sich die Finger 28 des Ventils 24 in Abstützung gegen die Stirnwand des ringförmigen Endes 40 des stromabwärts gelegenen Elements 38. Diese Finger 28 sind stromaufwärts zur Schulter 14 gelegen, derart, dass das Gas frei in Richtung des Aufnahmeraums 16 über die Bohrungen 34 und die zwischen diesen Fingern 28 eingearbeiteten Zwischendurchgänge durchströmen kann. In dieser Stellung der 2, genannt Offenstellung, stellt die Dichtung 18 die Dichtigkeit zwischen dem stromabwärts gelegenen Element 38 und dem Körper 4 des stromaufwärts gelegenen Elements 2 sicher.
In der Offenstellung der 2 befindet sich der Zwischenbereich R in Gegenüberstellung zu dem ringförmigen Ende 40 des stromabwärts gelegenen Elements 38. Ihre Querschnitte, die den Durchmessern, jeweils Innendurchmesser dieses Bereichs R und Außendurchmesser dieses Endes 40 entsprechen, sind derart, dass letztere ein ringförmiges Intervall bzw. einen ringförmigen Zwischenraum I' für den Durchgang des Gases bilden. Dieses Intervall I' besitzt einen Querschnitt analog zu dem des zuvor beschriebenen Intervalls I, das durch die Zusammenarbeit des Ventils 24 und dem Bereich R gebildet wird.
Bei starken Erhöhungen des Drucks des Gases in der Kammer 12 ist in dieser Offenstellung des Ventils die daraus entstehende starke Temperaturerhöhung in der Nähe der Dichtungen dank des Zwischenraums I' nicht vorhanden, der eine Primärdichtigkeit sicherstellt. Folglich und analog zu dem, was in der Schließstellung des Ventils gegeben ist unterliegen die Dichtun gen 18 und 19 nicht merkbar einer Erhöhung ihrer Temperatur, so dass keine Gefahr besteht, dass sie sich entzünden.
Es ist vorteilhaft, dass die Länge L des Zwischenbereichs R größer ist als die Länge l der Finger 28. Tatsächlich erlaubt diese Maßnahme, sei es einen Bereich des ringförmigen Endes 40, sei es einen Bereich des Körpers 26 in Gegenüberstellung des Bereichs R zu halten, wie auch immer die axialen Positionen des stromabwärts gelegenen Elements und des Ventils 24 seien. Auf diese Weise existiert ständig bei der Verschiebung des Ventils 24 unter der Wirkung des stromabwärts gelegenen Elements 38 ein ringförmiger Zwischenbereich von geringem Querschnitt, der die Dichtungen 18 und 19 gegen den starken Druckanstieg des Sauerstoffs schützt.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme stromabwärts und stromaufwärts gelegener Elemente, die jeweils die Aufnahme- und Einsteckteile der Kupplung bilden, beschrieben. Sie findet gleichfalls Anwendung bei einer Kupplung, deren stromaufwärts und stromabwärts gelegene Elemente jeweils die Einsteck- und Aufnahmeteile bilden.
Die Erfindung ermöglicht die Realisierung der zuvor erwähnten Ziele. Tatsächlich hat die Anmelderin festgestellt, dass die Entzündungsphänomene, denen die Dichtungen unterworfen sind, hauptsächlich auf starke Druckerhöhungen des Sauerstoffs zurückzuführen sind, der in der Nähe dieser Dichtungen strömt und eine starke Temperatur induziert.
Das Vorhandensein von Primärdichtungszonen I und I' erlaubt eine Verteilung der Energie, die dieses Gas besitzt, sobald es in Kontakt mit den Dichtungen kommt. Somit sind letztere nur in geringstem Maße einer Temperaturerhöhung unterworfen, so dass ihre mechanische Integrität nicht in Frage gestellt wird.

Claims

Schnellkupplung für die lösbare Verbindung von zwei Leitungen, die von Sauerstoff durchströmt werden, umfassend: ein stromaufwärtiges Aufnahmeelement (2), das Mittel zum Anschließen an eine stromaufwärts gelegene Zufuhrleitung des unter Druck stehenden Gases umfasst, und ein stromabwärts gelegenes Einsteckelement (38), die geeignet sind, axial ineinander gesteckt zu werden, wobei die Öffnung eines Ventils (24) hervorgerufen wird, das in einem Körper (4) des stromaufwärtigen Elements montiert ist, wobei das Ventil (24) zwischen einer Offenstellung, in der das stromaufwärtige (2) und das stromabwärtige (38) Element gekuppelt sind, und einer Schließstellung, in der das stromaufwärtige und das stromabwärtige Element getrennt sind, beweglich ist, wobei das stromaufwärtige Element mit mindestens einer Dichtung (18) aus einem Elastomer oder einem Kunststoff versehen ist, das in der Nähe des Ventils angeordnet ist, wobei die oder jede Dichtung (18) in der Schließstellung die Dichtigkeit zwischen dem Ventil (24) und dem Körper (4) des stromaufwärtigen Elements (2) und in der Offenstellung die Dichtigkeit zwischen dem stromabwärtigen Element (38) und dem Körper (4) des stromaufwärtigen Element sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kupplung Mittel (R, 26, 40) zur in der Offen- und Schließstellung gleichzeitigen Bildung von Hauptdichtungszonen (I, I') umfasst, die sich stromauf wärts zu der oder jeder Dichtung (18) erstrecken, wobei diese Zonen (I, I') angepasste Abmessungen besitzen, um eine merkbare Verringerung des Durchflusses des Gases zu induzieren, das in Richtung der oder jeder Dichtung strömt, um die Erwärmung der oder jeder Dichtung zu begrenzen.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen Bereiche (I, I') für den Durchgang des Gases definieren, die eine Längsabmessung (L) aufweisen, die substantiell größer ist als ihre Querabmessung.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildung der Hauptdichtungszone (I) in der Schließstellung ein massives Gebiet (R) des stromaufwärtigen Elementes (2), das direkt stromaufwärts zu der oder jeder Dichtung (18) liegt, sowie einen Körper (26) des Ventils (24) gegenüberstehend zum massiven Gebiet (R) aufweisen.
Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildung der Hauptdichtungszone (I') in der Offenstellung das massive Gebiet (R) sowie ein Ende (40) des stromabwärtigen Elementes (38) umfassen.
Kupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das massive Gebiet (R) einen Aufnahmeraum (16) für das Ventil begrenzt, der mit einer Zone (12) hohen Drucks des Gases in Verbindung gesetzt ist, deren Querabmessungen substantiell größer sind als die der Bereiche (I, I').
Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (16) der Zone (12) hohen Drucks eine Umfangsschulter (14) begrenzen, die geeignet ist, als Anschlag einen Kranz (32) des Ventils (24) aufzunehmen.
Kupplung nach einem Beliebigen der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Dichtung (18) in Wänden des Aufnahmeraums (16) des Ventils angeordnet sind.
Verwendung einer Kupplung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche für den Transport von Sauerstoff.