WO2018228749A1

WO2018228749A1 - Kupplung für tiefkalte verflüssigte medien

Info

Publication number: WO2018228749A1
Application number: PCT/EP2018/061560
Authority: WO
Inventors: Émilien Frère
Original assignee: Messer France S.A.S.
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2018-12-20
Also published as: CN110537049A; EP3638939A1; DE102017005588A1; US20200182389A1

Abstract

Eine Kupplung für tiefkalt verflüssigte Medien umfasst eine Kupplungsdose (10) und einen mit dieser verbindbaren Kupplungsstecker (30) auf, die jeweils mit einem Rückschlagventil (15, 40) ausgerüstet sind. Die Kupplungsdose (10) umfasst dabei einen mit Mitteln zum Verbinden mit dem Kupplungsstecker (30) aufweisenden Vorderabschnitt (11) und einen das Rückschlagventil (15) aufweisenden Hinterabschnitt (12) umfasst. Erfindungsgemäß ist der Vorderabschnitt (11) mit dem Hinterabschnitt (12) mittels eine Sollbruchstelle aufweisenden Schrauben (33) verbunden, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Zugspannung reißen. Dabei trennen sich die Abschnitte (11, 12) voneinander und die Rückschlagventile (15, 40) bewegen sich selbsttätig in die Schließposition.

Description

Kupplung für tiefkalte verflüssigte Medien

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Kupplung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Anhand der Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen, jeweils im Längsschnitt:

Fig. 1 : Die voneinander getrennten Bestandteile einer Kupplungsdose einer erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig. 2: die zusammengefügte Kupplungsdose und der Kupplungsstecker der

Kupplung aus Fig. 1 im entkoppelten Zustand,

Fig. 3: Die Kupplung aus Fig. 1 und Fig. 2 im geschlossenen Zustand,

Fig. 4: Die Kupplung aus Fig. 1 bis 3 nach einem den Abreißschutz auslösenden

Ereignis,

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.

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.

Die aus Kupplungsdose 10 und Kupplungsstecker 30 zusammengesetzte Kupplungsdose 10 ist in Fig. 2 gezeigt.

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.

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. 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.

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.

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.

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

10. Kupplungsdose 38. Knopf

1 1 . Vorderabschnitt 39. Knopf

12. Hinterabschnitt 40. Rückschlagventil

13. Anschlussstutzen 41 . Verschlusskörper

14. Gehäuse (des Hinterabschnitts) 42. Schließteller

15. Rückschlagventil 43. Ausmündung

16. Verschlusskörper 44. Ventilsitz

17. Schließteller 45. zentrale Bohrung

18. Ausmündung 46. Druckfeder

19. Ventilsitz 47. -

20. Zentrale Bohrung 48. Anschlussstutzen

21 . Druckfeder 49. -

22. Flansch 50. Stößel

23. — 51 . Stößel

24. Gehäuse (des Vorderabschnitts) 52. Durchströmöffnung

25. Dichtring 53. Durchströmöffnung

26. Flansch 54. -

27. — 55. -

28. Schlitz 56. Kupplungsdose

29. Schlitz 57. Schutzschild

30. Kupplungsstecker 58. -

31 . Bohrung 59. Anschlussstutzen

32. Bohrung 60. Gehäuse

33. Schraube 61 . Vorsprung

34. Schraubenkopf 62. Stirnseite

35. Sollbruchstelle 63. Dichtring

36. Dichtring 64. Überwurfmutter

37. Gehäuse (des Kupplungssteckers)

Claims

Patentansprüche

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,

dadurch gekennzeichnet,

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsdose (56) drehbeweglich mit einer Leitung für ein kryogenes Medium verbunden ist.