EP3638939A1 - Coupling for cryogenic liquefied media - Google Patents

Coupling for cryogenic liquefied media

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EP3638939A1
EP3638939A1 EP18722521.4A EP18722521A EP3638939A1 EP 3638939 A1 EP3638939 A1 EP 3638939A1 EP 18722521 A EP18722521 A EP 18722521A EP 3638939 A1 EP3638939 A1 EP 3638939A1
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EP
European Patent Office
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coupling
socket
coupling socket
plug
front portion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18722521.4A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Émilien Frère
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Messer France SAS
Original Assignee
Messer France SAS
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16L27/0808Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
    • F16L27/0812Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings
    • F16L27/082Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with slide bearings having axial sealing
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    • F16L59/14Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/141Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems in which the temperature of the medium is below that of the ambient temperature

Definitions

  • the invention relates to a coupling for cryogenic liquefied media for connecting fluid-carrying lines with a coupling socket and a coupling plug, each of which is equipped with a non-return valve which seals in the decoupled state arranged in the respective coupling part flow-through against the ingress of ambient air, but these automatically when connecting opens, wherein the coupling socket comprises a front portion having means for connecting to the coupling plug and a rear portion having the check valve, and the front portion is fixed, but releasably connected to the rear portion with the application of a predetermined tension.
  • Couplings for connecting lines for cryogenic liquefied media are known. Such couplings are used in particular when stationary tank installations are filled with cryogenic media from a tanker.
  • No. 4,335,747 A1 describes a coupling with a coupling plug and a coupling socket, each of which is equipped with a ball valve arranged at the end and is connected to one another by means of bolts.
  • the coupling process takes place here in the two steps of sealing outwards and connecting the flow devices.
  • separate shut-off valves for the flow lines are required.
  • the ball valves are not vacuum-insulated and the cryogenic liquid released during decoupling leads to the freezing of the ball valves.
  • the clutches described in DE 41 04 71 1 A1 and DE 42 19 912 A1 are constructed.
  • the subject of DE 195 1 6 029 C1 is a coupling for cryogenic liquefied media, are connected to each other in the vacuum-insulated line ends via a coupling plug and a coupling socket.
  • the line ends have on their front sides axially displaceable sealing means, which are displaced in each case by a spring in a position with separate coupling, in which they seal the respective line end against the ingress of ambient air.
  • the sealing means are automatically moved against the force of the spring in their respective opening position.
  • a flow path through the two coupling parts is opened, which is sealed to the outside and is isolated.
  • the coupling parts are screwed by means of a union nut. In this article, icing of the line ends in the decoupled state is avoided as well as icing of the coupling during operation.
  • US 2006/278839 A1 comprises a coupling for fluid media with a coupling plug and a coupling socket.
  • the coupling socket is in turn separated into two parts, which are interconnected by means of a clamping ring.
  • the clamping ring has one or more predetermined breaking points at which the coupling socket is separated into two parts in the application. Simultaneously with the breakage of the coupling socket, the flow connection in the coupling plug is automatically interrupted.
  • the known couplings have the disadvantage that they are insufficiently secured in a strong tensile stress due to a fault, such as after completion of a refueling operation from a tanker, the clutch was accidentally not solved and the tanker is moved with the line connected. In these cases, it may cause breakage of the coupling and / or pipe or hose pieces of the line and thus to an uncontrolled leakage of cryogenic liquid.
  • the lines can be secured by separate check valves, but these lead to an additional flow resistance, which reduces the flow of the cryogenic medium and increases the refueling duration.
  • a coupling for cryogenic liquefied media for connecting fluid-carrying lines is known, with a coupling socket and a coupling plug, which are each equipped with a check valve.
  • the check valves bring each other in the open position, thus allowing a flow of the cryogenic medium.
  • the coupling socket comprises a front portion to be connected to the coupling plug and a rear portion having the check valve, wherein the front portion is fixedly connected to the rear portion in the normal operating state by means of a permanent magnet.
  • a tensile force exceeding the holding force of the permanent magnet is exceeded, the part of the coupling socket from each other, at the same time, the check valves automatically move to their closed position.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a coupling for cryogenic media, which provides effective protection against tearing of the line and at the same time allows fast refueling and is easy to handle even in the design for high tensile stresses.
  • the coupling according to the invention has a three-part construction due to the separability of the front and rear sections of the coupling socket. Front and rear portions of the coupling socket are formed so that they separate from each other at a predetermined tension, whereupon the check valves in coupling socket and coupling plug move automatically into their respective closed position. This is inventively achieved in that the front and the rear portion of the coupling socket are firmly connected to each other with connecting means which have a predetermined breaking point.
  • the connecting means connect the sections directly to one another and are selected such that the axial limit stress at which the predetermined breaking point breaks corresponds to the required maximum tensile stress. With the destruction of the connecting means separate the sections of Coupling box from each other and the check valves automatically go to their closed position. The uncontrolled outflow of cryogenic medium is effectively prevented in this way.
  • the limit value of the tensile stress above which the front section separates from the rear section of the coupling socket as intended is chosen according to the circumstances, in particular it must be lower than the tensile strength of the other components of the clutch or its associated line, but sufficiently large, to be able to withstand usual loads occurring during a normal refueling operation.
  • the coupling according to the invention is particularly suitable for establishing a flow connection between two lines for liquid nitrogen or for another cryogenic liquefied gas, such as liquefied noble gas or natural gas.
  • the coupling according to the invention is suitable as a quick coupling for refueling a equipped with a reservoir for a cryogenic liquefied medium refrigerated vehicle from a stationary storage tank, as they allow due to their simple and low flow resistance structure having a fast and straightforward connecting the lines and rapid refueling , yet provides high protection against uncontrolled leakage of cryogenic liquid.
  • the present invention Compared to the connection with a permanent magnet, the present invention has the advantage that even couplings with a high required tensile stress after the occurrence of an application, in which therefore the two sections of the coupling socket were solved because of exceeding the maximum tensile stress from each other, can be easily reassembled , In this case, only the remainders of the broken fasteners are to be removed and replaced by new connecting means.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the front portion is connected to the rear portion by means of screws, each having a predetermined breaking point.
  • the screws are passed through holes in a flange of a portion of the coupling socket and screwed into a bore provided with an internal thread in a flange of the other portion of the coupling socket.
  • special screws are used, which have a predetermined breaking point, for example, a section with a reduced throughput. Knife on which the screws tear when applying a predetermined maximum axial tensile stress (limit load).
  • a plurality of screws for example, three to eight screws, arranged at uniform angular intervals rotationally symmetrical in the two flanges.
  • the means for connecting the front section of the coupling socket to the coupling plug preferably include a bayonet closure or a screw closure, for example a cap nut, which is pulled onto a thread which is externally attached to the coupling plug or the front section. In this way, the front portion of the coupling socket and coupling plug remain firmly connected even after detachment of the rear portion.
  • the check valve of the coupling stretcher and the check valve of the coupling socket is preferably each equipped with an axially displaceable closing body, for example in the form of a plate or a ball, against the action of a restoring force of the flow-through opening of the respective coupling part sealing closed state in an opening the flow opening opening state is displaceable.
  • the closing elements are designed such that they mutually shift when connecting the coupling parts in their respective opening state and thereby release a flow path between the lines which are interconnected by the coupling.
  • a sealing element is arranged at the front portion and / or the rear portion of the coupling socket, for example, a sealing ring, which ensures the gas-tightness of the coupling connection.
  • the sealing ring is preferably formed temperature-resistant and made of PTFE, for example.
  • This protective shield is, for example, a sleeve of metal or plastic arranged concentrically around the connecting elements of the coupling socket to the coupling plug, which separates the connecting elements, for example in the event that the parts of the coupling socket separate during an emergency release and the coupling socket drops to the floor, protected against damage or contamination, so that a rapid reconnection of coupling socket and coupling plug is possible.
  • a likewise advantageous embodiment of the invention is characterized in that the coupling socket is rotatably connected to a conduit for a cryogenic medium.
  • the invention takes into account the fact that, although lines for cryogenic media usually have a certain flexibility, but are difficult to turn in itself. Since a rotation of coupling socket and coupling plug is inevitable at least in a bayonet connection, the rotatable arrangement facilitates the handling of the coupling. For example, a fixed, for example, by welding, soldering or screwing, connected to a line for the cryogenic medium connection sleeve rotatably received in the housing of the coupling socket or the coupling plug.
  • Fig. 2 the assembled coupling socket and the coupling plug of
  • FIG. 3 The coupling of FIG. 1 and FIG. 2 in the closed state
  • Fig. 4 The coupling of Fig. 1 to 3 after a tearing protection triggering
  • FIG. 5 A coupling according to the invention in another embodiment.
  • the coupling shown in Fig. 1 to 4 designed as a quick coupling has a coupling socket 10 with a front portion 1 1 and a connectable with this rear portion 12.
  • the equipped with a connecting piece 13 for connecting to a line, not shown here for a cryogenic medium, such as a liquid nitrogen line, equipped rear section 12 has a housing 14, in the interior of which a check valve 15 is arranged.
  • the non-return valve 15 comprises a closure body 16 with a closing plate 17 which, when the coupling is open, frictionally seals a mouth 18 of the rear portion 12 under the action of a compression spring 21 in a gas-tight manner.
  • the compression spring 21 extends radially on the outside of the closure body 1 6 between the closing plate 17 and a fixedly mounted in the interior of the housing 14 valve seat 19 which has a central bore 20 through which the closure body 1 6 is guided axially movable limited.
  • a flange 22nd At the opposite end of the connecting piece 13 of the housing 14 is for connection to the front portion 1 1, a flange 22nd
  • the front section 1 1 of the coupling socket 10 comprises a housing 24 which, at its end facing the rear section 12, has a flange 26 equipped with a PTFE sealing ring 25, which is welded, for example, to the housing 24.
  • On the front part of the front portion 1 1 connecting elements for fixed, but releasable connection to a coupling connector 30 of the coupling are arranged; In the exemplary embodiment, these are slots 28, 29 of a bayonet closure.
  • Another, arranged in the interior of the front portion 1 1 sealing ring 31 made of PTFE is used to ensure the gas-tightness after making a connection with the coupling connector 30.
  • the coupling socket 10 composed of coupling socket 10 and coupling plug 30 is shown in FIG.
  • the coupling plug 30 shown in Fig. 2 comprises a housing 37, which is equipped for producing a fixed, but releasable plug-in rotary connection with the coupling socket 10 with buttons 38, 39, which correspond to the slots 28, 29.
  • a check valve 40 is disposed in the interior of the coupling plug 30.
  • the check valve 40 is similar to the check valve 15 of the coupling socket 10 constructed and includes a closure body 41 with a closing plate 42 which closes in the state shown in Fig. 2, an orifice 43 of the coupling plug 30 under the action of a compression spring 46 frictionally gas-tight.
  • the compression spring 46 extends radially on the outside of the closure body 41 between closing plate 42 and a valve seat 44 fixedly mounted in the housing 37, which is equipped with a central bore 45, through which the closure body is guided axially limited movement. Furthermore, the housing 37 has a connecting piece 48 for connection to a line, not shown here, for a cryogenic medium.
  • Fig. 3 the coupling is shown in the intended coupled state.
  • the buttons 38, 39 of the bayonet lock engage with the corresponding slots 28, 29 and thus establish a firm connection between the coupling parts 10, 30.
  • other types for mating and connecting the coupling socket and the coupling plug are also within the scope of the invention, such as, for example, the connection described in more detail in DE 195 1 6 029 C1 by means of a union nut.
  • the closing plates 17, 42 are equipped with plungers 50, 51, which are pressed against each other during mating of coupling socket 10 and coupling plug 30 and, as indicated in Fig.
  • a clutch is shown after the occurrence of a tearing protection triggering event.
  • an anti-tearing event here is understood an event in which an axial tensile force acts on the coupling, which is greater than the tensile strength of the predetermined breaking points 35 of the screws 33.
  • the screws 33 are destroyed and the rear portion 12 of The coupling socket 10 separates from the front section 11, which is still fixedly connected to the coupling plug 30 by the bayonet closure, whereby the contact between the plungers 50, 51 of the closing bodies 16, 41 of the check valves 15, 40 is lost and the check valves 15, 40 automatically move to their closed position under the action of the compression springs 21, 46 (as indicated by arrows in Fig.
  • FIG. 5 differs from the clutch shown in FIGS. 1 to 4 only by additional elements on the coupling socket 56.
  • the coupling plug 30 is identical and therefore provided with the same reference numeral.
  • elements of the Coupling socket 56 which are the same effect to elements of the coupling socket 10, marked with the same reference numerals.
  • the coupling socket 56 is equipped with a protective shield 57 in the form of a sleeve which extends concentrically around the front portion 1 1 of the coupling socket 56 to protect the parts of the housing 24 of the front portion 1 1 in the case of mechanical effects, for example, in a fall of the Coupling socket 56 after an emergency opening of the coupling.
  • the shield 57 prevents damage to the front portion 1 1, allowing the rapid restoration of the coupling connection after an emergency opening.
  • the coupling socket 10 is connected to a line, not shown here, for a cryogenic medium, for example by welding or by a threaded connection.
  • a line not shown here
  • customary conduits for cryogenic medium are usually flexible, they are difficult to twist in themselves.
  • the bayonet connection shown here requires a quarter turn of the two coupling parts 10, 30 against each other, the coupling socket 56 - instead of a fixedly mounted on the housing or designed in one piece with this connecting piece 13 of the coupling of Figs. 1 to 4 - equipped with a connection piece 59 which is rotatably mounted on a housing 60 of the coupling socket 56.
  • the preferred solid, such as by welding, with a line not shown here for a cryogenic medium connected connecting piece 59 has a circumferential projection 61, with which the connecting piece of the coupling plug 30 opposite end face 62 of the housing 60 is supported.
  • a sealing ring 63 made of PTFE is provided in a groove of the end face 62.

Abstract

The invention relates to a coupling for cryogenic liquefied media, said coupling comprising a coupling socket (10) and a coupling connector (30), which can be connected thereto, each being equipped with a non-return valve (15, 40). According to the invention, the coupling socket (10) comprises a front section (11), having means for connecting to the coupling connector (30), and a rear section (12), having the non-return valve (15). According to the invention, the front section (11) is connected to the rear section (12) by means of screws (33) having predetermined breaking points, which break upon exceeding a specified tensile stress. According to the invention, the sections (11, 12) separate from each other and the non-return valves (15, 40) automatically move to the closed position.

Description

Kupplung für tiefkalte verflüssigte Medien  Clutch for cryogenic liquefied media
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für tiefkalte verflüssigte Medien zum Verbinden fluidführender Leitungen mit einer Kupplungsdose und einem Kupplungsstecker, die jeweils mit einem Rückschlag ventilausgerüstet sind, das im entkuppelten Zustand eine im jeweiligen Kupplungsteil angeordnete Durchströmöffnung gegen das Eindringen von Umgebungsluft abdichtet, diese jedoch beim Verbinden selbsttätig öffnet, wobei die Kupplungsdose einen mit Mitteln zum Verbinden mit dem Kupplungsstecker aufweisenden Vorderabschnitt und einen das Rückschlagventil aufweisenden Hinterabschnitt umfasst, und der Vorderabschnitt fest, jedoch unter Aufbietung einer vorgegebenen Zugspannung lösbar mit dem Hinterabschnitt verbunden ist. The invention relates to a coupling for cryogenic liquefied media for connecting fluid-carrying lines with a coupling socket and a coupling plug, each of which is equipped with a non-return valve which seals in the decoupled state arranged in the respective coupling part flow-through against the ingress of ambient air, but these automatically when connecting opens, wherein the coupling socket comprises a front portion having means for connecting to the coupling plug and a rear portion having the check valve, and the front portion is fixed, but releasably connected to the rear portion with the application of a predetermined tension.
Kupplungen zum Verbinden von Leitungen für tiefkalt verflüssigte Medien sind bekannt. Derartige Kupplungen kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn ortsfeste Tankanlagen mit kryogenen Medien aus einem Tankfahrzeug betankt werden. Couplings for connecting lines for cryogenic liquefied media are known. Such couplings are used in particular when stationary tank installations are filled with cryogenic media from a tanker.
In der US 4,335,747 A1 wird eine Kupplung mit Kupplungsstecker und Kupplungsdose beschrieben, die jeweils mit einem stirnseitig angeordneten Kugelhahn ausgerüstet sind und mittels Bolzen miteinander verbunden werden. Der Kupplungsvorgang erfolgt hierbei in den zwei Arbeitsschritten Abdichten nach außen und Verbinden der Durchflusseinrichtungen. Dabei sind jedoch separate Absperrventile für die Durchflussleitungen erforderlich. Hinzu kommt, dass die Kugelhähne nicht vakuumisoliert sind und beim Entkoppeln austretende kryogenen Flüssigkeit zum Einfrieren der Kugelhähne führt. Nach ähnlichem Prinzip wie der Gegenstand der US 4,335,747 A1 sind die in DE 41 04 71 1 A1 und der DE 42 19 912 A1 beschriebenen Kupplungen aufgebaut. No. 4,335,747 A1 describes a coupling with a coupling plug and a coupling socket, each of which is equipped with a ball valve arranged at the end and is connected to one another by means of bolts. The coupling process takes place here in the two steps of sealing outwards and connecting the flow devices. However, separate shut-off valves for the flow lines are required. In addition, the ball valves are not vacuum-insulated and the cryogenic liquid released during decoupling leads to the freezing of the ball valves. According to a similar principle as the subject of US 4,335,747 A1, the clutches described in DE 41 04 71 1 A1 and DE 42 19 912 A1 are constructed.
Gegenstand der DE 195 1 6 029 C1 ist eine Kupplung für tiefkalte verflüssigte Medien, bei der vakuumisolierte Leitungsenden über einen Kupplungsstecker und eine Kupplungsdose miteinander verbunden werden. Die Leitungsenden weisen an ihren Stirnseiten axial verschiebbare Dichtmittel auf, die bei getrennter Kupplung jeweils durch eine Feder in eine Position verschoben werden, bei der sie das jeweilige Leitungsende gegen das Eindringen von Umgebungsluft abdichten. Beim Einführen des Kupplungssteckers in die Kupplungsdose werden die Dichtmittel selbsttätig gegen die Kraft der Feder in ihre jeweilige Öffnungsposition verschoben. Dadurch wird ein Strömungsweg durch die beiden Kupplungsteile geöffnet, der nach außen abgedichtet und isoliert ist. Um eine dauerhafte Verbindung zu schaffen, werden die Kupplungsteile mittels einer Überwurfmutter verschraubt. Bei diesem Gegenstand wird ein Vereisen der Leitungsenden im entkoppelten Zustand ebenso vermieden wie ein Vereisen der Kupplung während des Betriebes. The subject of DE 195 1 6 029 C1 is a coupling for cryogenic liquefied media, are connected to each other in the vacuum-insulated line ends via a coupling plug and a coupling socket. The line ends have on their front sides axially displaceable sealing means, which are displaced in each case by a spring in a position with separate coupling, in which they seal the respective line end against the ingress of ambient air. When inserting the coupling plug into the coupling socket, the sealing means are automatically moved against the force of the spring in their respective opening position. As a result, a flow path through the two coupling parts is opened, which is sealed to the outside and is isolated. To create a permanent connection, the coupling parts are screwed by means of a union nut. In this article, icing of the line ends in the decoupled state is avoided as well as icing of the coupling during operation.
Der Gegenstand der US 2006/278839 A1 umfasst eine Kupplung für fluide Medien mit einem Kupplungsstecker und einer Kupplungsdose. Die Kupplungsdose ist ihrerseits in zwei Teile getrennt, die mittels eines Spannrings miteinander verbunden sind. Der Spannring weist ein oder mehrere Sollbruchstellen auf, an denen im Einsatzfall die Kupplungsdose in zwei Teile getrennt wird. Gleichzeitig mit dem Zerbrechen der Kupplungsdose wird die Strömungsverbindung im Kupplungsstecker automatisch unterbrochen. The subject matter of US 2006/278839 A1 comprises a coupling for fluid media with a coupling plug and a coupling socket. The coupling socket is in turn separated into two parts, which are interconnected by means of a clamping ring. The clamping ring has one or more predetermined breaking points at which the coupling socket is separated into two parts in the application. Simultaneously with the breakage of the coupling socket, the flow connection in the coupling plug is automatically interrupted.
Die bekannten Kupplungen haben den Nachteil, dass sie bei einer starken Zugbeanspruchung infolge eines Fehlverhaltens nur unzureichend gesichert sind, etwa, wenn nach Beendigung eines Betankungsvorgangs aus einem Tankfahrzeug die Kupplung versehentlich nicht gelöst wurde und das Tankfahrzeug bei angeschlossener Leitung bewegt wird. In diesen Fällen kann es zum Bruch der Kupplung und/oder von Rohr oder Schlauchstücken der Leitung kommen und damit zu einem unkontrollierten Austritt kryogener Flüssigkeit. Zwar können die Leitungen durch separate Rückschlagventile abgesichert werden, diese führen jedoch zu einem zusätzlichen Strömungswiderstand, der den Durchfluss des kryogenen Mediums reduziert und die Betankungsdau- er vergrößert. The known couplings have the disadvantage that they are insufficiently secured in a strong tensile stress due to a fault, such as after completion of a refueling operation from a tanker, the clutch was accidentally not solved and the tanker is moved with the line connected. In these cases, it may cause breakage of the coupling and / or pipe or hose pieces of the line and thus to an uncontrolled leakage of cryogenic liquid. Although the lines can be secured by separate check valves, but these lead to an additional flow resistance, which reduces the flow of the cryogenic medium and increases the refueling duration.
Aus der EP 2 781 818 A1 ist eine Kupplung für tiefkalte verflüssigte Medien zum Verbinden fluidführender Leitungen bekannt, mit einer Kupplungsdose und einen Kupplungsstecker, die jeweils mit einem Rückschlagventil ausgerüstet sind. Beim Verbinden von Kupplungsstecker und Kupplungsdose bringen sich die Rückschlagventile gegenseitig in Öffnungsposition und ermöglichen so einen Durchfluss des kryogenen Mediums. Die Kupplungsdose umfasst einen mit dem Kupplungsstecker zu verbindenden Vorderabschnitt und einen das Rückschlagventil aufweisenden Hinterabschnitt, wobei der Vorderabschnitt im normalen Betriebszustand mittels eines Permanentmagneten fest mit dem Hinterabschnitt verbunden ist. Bei Überschreiten einer die Haltekraft des Permanentmagneten übersteigenden Zugspannung lösen sich die bei- den Teil der Kupplungsdose voneinander, zugleich bewegen sich die Rückschlagventile selbsttätig in ihre Schließposition. From EP 2 781 818 A1 a coupling for cryogenic liquefied media for connecting fluid-carrying lines is known, with a coupling socket and a coupling plug, which are each equipped with a check valve. When connecting the coupling plug and coupling socket, the check valves bring each other in the open position, thus allowing a flow of the cryogenic medium. The coupling socket comprises a front portion to be connected to the coupling plug and a rear portion having the check valve, wherein the front portion is fixedly connected to the rear portion in the normal operating state by means of a permanent magnet. When a tensile force exceeding the holding force of the permanent magnet is exceeded, the the part of the coupling socket from each other, at the same time, the check valves automatically move to their closed position.
Bei diesem Gegenstand werden bei einer Notabtrennung die Teile der Kupplung zerstörungsfrei voneinander getrennt und können im Anschluss problemlos wieder zusammengefügt werden. Allerdings ist dieses System nur bei Sicherungen gegen vergleichsweise schwache Zugspannungen geeignet; die Handhabung von Permanentmagneten, die auf eine hohe Zugspannung ausgelegt sind und eine dementsprechend starke Haltekraft besitzen, erweist sich insbesondere bei der Wiederbefestigung der Kupplungsteile als sehr schwierig. Zudem kann das von einem derart starken Permanentmagnet ausgehendes Magnetfeld elektronische Systeme in der Umgebung stören. In the case of an emergency separation, the parts of the coupling are non-destructively separated from each other and can be easily reassembled afterwards. However, this system is only suitable for securing against comparatively weak tensile stresses; the handling of permanent magnets, which are designed for a high tensile stress and have a correspondingly strong holding force, proves to be very difficult especially in the re-attachment of the coupling parts. In addition, the magnetic field emanating from such a strong permanent magnet can disturb electronic systems in the environment.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für kryogene Medien zu schaffen, die einen wirkungsvollen Schutz gegen das Abreißen der Leitung bietet und zugleich eine schnelle Betankung ermöglicht und die auch bei der Auslegung für hohe Zugspannungen problemlos zu handhaben ist. The invention is therefore an object of the invention to provide a coupling for cryogenic media, which provides effective protection against tearing of the line and at the same time allows fast refueling and is easy to handle even in the design for high tensile stresses.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Kupplung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved with a coupling with the features listed in claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Im Unterschied zu Kupplungen nach dem Stande der Technik, die aus zwei fest miteinander verbindbaren Kupplungsteilen, nämlich Kupplungsdose und Kupplungsstek- ker aufgebaut sind, besitzt die erfindungsgemäße Kupplung durch die Trennbarkeit von Vorder- und Hinterabschnitt der Kupplungsdose einen dreiteiligen Aufbau. Vorder- und Hinterabschnitt der Kupplungsdose sind so ausgebildet, dass sie sich bei einer vorgegebenen Zugspannung voneinander trennen, woraufhin sich die Rückschlagventile in Kupplungsdose und Kupplungsstecker selbsttätig in ihre jeweilige Schließposition bewegen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Vorder- und der Hinterabschnitt der Kupplungsdose miteinander jeweils mit Verbindungsmitteln fest verbunden sind, die eine Sollbruchstelle aufweisen. Die Verbindungsmittel verbinden die Abschnitte direkt miteinander und sind so gewählt, dass die axiale Grenzspannung, bei der die Sollbruchstelle reißt, der geforderten maximalen Zugspannung entspricht. Mit der Zerstörung der Verbindungsmittel trennen sich die Abschnitte der Kupplungsdose voneinander und die Rückschlagventile gehen automatisch in ihre Schließposition. Das unkontrollierte Ausströmen von kryogenem Medium wird auf diese Weise wirkungsvoll verhindert. Der Grenzwert der Zugspannung, oberhalb dessen sich der Vorderabschnitt vom Hinterabschnitt der Kupplungsdose bestimmungsgemäß trennt, wird dabei den Umständen entsprechend gewählt, insbesondere muss er niedriger sein, als die Zugfestigkeit der übrigen Komponenten der Kupplung bzw. der mit ihr verbundenen Leitung, jedoch hinreichend groß, um üblichen, während eines normalen Tankvorgangs auftretenden Belastungen widerstehen zu können. Die erfindungsgemäße Kupplung ist besonders geeignet zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen zwei Leitungen für Flüssigstickstoff oder für ein anderes tiefkalt verflüssigtes Gas, wie beispielsweise verflüssigtes Edelgas oder Erdgas. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Kupplung als Schnellkupplung für die Betankung eines mit einem Vorratsbehälter für ein tiefkalt verflüssigtes Medium ausgerüstetes Kühlfahrzeug aus einem ortsfesten Vorratstank, da sie aufgrund ihres einfachen und nur geringe Strömungswiderstände aufweisenden Aufbaus ein schnelles und unkompliziertes Verbinden der Leitungen sowie eine rasche Betankung ermöglich, und dennoch einen hohen Schutz gegen einen unkontrollierten Austritt von kryogener Flüssigkeit bietet. In contrast to prior art clutches, which are constructed of two coupling parts which can be firmly connected to one another, namely coupling socket and coupling plug, the coupling according to the invention has a three-part construction due to the separability of the front and rear sections of the coupling socket. Front and rear portions of the coupling socket are formed so that they separate from each other at a predetermined tension, whereupon the check valves in coupling socket and coupling plug move automatically into their respective closed position. This is inventively achieved in that the front and the rear portion of the coupling socket are firmly connected to each other with connecting means which have a predetermined breaking point. The connecting means connect the sections directly to one another and are selected such that the axial limit stress at which the predetermined breaking point breaks corresponds to the required maximum tensile stress. With the destruction of the connecting means separate the sections of Coupling box from each other and the check valves automatically go to their closed position. The uncontrolled outflow of cryogenic medium is effectively prevented in this way. The limit value of the tensile stress above which the front section separates from the rear section of the coupling socket as intended, is chosen according to the circumstances, in particular it must be lower than the tensile strength of the other components of the clutch or its associated line, but sufficiently large, to be able to withstand usual loads occurring during a normal refueling operation. The coupling according to the invention is particularly suitable for establishing a flow connection between two lines for liquid nitrogen or for another cryogenic liquefied gas, such as liquefied noble gas or natural gas. In particular, the coupling according to the invention is suitable as a quick coupling for refueling a equipped with a reservoir for a cryogenic liquefied medium refrigerated vehicle from a stationary storage tank, as they allow due to their simple and low flow resistance structure having a fast and straightforward connecting the lines and rapid refueling , yet provides high protection against uncontrolled leakage of cryogenic liquid.
Gegenüber der Verbindung mit einem Permanentmagneten hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass auch Kupplungen mit einer hohen geforderten Zugspannung nach dem Eintreten eines Einsatzfalles, bei dem also die beiden Abschnitte der Kupplungsdose aufgrund des Überschreitens der maximalen Zugspannung voneinander gelöst wurden, problemlos wieder zusammengefügt werden können. In diesem Fall sind lediglich die Reste der gebrochenen Verbindungsmittel zu entfernen und durch neue Verbindungsmittel zu ersetzen. Compared to the connection with a permanent magnet, the present invention has the advantage that even couplings with a high required tensile stress after the occurrence of an application, in which therefore the two sections of the coupling socket were solved because of exceeding the maximum tensile stress from each other, can be easily reassembled , In this case, only the remainders of the broken fasteners are to be removed and replaced by new connecting means.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Vorderabschnitt mit dem Hinterabschnitt mittels Schrauben verbunden ist, die jeweils eine Sollbruchstelle aufweisen. Die Schrauben sind durch Bohrungen in einem Flansch eines Abschnitts der Kupplungsdose hindurchgeführt und in einer mit einem Innengewinde ausgerüsteten Bohrung in einem Flansch des anderen Abschnitts der Kupplungsdose eingeschraubt. Als bevorzugte Verbindungsmittel zwischen den beiden Abschnitten der Kupplungsdose kommen also spezielle Schrauben zum Einsatz, die eine Sollbruchstelle aufweisen, beispielsweise ein Abschnitt mit einer reduzierten Durch- messer, an der die Schrauben bei Anlegen einer vorgegebenen maximalen axialen Zugspannung (Grenzbelastung) reißen. Bevorzugt werden eine Mehrzahl an Schrauben, beispielsweise drei bis acht Schrauben, in gleichmäßigen Winkelabständen drehsymmetrisch in den beiden Flanschen angeordnet. Diese Ausgestaltung weist den besonderen Vorteil auf, dass bei Änderung der Anforderungen an die maximale Zugfestigkeit die Schrauben problemlos ausgetauscht und durch Schrauben mit einer entsprechend anderen Grenzbelastung ersetzt werden können. A particularly preferred embodiment of the invention provides that the front portion is connected to the rear portion by means of screws, each having a predetermined breaking point. The screws are passed through holes in a flange of a portion of the coupling socket and screwed into a bore provided with an internal thread in a flange of the other portion of the coupling socket. As a preferred connection means between the two sections of the coupling socket so special screws are used, which have a predetermined breaking point, for example, a section with a reduced throughput. Knife on which the screws tear when applying a predetermined maximum axial tensile stress (limit load). Preferably, a plurality of screws, for example, three to eight screws, arranged at uniform angular intervals rotationally symmetrical in the two flanges. This embodiment has the particular advantage that when changing the requirements of the maximum tensile strength, the screws can be easily replaced and replaced by screws with a correspondingly different limit load.
Bevorzugt umfassen die Mittel zum Verbinden des Vorderabschnitts der Kupplungsdose mit dem Kupplungsstecker einen Bajonettverschluss oder einen Schraubver- schluss, beispielsweise eine Überwurfmutter, die auf ein am Kupplungsstecker oder dem Vorderabschnitt außenseitig angebrachtes Gewinde gezogen wird. Auf diese Weise bleiben Vorderabschnitt der Kupplungsdose und Kupplungsstecker auch nach Ablösen des Hinterabschnitts fest miteinander verbunden. The means for connecting the front section of the coupling socket to the coupling plug preferably include a bayonet closure or a screw closure, for example a cap nut, which is pulled onto a thread which is externally attached to the coupling plug or the front section. In this way, the front portion of the coupling socket and coupling plug remain firmly connected even after detachment of the rear portion.
Das Rückschlagventil des Kupplungsstreckers und das Rückschlagventil der Kupplungsdose ist bevorzugt jeweils mit einem axial verschiebbaren Schließkörper, beispielsweise in Form eines Tellers oder einer Kugel, ausgerüstet, der gegen die Wirkung einer Rückstellkraft von einem die Durchströmöffnung des jeweiligen Kupplungsteil abdichtenden Schließzustand in einen die Durchströmöffnung freigebenden Öffnungszustand verschiebbar ist. Dabei sind die Schließelemente derart ausgestaltet, dass sie sich beim Verbinden der Kupplungsteile gegenseitig in ihren jeweiligen Öffnungszustand verschieben und dabei einen Strömungsweg zwischen den Leitungen, die durch die Kupplung miteinander verbunden sind, freigeben. Beim Trennen der Kupplungsdose vom Kupplungsstecker, aber auch beim Trennen des Hinterabschnitts vom Vorderabschnitt der Kupplungsdose, bewegen sich die Schließkörper dagegen selbsttätig in ihren jeweiligen Schließzustand und sperren damit die Durchströmöffnungen beider Kupplungsteile ab. The check valve of the coupling stretcher and the check valve of the coupling socket is preferably each equipped with an axially displaceable closing body, for example in the form of a plate or a ball, against the action of a restoring force of the flow-through opening of the respective coupling part sealing closed state in an opening the flow opening opening state is displaceable. In this case, the closing elements are designed such that they mutually shift when connecting the coupling parts in their respective opening state and thereby release a flow path between the lines which are interconnected by the coupling. When separating the coupling socket from the coupling plug, but also when separating the rear portion of the front portion of the coupling socket, the closing body on the other hand move automatically in their respective closed state and thus block the flow openings of the two coupling parts.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn am Vorderabschnitt und/oder dem Hinterabschnitt der Kupplungsdose ein Dichtelement angeordnet ist, beispielsweise ein Dichtring, der die Gasdichtigkeit der Kupplungsverbindung gewährleistet. Der Dichtring ist bevorzugt temperaturfest ausgebildet und beispielsweise aus PTFE gefertigt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Vorderabschnitt der Kupplungsdose mit einem Schutzschild zum Schutz der Kupplungsdose vor mechanischen Einwirkungen ausgerüstet ist. Bei diesem Schutzschild handelt es sich beispielsweise um ein konzentrisch um die Verbindungselemente der Kupplungsdose zum Kupplungsstecker angeordnete Manschette aus Metall oder Kunststoff, die die Verbindungselemente beispielsweise in dem Fall, dass sich die Teile der Kupplungsdose bei einer Notauslösung voneinander trennen und die Kupplungsdose zu Boden fällt, gegen eine Beschädigung oder Verschmutzung absichert, sodass eine rasche Wiederverbindung von Kupplungsdose und Kupplungsstecker möglich ist. It is particularly useful if a sealing element is arranged at the front portion and / or the rear portion of the coupling socket, for example, a sealing ring, which ensures the gas-tightness of the coupling connection. The sealing ring is preferably formed temperature-resistant and made of PTFE, for example. An advantageous embodiment of the invention provides that the front portion of the coupling socket is equipped with a protective shield to protect the coupling socket against mechanical effects. This protective shield is, for example, a sleeve of metal or plastic arranged concentrically around the connecting elements of the coupling socket to the coupling plug, which separates the connecting elements, for example in the event that the parts of the coupling socket separate during an emergency release and the coupling socket drops to the floor, protected against damage or contamination, so that a rapid reconnection of coupling socket and coupling plug is possible.
Eine gleichfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsdose drehbeweglich mit einer Leitung für ein kryogenes Medium verbunden ist. Mit einer solchen Ausgestaltung trägt die Erfindung dem Umstand Rechnung, dass Leitungen für kryogene Medien zwar in der Regel eine gewisse Flexibilität aufweisen, jedoch nur schwer in sich verdrehbar sind. Da eine Verdrehung von Kupplungsdose und Kupplungsstecker zumindest bei einer Bajonettverbindung unumgänglich ist, erleichtert die drehbewegliche Anordnung die Handhabung der Kupplung. Beispielsweise ist dazu ein fest, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verschrauben, mit einer Leitung für das kryogene Medium verbundener Anschlussstutzen drehbeweglich im Gehäuse der Kupplungsdose oder des Kupplungssteckers aufgenommen. A likewise advantageous embodiment of the invention is characterized in that the coupling socket is rotatably connected to a conduit for a cryogenic medium. With such a configuration, the invention takes into account the fact that, although lines for cryogenic media usually have a certain flexibility, but are difficult to turn in itself. Since a rotation of coupling socket and coupling plug is inevitable at least in a bayonet connection, the rotatable arrangement facilitates the handling of the coupling. For example, a fixed, for example, by welding, soldering or screwing, connected to a line for the cryogenic medium connection sleeve rotatably received in the housing of the coupling socket or the coupling plug.
Anhand der Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen, jeweils im Längsschnitt: Reference to the drawings, embodiments of the invention will be explained in more detail. In schematic views show, each in longitudinal section:
Fig. 1 : Die voneinander getrennten Bestandteile einer Kupplungsdose einer erfindungsgemäßen Kupplung, 1: The separated components of a coupling socket of a coupling according to the invention,
Fig. 2: die zusammengefügte Kupplungsdose und der Kupplungsstecker der  Fig. 2: the assembled coupling socket and the coupling plug of
Kupplung aus Fig. 1 im entkoppelten Zustand,  Coupling of FIG. 1 in the decoupled state,
Fig. 3: Die Kupplung aus Fig. 1 und Fig. 2 im geschlossenen Zustand,  3: The coupling of FIG. 1 and FIG. 2 in the closed state,
Fig. 4: Die Kupplung aus Fig. 1 bis 3 nach einem den Abreißschutz auslösenden  Fig. 4: The coupling of Fig. 1 to 3 after a tearing protection triggering
Ereignis,  Event,
Fig. 5: Eine erfindungsgemäße Kupplung in einer anderen Ausführungsform. Die in Fig. 1 bis 4 gezeigte, als Schnellkupplung ausgebildete Kupplung weist eine Kupplungsdose 10 mit einem Vorderabschnitt 1 1 und einen mit diesem verbindbaren Hinterabschnitt 12 auf. Der mit einem Anschlussstutzen 13 zum Verbinden mit einer hier nicht gezeigten Leitung für ein kryogenes Medium, beispielsweise einer Leitung für flüssigen Stickstoff, ausgerüstete Hinterabschnitt 12 weist ein Gehäuse 14 auf, in dessen Innern ein Rückschlagventil 15 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 15 um- fasst einen Verschlusskörper 1 6 mit einem Schließteller 17, der bei geöffneter Kupplung eine Ausmündung 18 des Hinterabschnitts 12 unter der Wirkung einer Druckfeder 21 kraftschlüssig gasdicht verschließt. Die Druckfeder 21 erstreckt sich radial außenseitig am Verschlusskörper 1 6 zwischen dem Schließteller 17 und einem fest im Innern des Gehäuses 14 montierten Ventilsitz 19, der eine zentrale Bohrung 20 aufweist, durch den der Verschlusskörper 1 6 axial begrenzt beweglich hindurchgeführt ist. An der vom Anschlussstutzen 13 gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 14 befindet sich zum Verbinden mit dem Vorderabschnitt 1 1 ein Flansch 22. Fig. 5: A coupling according to the invention in another embodiment. The coupling shown in Fig. 1 to 4, designed as a quick coupling has a coupling socket 10 with a front portion 1 1 and a connectable with this rear portion 12. The equipped with a connecting piece 13 for connecting to a line, not shown here for a cryogenic medium, such as a liquid nitrogen line, equipped rear section 12 has a housing 14, in the interior of which a check valve 15 is arranged. The non-return valve 15 comprises a closure body 16 with a closing plate 17 which, when the coupling is open, frictionally seals a mouth 18 of the rear portion 12 under the action of a compression spring 21 in a gas-tight manner. The compression spring 21 extends radially on the outside of the closure body 1 6 between the closing plate 17 and a fixedly mounted in the interior of the housing 14 valve seat 19 which has a central bore 20 through which the closure body 1 6 is guided axially movable limited. At the opposite end of the connecting piece 13 of the housing 14 is for connection to the front portion 1 1, a flange 22nd
Der Vorderabschnitt 1 1 der Kupplungsdose 10 umfasst ein Gehäuse 24, das an seinem dem Hinterabschnitt 12 zugewandten Ende einen mit einem PTFE - Dichtring 25 ausgerüsteten Flansch 26 aufweist, der beispielsweise mit dem Gehäuse 24 verschweißt ist. Auf dem vorderen Teil des Vorderabschnitts 1 1 sind Verbindungselemente zum festen, jedoch lösbaren Verbinden mit einem Kupplungsstecker 30 der Kupplung angeordnet; im Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um Schlitze 28, 29 eines Bajonettverschlusses. Ein weiterer, im Innern des Vorderabschnitts 1 1 angeordneter Dichtring 31 aus PTFE dient zur Gewährleistung der Gasdichtigkeit nach der Herstellung einer Verbindung mit dem Kupplungsstecker 30. Zum Verbinden von Vorderabschnitt 1 1 und Hinterabschnitt 12 sind im Flansch 26 des Vorderabschnitts 1 1 mehrere mit einem Innengewinde ausgerüstete Bohrungen 32 vorgesehen, die parallel zur Längsachse des Vorderabschnitts 1 1 ausgerichtet und bevorzugt in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet sind. Dazu korrespondierend sind im Flansch 22 des Hinterabschnitts 12 gewindelose Bohrungen 31 angeordnet, deren Durchmesser geringfügig größer als die der Bohrungen 32 sind. Zum Befestigen der Abschnitte 1 1 , 12 miteinander kommen im Ausführungsbeispiel Schrauben 33 zum Einsatz, die im Bereich des Schraubenkopfes 34 mit einer Sollbruchstelle 35 ausgerüstet sind, bei der es sich beispielsweise um einen Abschnitt mit verringerter Festigkeit, beispielsweise ein Abschnitt mit verringerter Materialstärke handelt. Die Schrauben 33 werden durch die Bohrungen 31 des Hinterabschnitts 12 hindurchgeführt und in die Bohrun- gen 32 des Vorderabschnitts 1 1 eingeschraubt, wodurch die beiden Abschnitte 1 1 , 12 miteinander fixiert werden. Es ist erfindungsgemäß im Übrigen in einfacher Weise möglich, durch Austausch der Schrauben 33 gegen Schrauben höherer oder geringerer Zugfestigkeit die Verbindung zwischen den Abschnitten 1 1 , 12, den jeweiligen Anforderungen bezüglich der maximalen Zugspannung, der die Kupplung bei normalem Betrieb ausgesetzt sein soll, anzupassen. The front section 1 1 of the coupling socket 10 comprises a housing 24 which, at its end facing the rear section 12, has a flange 26 equipped with a PTFE sealing ring 25, which is welded, for example, to the housing 24. On the front part of the front portion 1 1 connecting elements for fixed, but releasable connection to a coupling connector 30 of the coupling are arranged; In the exemplary embodiment, these are slots 28, 29 of a bayonet closure. Another, arranged in the interior of the front portion 1 1 sealing ring 31 made of PTFE is used to ensure the gas-tightness after making a connection with the coupling connector 30. To connect the front portion 1 1 and rear portion 12 are in the flange 26 of the front portion 1 1 more with an internal thread equipped bores 32 are provided, which are aligned parallel to the longitudinal axis of the front portion 1 1 and preferably arranged at equal angular intervals. Correspondingly, threadless bores 31 are arranged in the flange 22 of the rear portion 12, whose diameters are slightly larger than those of the bores 32. To fasten the sections 1 1, 12 together, screws 33 are used in the exemplary embodiment, which are equipped in the region of the screw head 34 with a predetermined breaking point 35, which is, for example, a section with reduced strength, for example, a section with reduced material thickness. The screws 33 are passed through the holes 31 of the rear portion 12 and into the borehole. gene 32 of the front portion 1 1 screwed, whereby the two sections 1 1, 12 are fixed together. Incidentally, it is possible according to the invention in a simple manner, by replacing the screws 33 against screws higher or lower tensile strength, the connection between the sections 1 1, 12, the respective requirements with respect to the maximum tensile stress, which is to be exposed to the clutch during normal operation adapt ,
Die aus Kupplungsdose 10 und Kupplungsstecker 30 zusammengesetzte Kupplungsdose 10 ist in Fig. 2 gezeigt. The coupling socket 10 composed of coupling socket 10 and coupling plug 30 is shown in FIG.
Der in Fig. 2 gezeigte Kupplungsstecker 30 umfasst ein Gehäuse 37, das zur Herstellung einer festen, jedoch lösbaren Steck-Drehverbindung mit der Kupplungsdose 10 mit Knöpfen 38, 39 ausgerüstet ist, die mit den Schlitzen 28, 29 korrespondieren. Ebenso wie im Hinterabschnitt 12 der Kupplungsdose 10 ist im Innern des Kupplungssteckers 30 ein Rückschlagventil 40 angeordnet. Das Rückschlagventil 40 ist ähnlich wie das Rückschlagventil 15 der Kupplungsdose 10 aufgebaut und umfasst einen Verschlusskörper 41 mit einem Schließteller 42, der in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand eine Ausmündung 43 des Kupplungssteckers 30 unter der Wirkung einer Druckfeder 46 kraftschlüssig gasdicht verschließt. Die Druckfeder 46 erstreckt sich radial außenseitig am Verschlusskörper 41 zwischen Schließteller 42 und einem fest im Gehäuse 37 montierten Ventilsitz 44, der mit einer zentralen Bohrung 45 ausgerüstet ist, durch die der Verschlusskörper axial begrenzt beweglich geführt ist. Des Weiteren besitzt das Gehäuse 37 einen Anschlussstutzen 48 zum Verbinden mit einer hier nicht gezeigten Leitung für ein kryogenes Medium. The coupling plug 30 shown in Fig. 2 comprises a housing 37, which is equipped for producing a fixed, but releasable plug-in rotary connection with the coupling socket 10 with buttons 38, 39, which correspond to the slots 28, 29. Just as in the rear portion 12 of the coupling socket 10, a check valve 40 is disposed in the interior of the coupling plug 30. The check valve 40 is similar to the check valve 15 of the coupling socket 10 constructed and includes a closure body 41 with a closing plate 42 which closes in the state shown in Fig. 2, an orifice 43 of the coupling plug 30 under the action of a compression spring 46 frictionally gas-tight. The compression spring 46 extends radially on the outside of the closure body 41 between closing plate 42 and a valve seat 44 fixedly mounted in the housing 37, which is equipped with a central bore 45, through which the closure body is guided axially limited movement. Furthermore, the housing 37 has a connecting piece 48 for connection to a line, not shown here, for a cryogenic medium.
In Fig. 3 ist die Kupplung im bestimmungsgemäß gekuppelten Zustand gezeigt. In diesem Zustand sind die Knöpfe 38, 39 des Bajonettverschlusses im Eingriff mit den entsprechenden Schlitzen 28, 29 und stellen auf diese Weise eine feste Verbindung zwischen den Kupplungsteilen 10, 30 her. Andere Arten zum Zusammenstecken und Verbinden von Kupplungsdose und Kupplungsstecker liegen im Übrigen ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wie beispielsweise die in der DE 195 1 6 029 C1 näher beschriebene Verbindung mittels Überwurfmutter. An ihren einander zugewandten Seiten sind die Schließteller 17, 42 mit Stößeln 50, 51 ausgerüstet, die beim Zusammenstecken von Kupplungsdose 10 und Kupplungsstecker 30 gegeneinander gepresst werden und dabei, wie im Fig. 3 durch Pfeile angedeutet, die Verschlusskörper 1 6, 41 gegen die Wirkung der Federkraft der Druckfedern 21 , 46 in ihren jeweiligen Öffnungszustand verschieben. Dadurch wird zugleich im Bereich der Ausmündungen 18, 43 ein Strömungsweg zwischen den Innenräumen von Kupplungsdose 10 und Kupplungsstecker 30 eröffnet. Um eine Strömungsverbindung in Richtung der Anschlussstutzen 13, 48 zu schaffen, sind in den im Innern von Kupplungsdose 10 und Kupplungsstecker 30 angeordneten Ventilsitzen 19, 44 jeweils Durchströmöffnungen 52, 53 vorgesehen. Im Bereich der Verbindung überlappen sich in radialer Hinsicht das Gehäuse 37 des Kupplungssteckers und das Gehäuse 24 des Vorderabschnitts 1 1 der Kupplungsdose 10. Eine thermisch isolierte Ausgestaltung der Gehäuse 24, 37, beispielsweise mittels einer Vakuumringkammer, verhindert dabei wirkungsvoll ein Vereisen der Kupplung während des Durchströmens von kryogenem Medium. In Fig. 3 the coupling is shown in the intended coupled state. In this state, the buttons 38, 39 of the bayonet lock engage with the corresponding slots 28, 29 and thus establish a firm connection between the coupling parts 10, 30. Incidentally, other types for mating and connecting the coupling socket and the coupling plug are also within the scope of the invention, such as, for example, the connection described in more detail in DE 195 1 6 029 C1 by means of a union nut. On their sides facing each other, the closing plates 17, 42 are equipped with plungers 50, 51, which are pressed against each other during mating of coupling socket 10 and coupling plug 30 and, as indicated in Fig. 3 by arrows, the closure body 1 6, 41 against the action of the spring force of the compression springs 21, 46 move into their respective opening state. As a result, at the same time in the region of the orifices 18, 43, a flow path between the interiors of coupling socket 10 and coupling plug 30 is opened. In order to create a flow connection in the direction of the connecting pieces 13, 48, respective flow openings 52, 53 are provided in the valve seats 19, 44 arranged in the interior of the coupling socket 10 and the coupling plug 30. In the region of the connection, the housing 37 of the coupling plug and the housing 24 of the front section 1 1 of the coupling socket 10 overlap in radial respect. A thermally insulated design of the housings 24, 37, for example by means of a vacuum ring chamber, effectively prevents icing of the coupling during the process Flowing through cryogenic medium.
In Fig. 4 ist eine Kupplung nach Eintreten eines den Abreißschutz auslösenden Ereignisses gezeigt. Als„ein den Abreißschutz auslösendes Ereignis" wird hier ein Ereignis verstanden, bei dem eine axiale Zugkraft auf die Kupplung wirkt, die größer ist als die Zugfestigkeit der Sollbruchstellen 35 der Schrauben 33. In diesem Fall werden die Schrauben 33 zerstört und der Hinterabschnitt 12 der Kupplungsdose 10 trennt sich von dem nach wie vor durch den Bajonettverschluss fest mit dem Kupplungsstecker 30 verbundenen Vorderabschnitt 1 1 . Dabei geht der Kontakt zwischen den Stößeln 50, 51 der Verschlusskörper 1 6, 41 der Rückschlagventile 15, 40 verloren, und die Rückschlagventile 15, 40 gehen unter der Wirkung der Druckfedern 21 , 46 selbsttätig in ihre Schließposition (wie in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet); die Strömungsverbindung zwischen dem Hinterabschnitt 12 der Kupplungsdose 10 und dem Kupplungsstecker 30 wird geschlossen. Auf diese Weise wird beim Auftreten eines derartigen Ereignisses wirkungsvoll verhindert, dass die Kupplung oder ein Teil der Leitung bricht und das durch die Leitung transportierte kryogene Medium unkontrolliert in die Umgebung austritt. Die Reste der Schrauben 33 werden entfernt und die beiden Abschnitte 1 1 , 12 der Kupplungsdose 10 können mit neuen Schrauben 33 in einfacher Weise erneut zusammengesetzt werden. In Fig. 4, a clutch is shown after the occurrence of a tearing protection triggering event. As "an anti-tearing event" here is understood an event in which an axial tensile force acts on the coupling, which is greater than the tensile strength of the predetermined breaking points 35 of the screws 33. In this case, the screws 33 are destroyed and the rear portion 12 of The coupling socket 10 separates from the front section 11, which is still fixedly connected to the coupling plug 30 by the bayonet closure, whereby the contact between the plungers 50, 51 of the closing bodies 16, 41 of the check valves 15, 40 is lost and the check valves 15, 40 automatically move to their closed position under the action of the compression springs 21, 46 (as indicated by arrows in Fig. 4) and the flow connection between the rear portion 12 of the coupling socket 10 and the coupling plug 30 is closed, thus causing such an event effectively prevents the coupling or part of the pipe from breaking and d as transported through the conduit cryogenic medium exits uncontrollably in the environment. The remains of the screws 33 are removed and the two sections 1 1, 12 of the coupling socket 10 can be reassembled with new screws 33 in a simple manner.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Kupplung lediglich durch zusätzliche Elemente an der Kupplungsdose 56. Der Kupplungsstecker 30 ist identisch und daher mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Im Übrigen sind auch Elemente der Kupplungsdose 56, die gleichwirkend zu Elementen der Kupplungsdose 10 sind, mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. The embodiment of a clutch according to the invention shown in FIG. 5 differs from the clutch shown in FIGS. 1 to 4 only by additional elements on the coupling socket 56. The coupling plug 30 is identical and therefore provided with the same reference numeral. Incidentally, elements of the Coupling socket 56, which are the same effect to elements of the coupling socket 10, marked with the same reference numerals.
Die Kupplungsdose 56 ist mit einem Schutzschild 57 in Form einer Manschette ausgerüstet, der sich konzentrisch um den Vorderabschnitt 1 1 der Kupplungsdose 56 erstreckt, um die Teile des Gehäuses 24 des Vorderabschnitts 1 1 im Falle von mechanischen Einwirkungen zu schützen, beispielsweise bei einem Herunterfallen der Kupplungsdose 56 nach einer Notöffnung der Kupplung. Der Schutzschild 57 verhindert eine Beschädigung des Vorderabschnitts 1 1 und ermöglicht so die rasche Widerherstellung der Kupplungsverbindung nach einer Notöffnung. The coupling socket 56 is equipped with a protective shield 57 in the form of a sleeve which extends concentrically around the front portion 1 1 of the coupling socket 56 to protect the parts of the housing 24 of the front portion 1 1 in the case of mechanical effects, for example, in a fall of the Coupling socket 56 after an emergency opening of the coupling. The shield 57 prevents damage to the front portion 1 1, allowing the rapid restoration of the coupling connection after an emergency opening.
Die Kupplungsdose 10 ist mit einer hier nicht gezeigten Leitung für ein kryogenes Medium verbunden, beispielsweise durch Verschweißen oder durch eine Gewindeverbindung. Übliche Leitungen für kryogene Medium sind zwar meist flexibel ausgeführt, sind aber nur schwer in sich zu verdrehen. Da die hier gezeigte Bajonettverbindung eine Vierteldrehung der beiden Kupplungsteile 10, 30 gegeneinander erfordert, ist die Kupplungsdose 56 - anstelle eines fest am Gehäuse montierten oder einstückig mit diesem ausgeführten Anschlussstutzens 13 der Kupplung aus den Figs. 1 bis 4 - mit einem Anschlussstutzen 59 ausgerüstet, der drehbar an einem Gehäuse 60 der Kupplungsdose 56 angeordnet ist. Der bevorzugt fest, etwa durch Verschweißen, mit einer hier nicht gezeigten Leitung für ein kryogenes Medium verbundene Anschlussstutzen 59 weist einen rundumlaufenden Vorsprung 61 auf, mit dem sich der Anschlussstutzen von der dem Kupplungsstecker 30 entgegengesetzten Stirnseite 62 des Gehäuses 60 abstützt. Um eine Gasdichtigkeit zu gewährleisten, ist in einer Nut der Stirnseite 62 ein Dichtring 63 aus PTFE vorgesehen. Zum Verhindern einer unbeabsichtigten Ablösung des Anschlussstutzens 59 vom Gehäuse 40 ist dieser mittels einer den Vorsprung 61 hintergreifenden Überwurfmutter 64 in axialer Hinsicht fixiert, jedoch derart, dass eine Drehbeweglichkeit des Anschlussstutzens 59 gegenüber dem Gehäuse 60 gewahrt bleibt. Bezuqszeichenliste The coupling socket 10 is connected to a line, not shown here, for a cryogenic medium, for example by welding or by a threaded connection. Although customary conduits for cryogenic medium are usually flexible, they are difficult to twist in themselves. Since the bayonet connection shown here requires a quarter turn of the two coupling parts 10, 30 against each other, the coupling socket 56 - instead of a fixedly mounted on the housing or designed in one piece with this connecting piece 13 of the coupling of Figs. 1 to 4 - equipped with a connection piece 59 which is rotatably mounted on a housing 60 of the coupling socket 56. The preferred solid, such as by welding, with a line not shown here for a cryogenic medium connected connecting piece 59 has a circumferential projection 61, with which the connecting piece of the coupling plug 30 opposite end face 62 of the housing 60 is supported. In order to ensure a gas-tightness, a sealing ring 63 made of PTFE is provided in a groove of the end face 62. To prevent inadvertent detachment of the connection piece 59 from the housing 40, this is fixed in the axial direction by means of a coupling nut 64 engaging behind the projection 61, but in such a way that a rotational mobility of the connecting piece 59 relative to the housing 60 is maintained. LIST OF REFERENCES
10. Kupplungsdose 38. Knopf 10. coupling socket 38th button
1 1 . Vorderabschnitt 39. Knopf  1 1. Front section 39. Button
12. Hinterabschnitt 40. Rückschlagventil 12. Rear section 40. Check valve
13. Anschlussstutzen 41 . Verschlusskörper13. Connecting piece 41. closure body
14. Gehäuse (des Hinterabschnitts) 42. Schließteller14. Housing (rear section) 42. Locking plate
15. Rückschlagventil 43. Ausmündung15. Check valve 43. Outlet
16. Verschlusskörper 44. Ventilsitz 16. Closure body 44th valve seat
17. Schließteller 45. zentrale Bohrung 17. Lock plate 45. central bore
18. Ausmündung 46. Druckfeder18. Outlet 46. Compression spring
19. Ventilsitz 47. -19. Valve seat 47. -
20. Zentrale Bohrung 48. Anschlussstutzen20. Central bore 48. Connecting piece
21 . Druckfeder 49. -21. Compression spring 49. -
22. Flansch 50. Stößel 22. Flange 50th plunger
23. — 51 . Stößel  23. - 51. tappet
24. Gehäuse (des Vorderabschnitts) 52. Durchströmöffnung 24. Housing (front section) 52. Flow opening
25. Dichtring 53. Durchströmöffnung25. Sealing ring 53. Flow-through opening
26. Flansch 54. -26. Flange 54. -
27. — 55. -27. - 55. -
28. Schlitz 56. Kupplungsdose28th slot 56th coupling socket
29. Schlitz 57. Schutzschild29. Slot 57. Shield
30. Kupplungsstecker 58. -30. Coupling plug 58. -
31 . Bohrung 59. Anschlussstutzen31. Bore 59. Connecting piece
32. Bohrung 60. Gehäuse 32. Bore 60. Housing
33. Schraube 61 . Vorsprung  33. screw 61. head Start
34. Schraubenkopf 62. Stirnseite  34. Screw head 62. End face
35. Sollbruchstelle 63. Dichtring  35. predetermined breaking point 63. sealing ring
36. Dichtring 64. Überwurfmutter 36. Sealing ring 64. Union nut
37. Gehäuse (des Kupplungssteckers) 37. housing (of the coupling plug)

Claims

Patentansprüche claims
1 . Kupplung für tiefkalte verflüssigte Medien zum Verbinden fluidführender Leitungen, mit einer Kupplungsdose (10, 56) und einem Kupplungsstecker (30), die jeweils mit einem Rückschlagventil (15, 40) ausgerüstet sind, das im entkuppelten Zustand eine im jeweiligen Kupplungsteil (10, 30) angeordnete Durchströmöffnung (18, 43) gegen das Eindringen von Umgebungsluft abdichtet, diese jedoch beim Verbinden selbsttätig öffnet, wobei die Kupplungsdose (10, 56) einen mit Mitteln zum Verbinden mit dem Kupplungsstecker (30) aufweisenden Vorderabschnitt (1 1 ) und einen das Rückschlagventil (15) aufweisenden Hinterabschnitt (12) umfasst, und der Vorderabschnitt (1 1 ) fest, jedoch unter Aufbietung einer vorgegebenen Zugspannung lösbar mit dem Hinterabschnitt (12) verbunden ist, 1 . Coupling for cryogenic liquefied media for connecting fluid-carrying lines, with a coupling socket (10, 56) and a coupling plug (30), which are each equipped with a check valve (15, 40) which in the uncoupled state in the respective coupling part (10, 30 ) arranged against ingress of ambient air seals, but this opens automatically when connecting, wherein the coupling socket (10, 56) having a means for connecting to the coupling plug (30) having front portion (1 1) and one Comprising check section (15) having rear portion (12), and the front portion (1 1) fixed, but releasably connected to the rear portion (12) is connected under application of a predetermined tensile stress,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Vorderabschnitt (1 1 ) mit dem Hinterabschnitt (12) mittels fest mit dem Vorderabschnitt (1 1 ) und dem Hinterabschnitt (12) verbindbaren, jeweils eine Sollbruchstelle (35) aufweisenden Verbindungsmitteln (33) verbunden ist.  in that the front section (11) is connected to the rear section (12) by means of connecting means (33) which can be connected to the front section (11) and the rear section (12) and each have a predetermined breaking point (35).
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderabschnitts (1 1 ) mit dem Hinterabschnitt (12) mittels eine Sollbruchstelle (35) aufweisenden Schrauben (33) verbunden ist, welche durch Bohrungen (31 ) in einem Flansch (22, 26) eines Abschnitts (1 1 , 12) der Kupplungsdose (10, 56) geführt und in einem mit einem Innengewinde ausgerüsteten Bohrungen in einem Flansch des anderen Abschnitts (12, 1 1 ) der Kupplungsdose (10, 56) eingeschraubt sind. 2. Coupling according to claim 1, characterized in that the front portion (1 1) with the rear portion (12) by means of a predetermined breaking point (35) having screws (33) is connected, which through bores (31) in a flange (22, 26 ) of a portion (1 1, 12) of the coupling socket (10, 56) out and in a equipped with an internal thread holes in a flange of the other portion (12, 1 1) of the coupling socket (10, 56) are screwed.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verbinden des Vorderabschnitts (1 1 ) mit dem Kupplungsstecker (30) einen Ba- jonettverschluss oder einen Schraubverschluss umfasst. 3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the means for connecting the front portion (1 1) with the coupling plug (30) comprises a bayonet closure or a screw cap.
4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (35) des Kupplungsstreckers (30) und/oder das Rückschlagventil (15) der Kupplungsdose (10, 56) jeweils mit einem axial verschiebbaren Schließkörper (1 6, 41 ) ausgerüstet ist, der gegen die Wirkung einer Rückstellkraft von einem die Durchströmöffnung (18, 43) des jeweiligen Kupp- lungsteils (10, 56, 30) abdichtenden Schließzustand in einen die Durchströmöffnung (18, 43) freigebenden Öffnungszustand verschiebbar ist, wobei die 4. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the check valve (35) of the coupling stretcher (30) and / or the check valve (15) of the coupling socket (10, 56) each with an axially displaceable closing body (1 6, 41) equipped against the action of a restoring force of a the flow-through opening (18, 43) of the respective coupling sealing part (10, 56, 30) sealing closing state in a flow-through opening (18, 43) releasing opening state is displaceable, wherein the
Schließkörper (1 6, 41 ) derart ausgestaltet sind, dass sie sich beim Verbinden von Kupplungsdose (10, 56) mit dem Kupplungsstecker (30) gegenseitig in den jeweiligen Öffnungszustand, unter Freigabe eines Strömungsweges zwischen den verbundenen Leitungen verschieben, jedoch beim Trennen der Kupplungsdose (10, 56) vom Kupplungsstecker (30) oder beim Trennen des Hinterabschnitts (12) vom Vorderabschnitt (1 1 ) der Kupplungsdose selbsttätig in ihren Schließzustand bewegen.  Closing body (1 6, 41) are designed such that they move when connecting coupling socket (10, 56) with the coupling plug (30) mutually in the respective opening state, releasing a flow path between the connected lines, but when disconnecting the coupling socket (10, 56) from the coupling plug (30) or when separating the rear portion (12) from the front portion (1 1) of the coupling socket automatically move into its closed state.
5. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Vorderabschnitt (1 1 ) und/oder dem Hinterabschnitt (12) der Kupplungsdose (10, 56) ein Dichtelement, beispielsweise ein Dichtring (36), zum Herstellen einer gasdichten Verbindung mit dem jeweils anderen Abschnitt (12, 1 1 ) angeordnet ist. 5. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that at the front portion (1 1) and / or the rear portion (12) of the coupling socket (10, 56) a sealing element, for example a sealing ring (36), for producing a gas-tight connection with the other section (12, 1 1) is arranged.
6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorderabschnitt (1 1 ) der Kupplungsdose (56) mit einem Schutzschild (57) zum Schutz der Kupplungsdose vor mechanischen Einwirkungen ausgerüstet ist. 6. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the front portion (1 1) of the coupling socket (56) is equipped with a protective shield (57) to protect the coupling socket against mechanical effects.
7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsdose (56) drehbeweglich mit einer Leitung für ein kryogenes Medium verbunden ist. 7. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling socket (56) is rotatably connected to a conduit for a cryogenic medium.
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