NO332651B1 - Elektrisk eller optisk kobling for nedsenking i fluidmiljo - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en elektrisk eller optisk kobling av den type som har en fast hannkontaktdel eller sokkel (3) med i det minste en aksial kontaktpinne (7) og en bevegelig hunnkontaktdel eller plugg (1) som på sitt fremre parti er i stand til å bli koblet til nevnte hannkontaktdel og som har en hunnkontaktdel som mottar kontaktpinnen på hanndelen ved sammenkobling av koblingen, idet pluggen (1) har et bakre håndtak (11) som muliggjør den sammenkoblende eller frakoblende manøver f.eks. med en fjernstyrt farkost ved hjelp av et arm som har en endeklo for å gripe håndtaket. l henhold til oppfinnelsen har den bakre hoveddel (15) av pluggen (1) en utsparing (19) som med begrenset aksial vinkelforskyvning ved aksial innretting fanger opp et kuleleddelement (13) som blir holdt inne langs aksen av pluggen (1) ved hjelp av et fjærelement (35), idet kuleleddelementet (13) også har i det minste en langsgående ribbe (31) konstruert for å gå i inngrep med et komplementært spor (33) i den bakre hoveddel (15) av pluggen (1) og som med begrenset spillerom låser mulig frihet for kuleleddelementet (13) til å dreie seg i forhold til hoveddelen (15) av pluggen (1).

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en elektrisk eller optisk kobling av den type som har en fast hannkontaktdel eller sokkel og en bevegelig hunnkontaktdel eller plugg, og som er særlig egnet for å bli nedsenket i et fluidmiljø, slik som til store dyp i et marint miljø.

Det er kjent at for sådanne koblinger utføres deres tilkobling og frakobling ved hjelp av en farkost utstyrt med fjernstyrte manipulatorer. Disse operasjoner må fortrinnsvis utføres innenfor kontaktenes akse og er meget vanskelige å gjennomføre. Det er en meget stor risiko for at koblingen brekker eller skades.

Oppfinnelsen har som formål å overvinne disse ulemper.

Oppfinnelsen gjelder således nærmere bestemt en elektrisk eller optisk kobling av den type som har en fast hannkontaktdel eller sokkel med i det minste en aksial kontaktpinne og en bevegelig hunnkontaktdel eller plugg som på sitt fremre parti er i stand til å bli koblet til nevnte hannkontaktdel og som har en hunnkontaktdel generelt i form av en elastisk holder som mottar kontaktpinnen på hanndelen ved sammenkobling av koblingen, idet sammenkoblingen utføres med tilbaketrekning av i det minste et aksialt deksel som er fjærbelastet mot fronten og som på vanntett måte lukker forsiden av hunndelen i den ubenyttede posisjon, mens pluggen har et bakre håndtak som mulig-gjør den sammenkoblende eller frakoblende manøver ved hjelp av en arm som har en endeklo for å gripe håndtaket på den bevegelige hunnkontaktdel.

På denne bakgrunn av prinsipielt kjent teknikk, særlig fra publikasjon

US 2001/051456 Al, har da den elektriske eller optiske kobling i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den bakre hoveddel av pluggen har en utsparing som med begrenset aksial vinkelforskyvning ved aksial innretting fanger opp et kuleleddelement som er stivt festet til det bakre håndtak, idet kuleleddelementet blir holdt inne langs aksen av pluggen ved hjelp av et fjærelement som skyver mot den bakre hoveddel og/eller mot håndtaket, og hvor nevnte kuleleddelement omfatter: - et halsparti adskilt fra kuleleddet langs et kort sylindrisk parti med en diameter som er noe mindre enn den av kuleleddet, idet dette halsparti med begrenset

aksial vinkelforskyvning mottas av et bakre innrettingshull med halve ringer, og

- i det minste en langsgående ribbe konstruert for å gå i inngrep med et komplementært spor i den bakre hoveddel av pluggen og som med begrenset spillerom låser mulig frihet for kuleleddelementet til å dreie seg i forhold til hoveddelen av hunnkontaktdelen.

Resultatet av denne disposisjon er at ved sammenkobling av koblingen kan håndtaket på den bevegelige del, selv om den bevegelige del av koblingen ikke ligger perfekt innenfor aksen for sin sokkel, vinkelmessig orientere seg i samsvar med nevnte tillatte aksiale vinkelforskyvning i den hensikt å kompensere for koblingsinnrettingens vinkelfeil og tillate aksial bevegelse av den bevegelige del inn i sokkelen uten risiko for at komponenter deformeres eller brister.

Videre er styring av dreiningen av den bevegelige kontaktdel i forhold til sokkelen mulig, f.eks. for å posisjonere den i forhold til et innrettingspunkt på sokkelen.

Nevnte vinkelfeil ved den aksiale innretting er selvsagt liten og kan variere.

Oppfangningen av nevnte kuleleddelement i den bakre hunnhoveddel oppnås med for-del ved hjelp av to halve ringer som mottar kuleleddelementet og er festet til hoveddelen f.eks. ved hjelp av skruer, idet disse ringer også kan ha avstand fra hverandre ved deres ender for å romme to diametralt motstående spor som begge mottar en langsgående ribbe fra kuleleddelementet.

Nevnte fjærelement kan være en elastisk mansjett eller ring f.eks. fremstilt fra et elastomermaterial som er motstandsdyktig overfor neddykningsfluidet og løsemidler som eventuelt er tilstede og som er aksialt sammenpresset omkring omkretsen av og mot de motstående ringformede endeflenser på henholdsvis det bakre parti av pluggen og det bakre håndtak.

For det samme formål av å presse sammen og gjenvinne den lille aksiale innrettings-feil ved sammenkobling og frakobling av koblingen ved hjelp av fjernstyrt utstyr i et nedsenkningsfluid, kan koblingens sokkel ha et sylindrisk frontparti konstruert for å motta og styre med et visst gitt spillerom det komplementære fremre parti av den bevegelige koblingsdel, idet dette sylindriske frontparti sammenstilles med en viss aksial vinkelfleksibilitet på sokkelens koblingshoveddel.

Nevnte sammenstilling med en viss vinkelmessig fleksibilitet av det fremre sylindriske parti kan bli dannet av en ring med aksial elastisk virkning og som har en rekke delvis omkretsmessige spalter, f.eks. kvarte sirkler, som regelmessig er aksialt plassert med avstand omkring omkretsen og er vinkelmessig regelmessig forskjøvet, fra en omkretsmessig spalte til den neste nærliggende omkretsmessige spalte.

Det fremre sylindriske parti av sokkelen kan være stivt festet til ringen, idet den er aksialt sluppet inn på sistnevnte, fortrinnsvis ved dens bakre del, og festet til sistnevnte f.eks. ved hjelp av periferiskruer, mens ringen er koaksialt satt fast på hoveddelen av koblingens sokkel, fortrinnsvis ved sin bakre krave festet til hoveddelen av sokkelen.

Den aksiale effekt for ringens aksiale fleksibilitet oppnås vanligvis ved å utvide spaltene i ringen.

Selvsagt er det fremre sylindriske parti som omfatter kontaktdelen av sokkelen sammenstilt med vanntette pakninger på sokkellegemet og vanligvis tolereres en viss aksial vinkelmessig forskyvning sammen med ringen.

Denne disposisjon kan kombineres med den foran nevnte aksiale vinkelmessige forskyvning av håndtaket i den hensikt å fange opp den lille vinkelfeil ved innrettingen ved sammenkobling eller frakobling av koblingen, hos armen på den motoriserte fjernstyrte farkost, idet elastisiteten ved å holde håndtaket innrettet spiller en rolle parallelt med og samtidig med å holde innrettingen av det fremre sylindriske parti av sokkel ved hjelp av sammenstillingsringen med elastisk effekt.

Nedenfor er oppfinnelsen anskueliggjort ved hjelp av et eksempel på en utførelse beskrevet med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. ler en skisse som delvis i snitt viser en elektrisk kobling i henhold til oppfinnelsen

i den frakoblede posisjon,

fig. 2 er en skisse som viser et snitt på tvers gjennom koblingen langs linjen II-II i

fig. 1,

fig. 3 er en perspektivskisse av manøvreringshåndtaket på den bevegelige del av

koblingen med sitt fremre kuleleddelement,

fig. 4 er en skisse som forstørret viser et aksialt snitt gjennom festet for håndtaket på

den bevegelige del av koblingen,

fig. 5 er en forstørret perspektivskisse av ringen med aksial elastisk effekt på koblingens sokkel, og

fig. 6 er en skisse som forstørret viser et aksialt snitt gjennom sammenstillingen av ringen med aksial elastisk effekt på koblingens sokkel.

Beskrivelsen vil bli gitt med henvisning til en nedsenket elektrisk kobling ganske enkelt som et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen, idet sistnevnte kan anvendes på andre typer koblinger, elektriske eller optiske.

Det henvises til publikasjonen FR 2 863 113 Al i søkerens navn, som beskriver en elektrisk kobling som kan sammenkobles i vann eller et væskemiljø, idet koblingen i henhold til foreliggende oppfinnelse er av samme art som den beskrevet i nevnte publikasjon.

Koblingen i henhold til oppfinnelsen omfatter, slik som vist i fig. 1, en bevegelig koblingsdel eller plugg 1 og en fast koblingsdel eller sokkel 3. I foreliggende tilfelle er pluggen 1 hunnkontaktdelen, mens sokkelen 3 er hannkontaktdelen. Denne kobling har sylindrisk form med aksial symmetri og har en eneste kontakt 5 som befinner seg på koblingens akse, men den kan omfatte andre, identiske kontakter anordnet i parallell på et snitt gjennom koblingen.

Sokkelen 3 har en kontaktpinne 7 med sylindrisk form anordnet i det fremre parti av sokkelen og noe tilbake fra dens åpning 9.

Når koblingen settes sammen og pluggen 1 går i inngrep med sokkelen 3 trenger pinnen 7 på sokkelen på en forseglet måte inn i en komplementær åpning (ikke vist) på forsiden av pluggen, idet denne forside er lukket i den ubenyttede posisjon ved at et stempel er skjøvet fremover (ikke vist, idet det kan henvises til den tidligere nevnte patentsøknad). Den trenger inn i et kontaktkammer (ikke vist) generelt av elastisk metallsokkeltype, hvor kontakt opprettes når koblingen er sammenkoblet.

Sammenkoblingen og frakoblingen av koblingen utføres ved en aksial bevegelse med inngripende manøvrering av pluggen 1 inn i sokkelen 3. Den anstrengelse som be-høves er betraktelig (flere titalls deN, dvs. en kraft på omtrent flere titalls kg) og fordrer en undersjøisk (i f.eks. sjøvann) propelldrevet farkost (ikke vist) utstyrt med en arm og en klo for å gripe det bakre håndtak 11 på pluggen 1, idet farkosten fjern-styres for å utføre manøveren. Inngrepet fordrer hovedsakelig aksial posisjonering av pluggen 1 i forhold til sokkelen 3 og en betraktelig aksial skyvekraft, eller trekkraft for frakobling. En liten vinkelmessig bevegelsesfeil i forhold til aksen er mulig. For dette formål tillater håndtaket 11 på koblingen en liten aksial vinkelfeil i skyve- eller trekkraften fra den manøvrerende farkost i forhold til koblingsaksen som er vist med strekpunktert linje i fig. 1.

For å oppnå dette har håndtaket 11 et fremre kuleleddelement 13 (fig. 3) ført inn i den bakre hoveddel 15 av pluggen 1 ved hjelp av to motstående halve ringer 17 sammenstilt i en tilsvarende aksial utsparing 19 i sistnevnte. Disse halve ringer 17 er festet med et gap mellom sine ender til den bakre hoveddel 15 av pluggen ved hjelp av skruer 21, dvs. fire skruer anordnet i rett vinkel (fig. 2) og skrudd gjennom veggen i utsparingen 19 og inn i hver av de halve ringer 17 i par.

Med begrenset spillerom mottar de halve ringer 17 kuleleddet 25 i kuleleddelementet 13 i det fremre komplementære innrettingshull 23 for leddforbindelsen og med begrenset aksial vinkelforskyvning ved deres bakre innrettingshull 27 mottas halspartiet 29 på kuleleddelementet 13 som er skilt fra kuleleddet 25 langs et kort sylindrisk parti med noe mindre diameter enn den av kuleleddet 25.

Den største forskyvning av kuleleddet 25 inne i de halve ringer 17 tilsvarer ende-grensen for kuleleddhalsen 29 mot det bakre innrettingshull 27 i ringene. Denne forskyvning er f.eks. en vinkel på ±5°.

Halspartiet 29 på kuleleddelementet 13 har to diametralt motstående ribber 31 som begge med liten klaring passer inn i rommet 33 som finnes mellom endene av de halve ringer 17, som for dette formål spres omkretsmessig fra hverandre. Samtidig installeres kuleleddelementet 13 som leddforbindelse inn i ringene 17 og låses med hensyn dreining i samsvar med den forutbestemte lille vinkelmessige forskyvning også i planet av ribbene 31 og med muligheten av å styre dreiningen av pluggen 1 i forhold til sokkelen 3.

Dette kuleleddelement 13 holdes inne aksialt (på linje i forhold til aksen) ved hjelp av en elastomer mansjett 35 som er noe sammenpresset mellom den bakre endering-flens 37 på hoveddelen 15 av pluggen og en komplementær motstående ringformet skulder 39 utformet på forsiden av selve håndtaket. Denne mansjett 35 sørger for elastisitet og demping av den vinkelmessige forskyvningen ved innpluggings- eller ut-pluggingsmanøveren og absorberer mulig stivhet fra rykk ved manøvreringen, som kunne ødelegge koblingen.

For det samme formål har sokkelen 3 et fremre sylindrisk parti 41 (fig. 1) sammenstilt med en liten aksial vinkelmessig fleksibilitet på hoveddelen 43 av sokkelen, som med et visst inngrepsspillerom mottar det komplementære fremre parti 45 av pluggen 1. En ring 47 med konisk inngangsåpning og fremstilt fra et plastmaterial er stivt festet til dette fremre, sylindriske metallparti 41 (fremstilt av rustfritt stål) og letter innføringen av pluggen 1 inn i sokkelen 3 og absorberer også mulige inngangsstøt. Når pluggen 1 har kommet inn i åpningen 47 på det fremre sylindriske parti 41 styrer sistnevnte forbindelsesbevegelsen med en mulig liten fleksibilitet overfor støtvis manøvre-ring, siden den sammenstilles stivt festet til en bakre ring 49 med aksial elastisk effekt, mens den selv er festet til sokkelens hovedlegeme 43.

Denne ring 49 i rustfritt stål angitt innenfor sirkelen VI i fig. 1 og vist i fig. 5 og 6 har en rekke delvis omkretsmessige spalter 51 som alle strekker seg over en del av omkretsen av ringen 49, idet det er avstand fra en spalte 51 til den neste på denne omkrets. Disse spalter 51 som kan variere i antall har også aksialt regelmessig avstand ut fra en omkrets til den neste, hovedsakelig med bredden av en spalte 51. Disse spalter 51 er også regelmessig forskjøvet fra en omkrets til den neste, slik det kan sees i fig. 5, fortrinnsvis slik at de da igjen er plassert på det samme sted for hver annen omkrets.

Det fremre sylindriske parti 41 på sokkelen 3 er med meget liten klaring ført inn i inn-rettingshullet 53 i ringen 49 (fig. 6) og festet til sistnevnte ved hjelp av tre skruer 55 anordnet 120° fra hverandre omkring omkretsen av det fremre parti av ringen 41 og skrudd tett mot den tilhørende vegg på det sylindriske parti 41.

Ringen 49 har også en bakre krave 57 ved hjelp av hvilken den er festet med om-kretsskruer 59 til det bærende hus 60 i sokkelen.

Det fremre sylindriske parti 41 sammenstilles med vanntette pakninger ved sin bakre ende på tre fleksible O-ringer 61, med den bakre hoveddel 43 av sokkelen og likeledes på en fleksibel, tettende O-ring 69 på omkretsen av hoveddelen av kontaktelementet (den elektrisk isolerende bakre del av kontaktpinnen) under det fremre parti av ringen 49.

Den aksiale bøyning av det fremre parti 41 av sokkelen frembringes på ringen 49 ved å utvide eller trekke sammen spaltene 51 i sistnevnte og kontaktelementet 5 ledsager her aksialt bøyningen av ringen 49 på en slik måte at hele sokkelen beveger seg samtidig inne i ringen 49.

Denne forskyvning av det fremre parti 41, 5 på sokkelen 3 og av selve sokkelen kom-penserer samtidig, med forskyvningen av håndtaket 11, for mulige aksiale vinkelfeil under den forbindende eller frakoblende bevegelse ved manøvreringen og mulig støt-vis manøvrering som kan forårsakes av de virvler som er tilstede i det (marine) fluidmiljø og som påvirker manøvreringsfarkosten.

Som en utførelsesvariant av oppfinnelsen skal det bemerkes at kuleleddelementet kan omfatte i det minste en ribbe som går i inngrep med en hovedsakelig komplementær spalte med et visst vinkelmessig forskyvningsspillerom og installert i det bakre parti av koblingen, idet denne innretning vil tillate dreining av pluggen i forhold til sokkelen som skal styres og overvåkes ved hjelp av nevnte manøvreringsfarkost.

Oppfinnelsen fremskaffer således en elektrisk eller optisk kobling som er egnet til å bli nedsenket i et fluidmiljø og som har høy mekanisk pålitelighet.

PATENTKRAV

1. Elektrisk eller optisk kobling av den type som har en fast hannkontaktdel eller sokkel (3) med i det minste en aksial kontaktpinne (7) og en bevegelig hunnkontaktdel eller plugg (1) som på sitt fremre parti er i stand til å bli koblet til nevnte hannkontaktdel og som har en hunnkontaktdel generelt i form av en elastisk holder som mottar kontaktpinnen på hanndelen ved sammenkobling av koblingen, idet sammenkoblingen utføres med tilbaketrekning av i det minste et aksialt deksel som er fjærbelastet mot fronten og som på vanntett måte lukker forsiden av hunndelen i den ubenyttede posisjon, mens pluggen (1) har et bakre håndtak (11) som muliggjør den sammenkoblende eller frakoblende manøver ved hjelp av en arm som har en endeklo for å gripe håndtaket på den bevegelige hunnkontaktdel (1),

karakterisert vedat den bakre hoveddel (15) av pluggen (1) har en utsparing (19) som med begrenset aksial vinkelforskyvning ved aksial innretting fanger opp et kuleleddelement (13) som er stivt festet til det bakre håndtak (11), idet kuleleddelementet blir holdt inne langs aksen av pluggen (1) ved hjelp av et fjærelement (35) som skyver mot (37) den bakre hoveddel (15) og/eller mot hånd-

taket (11), og hvor nevnte kuleleddelement (13) omfatter:

- et halsparti (29) adskilt fra kuleleddet (25) langs et kort sylindrisk parti med en diameter som er noe mindre enn den av kuleleddet (25), idet dette halsparti (29) med begrenset aksial vinkelforskyvning mottas av et bakre innrettingshull (27) med halve ringer (17), og - i det minste en langsgående ribbe (31) konstruert for å gå i inngrep med et komplementært spor (33) i den bakre hoveddel (15) av pluggen (1) og som med begrenset spillerom låser mulig frihet for kuleleddelementet (13) til å dreie seg i forhold til hoveddelen (15) av hunnkontaktdelen (1). 2. Kobling som angitt i krav 1, og hvor nevnte aksiale vinkelforskyvning ved innrettingen av kuleleddelementet (13) er liten og kan variere. 3. Kobling som angitt i krav 2, og hvor nevnte aksiale vinkelforskyvning er en vinkel på ±5°. 4. Kobling som angitt i et av kravene 1 - 3, og hvor oppfangningen av nevnte kuleleddelement (13) i det bakre parti (15) av pluggen (1) oppnås ved hjelp av to halve ringer (17) som mottar kuleleddet (25) på kuleleddelementet (13) og er festet til hoveddelen (15) f.eks. ved hjelp av skruer (21), idet disse ringer (17) også er i stand til å spres fra hverandre ved sine ender i den hensikt å romme to diametralt motstående spor (33) som hvert enkelt er i stand til å motta en langsgående ribbe (31) fra kuleleddelementet (13).

5. Kobling som angitt i et av de foregående krav, og hvor nevnte fjærele-

ment (35) er en elastisk mansjett eller ring f.eks. fremstilt fra et elastomermaterial som er motstandsdyktig overfor fluid som koblingen senkes ned i og løsemiddel som eventuelt er tilstede, aksialt sammenpresset omkring periferien av og mot de motstående ringformede endeflenser (37, 39) på henholdsvis det bakre parti (15) av pluggen (1) og det bakre håndtak (11).

6. Kobling som angitt i et av de foregående krav, og hvor koblingens sokkel (3) har et sylindrisk fremre parti (41) konstruert for med en viss gitt klaring å motta og styre det komplementære fremre parti (45) av pluggen (1), idet dette sylindriske fremre parti (41) sammenstilles med liten aksial vinkelmessig fleksibilitet på koblingens hoveddel (43) av sokkelen (3). 7. Kobling som angitt i krav 6, og hvor nevnte sammenstilling er dannet ved hjelp av en ring (49) med aksial elastisk effekt og som har delvis omkretsmessige spalter (51) som er aksialt spredt ut regelmessig omkring periferien og vinkelmessig regelmessig forskjøvet, fra en omkretsmessig spalte til den neste nærliggende omkretsmessige spalte. 8. Kobling som angitt i krav 7, og hvor nevnte fremre sylindriske parti (41) av sokkelen (3) er stivt festet til ringen (49) etter å ha blitt aksialt smettet inn på sistnevnte for så å bli festet til sistnevnte f.eks. ved hjelp av periferiskruer (55), mens ringen (49) er koaksialt festet på hoveddelen (43) av koblingens sokkel (3). 9. Kobling som angitt i et av kravene 7 eller 8, og hvor nevnte fremre sylindriske parti (41) har et kontaktparti (5) på sokkelen og er sammenstilt med vanntette pakninger (61) på hoveddelen (43) av sokkelen, idet nevnte kontaktparti (5) og det fremre sylindriske parti (41) tolererer en liten aksial vinkelforskyvning integrert med ringen (49).