DE10018364A1

DE10018364A1 - Hydraulische Unterwasserkupplung mit verlängertem Sondenabschnitt

Info

Publication number: DE10018364A1
Application number: DE10018364A
Authority: DE
Inventors: Rober E Smith Iii
Original assignee: National Coupling Co Inc
Current assignee: National Coupling Co Inc
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: GB9922950D0; US6085785A; GB2348936B; DE10018364B8; AU5349599A; NO20001931D0; DE10018364B4; NO318071B1; NO20001931L; BR9904760A; GB2348936A

Abstract

Eine hydraulische Unterwasserkupplung hat einen verlängerten Sondenabschnitt 46. Das Einsteckelement 10 der Kupplung beherbergt eine Ventilfeder 71, die einen größeren Durchmesser als der Ventilkörper 62 hat. Die Ventilfeder 71 ist so ausgebildet, dass das Ventil geschlossen wird, um ein Eintreten von Meerwasser oder ein Austreten von Hydraulikfluid aus dem System zu verhindern. Der verlängerte Sondenabschnitt 46 ist durch eine oder mehrere Dichtungen abgedichtet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen hydrauli sche Kupplungen, die bei Unterwasserbohrungen und Produkti onsanwendungen verwendet werden, und Dichtungen, welche bei solchen Kupplungen verwendet werden. Im Einzelnen betrifft die Erfindung eine hydraulische Unterwasserkupplung mit ei ner verlängerten Sonde an dem Einsteckelement und eine Ven tilfeder, die so geformt ist, dass sie das Ventil in einer geschlossenen Position sichert, um bei hohem Druck eine Leckage des Hydraulikfluids oder des Meerwassers zu verhin dern. Mit der verlängerten Sonde stehen eine oder mehrere Dichtungen im Eingriff.

Hydraulische Unterwasserkupplungen sind seit langem be kannt. Die Kupplungen bestehen im Allgemeinen aus einem Einsteckelement und einem Aufnahmeelement, wobei in dem Aufnahmeelement weiche Dichtungen positioniert sind, um den Übergang zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnahmeele ment abzudichten. Das Aufnahmeelement hat im Allgemeinen einen zylindrischen Körper mit einer Längsbohrung mit rela tiv großem Durchmesser an seinem einen Ende und einer Längsbohrung mit relativ kleinem Durchmesser an seinem an deren Ende. Die kleine Bohrung erleichtert das Anschließen von Hydraulikleitungen, während die große Bohrung weiche Dichtungen enthält und den Einsteckteil der Kupplung auf nimmt. Der Einsteckteil hat einen zylindrischen Teil oder eine Sonde an seinem einen Ende mit einem Durchmesser unge fähr gleich dem Durchmesser der großen Bohrung des Aufnah meteils der Kupplung. Der Einsteckteil hat auch einen An schluss an seinem anderen Ende, um das Anschließen von Hy draulikleitungen zu erleichtern. Wenn der zylindrische Teil des Einsteckteils in die große Bohrung des Aufnahmeteils eingesetzt ist, liegen gemäß verschiedenen Ausführungsfor men der Erfindung die weichen Dichtungen oder O-Dichtungs ringe, entweder am Ende oder der Stirnfläche des Einsteck teils an oder wirken mit der zylindrischen Sondenwand um ihren Außenumfang zusammen. Das Hydraulikfluid kann dann frei durch die Aufnahme- und Einsteckteile der Kupplung fließen und die Dichtungen verhindern, dass der Strom um die Verbindung und die Kupplung herum austreten kann. In dem Aufnahmeteil und auch in dem Einsteckteil kann ein Ab sperr- oder Rohrventil installiert sein. Jedes Ventil öff net, wenn die Kupplung unterbrochen ist, um zu verhindern, dass Fluid aus dem System austreten kann, dessen Teil die Kupplung ist.

In der US-PS 4,694,859 von Robert E. Smith, III, der Anmel derin National Coupling Co. Inc. of Stafford, Texas, ist eine hydraulische Unterwasserkupplung und eine Metalldich tung offenbart. Dieses Patent beschreibt eine wieder ver wendbare Metalldichtung, die mit dem Außenumfang der Sonde zusammenwirkt, wenn diese innerhalb der Bohrung des Ein steckteils positioniert ist. Die Metalldichtung wird an ih rem Ort durch ein Halteelement gehalten. Wenn die Einsteck- und Aufnahmeteile der Kupplung unter Druck getrennt werden, verhindert das Halteelement, dass die Metalldichtung durch die Bohrung des Aufnahmeelementes nach außen geblasen wird. Die Einsteck- und Aufnahmeelemente haben jeweils Ventilbe tätigungselemente, die an den Rohrventilen vorstehen. Wenn die Ventilbetätigungselemente im Eingriff sind, wird jedes Rohrventil in seine offene Position gezwängt und die Rohr ventilfedern werden zusammengedrückt.

Andere hydraulische Unterwasserkupplungen haben Dichtungen, die mit der Stirnseite des Einsteckelementes oder der Sonde zusammenwirken. Beispielsweise betrifft die US-PS 4,637,470 eine Kupplung, die ein Einsteckelement und ein Aufnahmeele ment mit Ventilen und eine Stirnflächendichtung zum Dichten des Übergangs zwischen den Elementen hat.

Da hydraulische Unterwassersysteme zum Bohren und für Pro duktionsanwendungen in zunehmenden Tiefen benötigt werden, übt der Unterwasserdruck größere Kräfte auf die Ventile in den Kupplungselementen aus. Typischerweise bleibt, wenn die Kupplungselemente gelöst werden, das Einsteckelement an ei nem Ort unter Wasser, während das Aufnahmeelement entfernt wird. Die Ventilfeder (üblicherweise mit einem Durchmesser kleiner als 25,4 mm (1 Inch)) in dem Einsteckelement kann nicht ausreichend sein, um das Rohrventil gegen die hydro statischen Kräfte des Meerwassers vollständig geschlossen zu halten. Wenn sich das Ventil ein wenig öffnet, kann Meerwasser in die Hydraulikleitungen eintreten oder Hydrau likfluid kann aus dem System austreten. Bei den bekannten Kupplungskonstruktionen für Unterwasserverwendung würde eine Vergrößerung (beispielsweise des Durchmessers) der Ventilfeder auch eine Vergrößerung der entsprechenden Ab messungen des Kupplungselementes oder der Sonde erfordern, wo die Ventilfeder positioniert ist. Vergrößerungen des Kupplungselementes schaffen jedoch das Problem des geeigne ten Abdichtens der Kupplungselemente miteinander. Dichtun gen zur Verwendung in hydraulischen Unterwasserkupplungen der hier beschriebenen Bauart dichten üblicherweise den Um fang oder die Stirnfläche einer Sonde ab, die einen Außen durchmesser hat, der ungefähr 25,4 mm (1 Inch) beträgt. Eine Dichtung oder Dichtungen zum Zusammenwirken mit einer Sonde mit einem Durchmesser, der signifikant größer als 25,4 mm (1 Inch) ist, werden größeren Hydraulikkräften aus gesetzt, wodurch tendenziell die Trennkräfte zwischen den Einsteck- und Aufnahmeelementen erhöht werden und es schwieriger wird, die Kupplungselemente in Eingriff und au ßer Eingriff zu bringen. Daher wird ein Einsteckkupplungs element benötigt, das so geformt ist, dass es eine größere Ventilfeder aufnehmen kann, um sicherzustellen, dass das Rohrventil gegenüber dem Flüssigkeitsdruck der See ge schlossen bleibt, ohne dass die Abmessungen desjenigen Teils des Einsteckkupplungselementes, wo die Dichtung in Eingriff steht, vergrößert werden müssen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Unter wasserkupplung der vorstehend beschriebenen Bauart mit Ein steck- und Aufnahmeelementen für die Fluidverbindung zwi schen diesen und Ventilen zum Steuern des Fluidstroms in jedem der Elemente. Die vorliegende Erfindung hat ein Ein steckelement oder eine Sonde, mit einem Körper mit einer stufenförmigen, zylindrischen Außenfläche, die einen ver längerten Sondenabschnitt mit einem kleineren Durchmesser und einen Längsdurchlass durch diesen hat. Das Rohrventil des Einsteckelements hat ein Betätigungselement innerhalb des Längsdurchlasses des verlängerten Sondenabschnittes. Das Einsteckelement beherbergt eine Ventilfeder, die das Rohrventil des Einsteckelementes in die geschlossene Posi tion zwängt. Die Ventilfeder hat einen Durchmesser größer als der Durchmesser des verlängerten Sondenabschnittes und schafft eine ausreichende Kraft, um zu verhindern, dass das Rohrventil des Einsteckelementes sich bei hohen Unterwas serdrucken öffnet. Der Durchmesser des Teils des Einsteck elementes, welcher die Feder beherbergt, ist größer als der Durchmesser des verlängerten Sondenabschnittes oder des Ventils in dem Einsteckelement. Eine oder mehrere Dichtun gen zwischen den Kupplungselementen wirken mit dem Umfang oder der Stirnfläche des verlängerten Sondenabschnittes zu sammen.

Die vorliegende Erfindung verhindert eine Leckage von Hy draulikfluid oder Meerwasser in das Hydrauliksystem bei größeren Meerestiefen und stellt sicher, dass bei höheren Drucken eine Ventilfeder mit wesentlich größerem Durchmes ser in dem Einsteckelement der Kupplung aufgenommen werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch, dass das Aufnahmeelement als eine Führungshülse wirkt, um die Einstecksonde zu dem Aufnahmeelement und den Dichtungen präzise auszurichten.

Die folgenden Figuren sind ein Teil der vorliegenden Be schreibung und dienen zur weiteren Demonstration gewisser Aspekte der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung wird un ter Bezugnahme auf eine oder mehrere dieser Figuren in Ver bindung mit der detaillierten Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen besser verständlich. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 die Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung in explosionsartiger, perspektivischer Darstel lung;

Fig. 2 die Einsteck- und Aufnahmekupplungselemente gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Schnitt vor dem Zusammenstecken;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Dichtungshalteele mentes und der Hülse, die in dem Aufnahmeelement ge mäß Fig. 2 gezeigt sind;

Fig. 4 die zusammengesteckten Einsteck- und Aufnahmekupp lungselemente gemäß der ersten bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;

Fig. 5 die zusammengesteckten Einsteck- und Aufnahmeelemen te gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;

Fig. 6 die Einsteck- und Aufnahmeelemente gemäß einer drit ten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung im Schnitt;

Fig. 6A eine vergrößerte Darstellung im Schnitt des Rohr ventils des Einsteckelementes gemäß Fig. 6; und

Fig. 7 die zusammengesteckten Einsteck- und Aufnahmeelemen te gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform von Fig. 6 im Schnitt.

Fig. 1 zeigt in explosionsartiger, perspektivischer Dar stellung das Einsteckelement und das Aufnahmeelement einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung. Das Einsteckelement 10 kann mittels Gewinden 41 oder anderen Mitteln, wie beispielsweise Kopfschrauben, an einer Verteilerplatte befestigt sein. Techniken zum Befestigen der Elemente an solchen Platten sind dem Fachmann allgemein bekannt.

Das Einsteckelement 10 hat, wie in der Fig. 1 gezeigt, ei nen Schaft 31, einen Flansch 42 und einen Körper mit einem Außendurchmesser mit einem ersten Abschnitt 44, in welchem die Ventilfeder 71 aufgenommen ist, einem zweiten Abschnitt 45 mit einem kleineren Durchmesser als der des ersten Ab schnittes und einem verlängerten Sondenabschnitt 46 mit ei nem Durchmesser kleiner als der des zweiten Abschnittes. Die Länge des verlängerten Sondenabschnittes 46 ist vor zugsweise größer als ihr Außendurchmesser. Das Einsteckele ment 10 hat eine stufenförmige Innenbohrung, die sich in Längsrichtung durch das Element erstreckt, mit einem ersten Abschnitt 56 der Bohrung in dem ersten Abschnitt des Ein steckelementes, einem zweiten Abschnitt 57 der Bohrung (mit einem kleineren Durchmesser als der des ersten Abschnittes der Bohrung) in dem zweiten Abschnitt des Einsteckelemen tes, und einem dritten Abschnitt 47 der Bohrung (mit einem kleineren Durchmesser als der des zweiten Abschnittes der Bohrung) in dem verlängerten Sondenabschnitt 46.

Die Rohrventilbaugruppe des Einsteckelementes ist innerhalb des ersten Abschnittes 56, des zweiten Abschnittes 57 und des dritten Abschnittes 47 der Bohrung, welche sich in Längsrichtung durch das Einsteckelement erstreckt, ver schiebbar aufgenommen. Die Rohrventilbaugruppe hat einen zylindrischen hohlen Ventilkörper 62, dessen Außendurchmes ser so dimensioniert ist, dass er innerhalb des zweiten Ab schnittes 57 der Bohrung des Einsteckelementes verschiebbar ist. Der Ventilkopf 64 hat eine konische Form und ist so dimensioniert, dass er auf dem Ventilsitz 66 sitzt. Der ko nische Ventilkopf hat ein Betätigungselement oder einen Stößel 65, der an diesem in Längsrichtung vorsteht. Der zy lindrische Ventilkörper 62 hat eine Innenbohrung 59, die sich durch diesen erstreckt. Eine wendelförmige Ventilfeder 71 zwängt die konische Ventilfläche 64 in eine geschlossene Position gegen den Ventilsitz 66. Die wendelförmige Ventil feder 71 liegt an der Schulter 63 der Rohrventilbaugruppe an. Die Ventilfeder 71 hat einen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Ventilkörpers 62. Der Durch messer der Ventilfeder 71 ist auch größer als die Innen durchmesser der Bohrung 57 und der Bohrung 47. Die wendel förmige Ventilfeder 71 ist mit einem Federteller 72 veran kert, der durch einen Sprengring 73 an Ort und Stelle ge halten wird.

Das Aufnahmeelement 20 hat einen zylindrischen Körper 92 mit einer zentralen Bohrung mit einem ersten Abschnitt 68, einem zweiten Abschnitt 69 mit einem kleineren Durchmesser als der des ersten Abschnittes, und einem dritten Abschnitt 75, mit einem kleineren Durchmesser als der des zweiten Ab schnittes. Diese stufenförmige Bohrung in dem Aufnahmeele ment ist so dimensioniert, dass sie die Haltebuchse 53 und das Halteelement 51 aufnehmen kann. Die Haltebuchse und das Halteelement halten in dem Aufnahmeelement eine mit Druck gespeiste hohle Metalldichtung 28 an Ort und Stelle, die um den Umfang des verlängerten Sondenabschnittes des Einsteck elementes, wenn dieses durch die Dichtung eingesetzt worden ist, eine radiale Dichtung bildet. Die hohle Metalldichtung ist so konstruiert, dass sie sich radial nach innen und au ßen in Antwort auf den Fluiddruck in dem Innenhohlraum der Dichtung ausdehnt. Die Haltebuchse 53 ist verschiebbar in den zweiten Abschnitt 69 der Bohrung des Aufnahmeelementes eingesetzt und hat vorzugsweise einen O-Dichtungsring, um in der Bohrung des Aufnahmeteils gegenüber der Schulter 55 eine Sicherheitsdichtung zu bilden. Zusätzlich kann eine schwalbenschwanzförmige Gummidichtung 25 ausgebildet sein, um den verlängerten Sondenabschnitt des Einsteckelementes radial abzudichten. Die Schwalbenschwanzdichtung 25 hat zwischen der Haltebuchse 53 und dem Halteelement 51 eine schwalbenschwanzförmige Passung. Das Halteelement 51 hat ein Gewinde 49, das dazu verwendet wird, das Halteelement zu befestigen, wenn dieses Gewinde in ein entsprechendes Gewinde in dem ersten Abschnitt 68 in der Bohrung des Auf nahmeelementes eingeschraubt wird und das Halteelement ge dreht wird. Durch Anziehen des Halteelementes 51 unter Ver wendung des Gewindes 49 kann die Radialdichtung in axialer Richtung leicht zusammengedrückt werden, bevor die Kupp lungselemente miteinander verbunden werden. Das Halteele ment 51 in dem Aufnahmeelement hat eine Innenbohrung 52, die so dimensioniert ist, dass in ihr der zweite Durchmes ser 45 des Einsteckelementes aufgenommen werden kann.

Es wird nun auf die Fig. 2 Bezug genommen, in welcher das Einsteckelement 10 und das Aufnahmeelement 20 der Kupplung im Schnitt vor dem Übertragen von Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen gezeigt ist. Das Einsteckelement 10 hat einen innen liegenden Gewindeabschnitt 50 an seinem Schaftende, um das Anschließen von Hydraulikleitungen zu erleichtern. Wie in der Fig. 2 gezeigt, zwängt die Ventil feder 71 das Rohrventil in die geschlossene Position, wenn die Kupplungselemente außer Eingriff sind.

Der verlängerte Sondenabschnitt 46 kann in die Buchsenboh rung 54 eingesetzt werden, bevor das Betätigungselement 65 des Rohrventils des Einsteckelementes das Betätigungsele ment 80 des Rohrventils des Aufnahmeelementes berührt. Das Rohrventil des Aufnahmeelementes hat eine konische Ventil fläche 81 und einen hohlen Ventilkopf mit einer Öffnung 82 durch den Kopf. Die Ventilfeder 83 zwängt die Ventilfläche 81 gegen den Ventilsitz 89 in dem Aufnahmeelementkörper. Das Rohrventil des Aufnahmeelementes ist innerhalb der Boh rung 75 in dem Körper des Aufnahmeelementes verschiebbar. Der Federteller 84, der durch einen Sprengring 85 an Ort und Stelle gehalten wird, hält die Ventilfeder 83 an Ort und Stelle. Die Ventilfeder zwängt die konische Ventilflä che 81 gegen den Ventilsitz 89. Das Aufnahmeelement hat ei nen Innengewindeanschluss 95 zum Erleichtern des Anschlie ßens an Hydraulikleitungen.

Die Haltebuchse 53 liegt an der Schulter 55 in der Bohrung des Aufnahmeelementes an und wenn das Halteelement 51 gegen die Haltebuchse angezogen wird, kann die hohle Metalldich tung 28 leicht axial zusammengedrückt werden, um die Dich tung vor dem Zusammensetzen der Einsetz- und Aufnahmekupp lungselemente axial vorzuspannen. Wie ebenfalls in der Fig. 2 gezeigt, ist die Schwalbenschwanzdichtung zwischen dem Halteelement 51 und der Haltebuchse 53 angeordnet. Die Schwalbenschwanzdichtung bildet auch eine radiale Dichtung um den verlängerten Sondenabschnitt des Einsteckelementes. Die hohle Metalldichtung 28 ist auf der Innenschulter 77 in der Bohrung des Aufnahmeelementes positioniert, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.

Anstatt einer hohlen Metalldichtung, die mit dem Umfang des Einsteckelementes zusammenwirkt, kann bei der vorliegenden Erfindung auch eine Dichtung der Stirnflächenbauart verwen det werden. Die Stirnflächendichtung wird dazu verwendet, mit der vorderen Stirnfläche des Einsteckelementes oder der Sonde zusammenzuwirken. Wenn zwei Dichtungen zum Abdichten des Übergangs zwischen dem Einsteckelement und dem Aufnah meelement verwendet werden, kann zusätzlich der verlängerte Sondenabschnitt des Einsteckelementes stufenförmig ausge bildet sein, so dass die Gummidichtung (wie beispielsweise die Schwalbenschwanzdichtung gemäß Fig. 2) mit einem größe ren Durchmesser als die Metalldichtung (wie beispielsweise die hohle Metalldichtung 28) zusammenwirkt.

Es wird nun auf die Fig. 4 Bezug genommen, in welcher das Einsteck- und das Aufnahmeelement der Kupplung in einer Po sition gezeigt sind, in welcher die Ventilbetätigungsele mente zusammenwirken, so dass Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen übertragen werden kann. In dieser Posi tion kann Hydraulikfluid durch die Bohrung des Aufnahmeele mentes durch die Öffnungen 82 des Rohrventils des Aufnahme elementes und um die konische Ventilfläche 81 fließen bis das Hydraulikfluid in die Bohrung 47 übertritt, die das Be tätigungselement 65 des Ventils des Einsteckelementes um gibt. Hydraulikfluid passiert die konische Ventilfläche 64 des Einsteckelementes und geht durch die Öffnung 58 im zy lindrischen Ventilkörper 62 und durch die Bohrung 59 im Ventilkörper des Einsteckelementes.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, die in der Fig. 5 gezeigt ist, sind das Einsteckelement 11 und das Aufnahmeelement 30 mit vollständig im Eingriff befindlichen Kupplungselementen gezeigt. Das Einsteckelement 11 hat ei nen Schaft 131 mit Gewinde 141, das an einer Verteilerplat te angeschlossen werde kann. Das Schaftende des Einsteck elementes ist auch innen mit Gewinde 150 für das Anschlie ßen an Hydraulikleitungen versehen. Der verlängerte Sonden abschnitt 146 hat eine Bohrung 147, die durch diesen hin durch geht. Die Rohrventilbaugruppe des Einsteckelementes hat einen zylindrischen Ventilkörper 162 mit einem koni schen Ventilsitz 164, ein Ventilbetätigungselement, das an diesem vorsteht. Der zylindrische Ventilkörper hat Öffnun gen 158 und einen Längskanal 159, der sich durch den Körper erstreckt. Das Rohrventil des Einsteckelementes wird mit der Feder 171 in die geschlossene Position gezwängt, die in der Bohrung 156 des Einsteckelementes positioniert ist. Die Ventilfeder 171 ist durch einen Federteller 172 und einen Sprengring 173 verankert. In der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform hat der Einsteckelementkörper einen Flansch 142, einen ersten Durchmesser 144 und einen verlängerten Sondenabschnitt 146.

Immer noch bezugnehmend auf Fig. 5, hat das Aufnahmeelement 30 eine Innenbohrung, die so dimensioniert ist, dass sie die Haltebuchse 135 und das Halteelement 133 aufnehmen kann, welches ein Gewinde 149 zum Zusammenwirken mit dem passenden Gewinde in der Innenbohrung des Aufnahmeelementes hat. Die Haltebuchse und das Halteelement haben jeweils In nenbohrungen, die sich durch diese Elemente erstrecken und die so dimensioniert sind, dass sie ein gleitendes Aufneh men des verlängerten Sondenabschnittes 146 des Einsteckele mentes zulassen. Wie bei der ersten Ausführungsform hat der verlängerte Sondenabschnitt eine größere Länge als sein In nendurchmesser. Wie in der Fig. 5 zeigt, ist eine Schwal benschwanzdichtung 134 so ausgebildet, dass sie zwischen die Haltebuchse und das Halteelement passt und bildet eine Radialdichtung um den Umfang des verlängerten Sondenab schnittes 146. Zwischen der Haltebuchse und der Bohrung des Aufnahmeelementes ist vorzugsweise ein O-Dichtungsring 136 angeordnet. Zusätzlich ist eine hohle Metalldichtung 128 auf der Schulter 177 in der Bohrung des Aufnahmeelementes positioniert. Die hohle Metalldichtung wird vorzugsweise mit Druck beaufschlagt, um eine radiale Metalldichtung um den Umfang des verlängerten Sondenabschnittes 146 zu bil den. Das Aufnahmeelement hat auch eine Rohrventilbaugruppe mit einem konischen Ventilsitz 181, der durch die Ventilfe der 183 gegen den Ventilsitz 189 gezwängt wird. Die Ven tilfeder wird an Ort und Stelle durch einen Teller 184 und einen Sprengring 185 gehalten. Das Rohrventil des Aufnahme elementes hat vorzugsweise eine Öffnung 182, die es ermög licht, dass Hydraulikfluid durch und um das Rohrventil fließt, wenn die Kupplungselemente im Eingriff sind. Das Aufnahmeelement 30 der Kupplung hat auch einen Gewinde schaft 190. Der Ventilstößel 180, der an dem konischen Ven tilsitz 181 vorsteht, wirkt mit dem Ventilstößel 165 des Einsteckelementes zusammen, wenn die Kupplungselemente mit einander verbunden sind. Dies erlaubt, dass Hydraulikfluid zwischen den Kupplungselementen fließt.

In einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in der Fig. 6 gezeigt ist, ist das Einsteckelement 210 mit Gewinden 241 an einer Verteilerplatte befestigt. Das Aufnahmeelement 220 kann durch Gewinde 290 an einer zweiten Verteilerplatte befestigt sein. Das Einsteckelement 210 hat einen Schaft 231, einen Flansch 242 und einen Körper mit einem einen Außendurchmesser aufweisenden ersten Abschnitt 244, in welchem die Ventilfeder 271 aufgenommen ist, und einen verlängerten Sondenabschnitt 246 mit einem Durchmes ser kleiner als der des ersten Abschnittes. Der verlängerte Sondenabschnitt hat vorzugsweise eine Länge, die größer als sein Außendurchmesser ist. Das Einsteckelement 210 hat eine stufenförmige Innenbohrung, die sich in Längsrichtung durch das Element erstreckt, mit einem ersten Abschnitt 256 der Bohrung in dem ersten Abschnitt des Einsteckelementes und einem zweiten Abschnitt 257 der Bohrung (mit kleinerem Durchmesser als der der Bohrung des ersten Abschnittes) in dem verlängerten Sondenabschnitt des Einsteckelementes.

Die Rohrventilbaugruppe des Einsteckelementes 210 ist ver schiebbar in dem zweiten Abschnitt 257 der Bohrung aufge nommen. Die Rohrventilbaugruppe hat einen zylindrischen, hohlen Ventilkörper 263 mit einem Außendurchmesser, der so dimensioniert ist, dass er innerhalb des zweiten Abschnit tes 257 der Bohrung des Einsteckelementes verschiebbar ist. Der Ventilkopf 264 hat eine konische Form und ist so dimen sioniert, dass er auf dem Ventilsitz 266 sitzt. Der koni sche Ventilkopf hat ein Betätigungselement oder einen Stö ßel 265, der in Längsrichtung an diesem vorsteht. Wie im Einzelnen in der Fig. 6A gezeigt, hat der zylindrische Ven tilkörper 263 ein Gewinde 301 zum. Eingreifen in den Feder teller 262, der so dimensioniert ist, dass er innerhalb der Bohrung 257 verschiebbar ist, und eine Innenbohrung 259 durch diesen. Die wendelförmige Ventilfeder 271 liegt am Federteller 262 an, zwängt die konische Ventilfläche 264 an den Ventilsitz 266 in eine geschlossene Position. Die Ven tilfeder 271 hat einen Durchmesser, der größer als der Au ßendurchmesser des Ventilkörpers 263 ist, und der Feder durchmesser ist ebenfalls größer als der Innendurchmesser der Bohrung 257.

Das Aufnahmeelement 220 hat einen zylindrischen Körper 292 mit einer zentralen Bohrung mit einem ersten Abschnitt 268, einem zweiten Abschnitt 269, der einen kleineren Durchmes ser als der erste Abschnitt hat, und einem dritten Ab schnitt 275, der einen kleineren Durchmesser als der zweite Abschnitt hat. Diese stufenförmige Bohrung in dem Aufnahme element ist so dimensioniert, dass sie die Haltebuchse 253 und das Halteelement 251 aufnehmen kann. Die Haltebuchse und das Halteelement halten eine mit Druck beaufschlagte hohle Metalldichtung 228 an der Schulter 277 in dem Aufnah meelement an Ort und Stelle, die um den Umfang des verlän gerten Sondenabschnittes des Einsteckelementes eine radiale Dichtung bildet, wenn dieses durch die Dichtung eingesetzt wird. Die hohle Metalldichtung ist so ausgebildet, dass sie radial nach innen und außen in Antwort auf den Fluiddruck sich in dem Innenhohlraum der Dichtung ausdehnt. Die Halte buchse 253 wird verschiebbar in den zweiten Abschnitt 269 der Aufnahmebohrung eingesetzt und hat vorzugsweise einen O-Dichtungsring 226, um eine Sicherheitsdichtung gegenüber der Schulter 227 in der Bohrung des Aufnahmeelementes zu bilden. Zusätzlich kann eine elastische Schwalbenschwanz dichtung 225 ausgebildet sein, die radial um den verlänger ten Sondenabschnitt des Einsteckelementes abdichtet. Die Schwalbenschwanzdichtung 225 hat eine schwalbenschwanzför mige Passung zwischen Haltebuchse 253 und Halteelement 251. Das Halteelement 251 hat ein Gewinde 249, das dazu verwen det wird, das Halteelement anzuziehen, wenn das Gewinde in das entsprechende Gewinde im ersten Abschnitt 268 in der Bohrung des Aufnahmeelementes eingreift und das Halteele ment gedreht wird. Durch Anziehen des Halteelementes 251 unter Verwendung des Gewindes 249 kann die radiale Dichtung leicht axial zusammengedrückt werden, bevor die Kupplungs elemente miteinander verbunden werden. Das Halteelement 251 in dem Aufnahmeelement hat eine innenliegende Halteelement bohrung mit einem ersten Innendurchmesser 252, der so di mensioniert ist, dass der erste Abschnitt 244 des Einsteck elementes aufgenommen werden kann, und einen zweiten Innen durchmesser 258 (kleiner als der erste Innendurchmesser 252), der so dimensioniert ist, dass der verlängerte Son denabschnitt 246 aufgenommen werden kann. Die Haltebuchse 253 hat ebenfalls einen Innendurchmesser 254, der so dimen sioniert ist, dass der verlängerte Sondenabschnitt durch diesen durchgeführt werden kann.

Der verlängerte Sondenabschnitt 246 des Einsteckelementes kann in die Halteelementbohrung 258 und die Buchsenbohrung 254 eingesetzt werden, bevor das Betätigungselement 265 des Rohrventils des Einsteckelementes mit dem Betätigungsele ment 280 des Rohrventils des Aufnahmeelementes zusammen wirkt. Das Rohrventil des Aufnahmeelementes hat eine koni sche Ventilfläche 281 und einen hohlen Ventilkopf, der eine Durchgangsöffnung 282 hat. Die Ventilfeder 283 zwängt die Ventilfläche 281 gegen den Ventilsitz 289 in den Aufnahme elementkörper. Das Rohrventil des Aufnahmeelementes ist in nerhalb der Bohrung 275 des Aufnahmeelementkörpers ver schiebbar. Der Federteller 284, der durch einen Sprengring 285 an Ort und Stelle gehalten ist, hält die Ventilfeder 283 an Ort und Stelle. Die Ventilfeder zwängt die konische Ventilfläche 281 gegen den Ventilsitz 289. Das Aufnahmeele ment hat einen mit Innengewinde versehenen Schaft 295, um das Anschließen von Hydraulikleitungen zu erleichtern.

Die Haltebuchse 253 liegt an der Schulter 227 in der Boh rung des Aufnahmeelementes an und wenn das Halteelement 251 gegen die Haltebuchse angezogen wird, kann die hohle Me talldichtung 228 leicht in axialer Richtung zusammenge drückt werden, um die Dichtung vor dem Verbinden der Ein steck- und Aufnahmekupplungselemente vorzuspannen. Wie ebenfalls in der Fig. 6 gezeigt, befindet sich zwischen dem Halteelement 251 und der Haltebuchse 253 eine Schwalben schwanzdichtung. Die Schwalbenschwanzdichtung bildet auch eine radiale Dichtung um den verlängerten Sondenabschnitt des Einsteckelementes.

Es wird nun auf die Fig. 7 Bezug genommen, in welcher die Einsetz- und Aufnahmeelemente der Kupplung in einer Posi tion gezeigt sind, in welcher die Ventilbetätigungselemente zusammenwirken, so dass zwischen den Kupplungselementen Hy draulikfluid übertragen werden kann. In dieser Position kann Hydraulikfluid durch die Bohrung des Aufnahmeelementes durch die Öffnungen 282 des Rohrventils des Aufnahmeelemen tes, um die konische Ventilfläche 281 des Aufnahmeelemen tes, dann um die konische Ventilfläche 264 des Einsteckele mentes und in die Bohrung 257 des verlängerten Sondenab schnittes des Einsteckelementes fließen.

Die Kupplungen gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung haben eine Ventilfeder, die in dem ersten Ende des Einsteckelementes aufgenommen ist, die einen größeren Durchmesser als der Durchmesser des Ventilkörpers oder die konische Ventilfläche in dem Einsteckelement hat. Die Ven tilfeder mit größerem Durchmesser, die in dem Einsteckele ment untergebracht ist, ermöglicht, dass signifikant größe re Kräfte auf das Rohrventil ausgeübt werden, um das Ventil gegen den Ventilsitz zu schließen, wenn die Kupplungsele mente gelöst werden. Die Erfindung trägt daher dazu bei, zu verhindern, dass Hydraulikfluid an der Kupplung austritt und trägt dazu bei, zu verhindern, dass Meerwasser in die Hydraulikleitungen und das Hydrauliksystem eindringt, des sen Komponenten die Kupplungselemente sind. Es ist wün schenswert, eine Ventilfeder aufzunehmen, die einen größe ren Durchmesser hat als der Durchmesser des zylindrischen Ventilkörpers, der Ventilfläche oder der Umfangsfläche, mit der die radialen Dichtungen zwischen den Einsteck- und Auf nahmeelementen zusammenwirken. Die Erfindung verwirklicht dies ohne eine Erhöhung der Kräfte, die auf die radiale Dichtung zwischen den Einsteck- und Aufnahmeelementen wir ken. Falls gewünscht, kann eine größere Ventilfeder auch in dem Aufnahmeelement aufgenommen sein, um eine größere Kraftkonstante zu schaffen, die das Ventil des Aufnahmeele mentes in die geschlossene Position zwängt.

Obwohl Variationen der Ausführungsform der vorliegenden Er findung nicht alle Vorteile der Erfindung realisieren kön nen, können bei unterschiedlichen Anwendungen der Vorrich tung gewisse Merkmale wichtiger als andere werden. Die Er findung sollte demgemäß als nur durch den Schutzumfang der anhängenden Patentansprüche begrenzt angesehen werden.

Claims

1. Hydraulische Unterwasserkupplung mit:

a) einem Aufnahmeelement mit einem Körper, einer zentralen Bohrung, einem Ventil, das den Fluidstrom durch die zentrale Bohrung steuert und einem Ventilbetätigungselement, welches in Längs richtung am Ventil vorsteht; und
b) einem Einsteckelement, das in die zentrale Boh rung des Aufnahmeelementes einsetzbar ist, wobei das Einsteckelement eine stufenförmige Außenum fangsfläche, eine stufenförmige Innenbohrung, ein Ventil mit einem zylindrischen Körper zum Steuern des Fluidstroms durch die Innenbohrung, ein Ven tilbetätigungselement, welches in Längsrichtung am Ventil vorsteht, und eine Ventilfeder hat, die das Ventil in die geschlossen Position zwängt, wobei die Ventilfeder einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des zylindrischen Kör pers des Ventils ist.

2. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die zentrale Bohrung des Aufnahmeelementes einen ersten Abschnitt, einen zwei ten Abschnitt mit einem Durchmesser kleiner als der des ersten Abschnittes und einen dritten Abschnitt mit einem Durchmesser kleiner als der des zweiten Ab schnittes aufweist.

3. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Innenbohrung des Ein steckelementes einen ersten Abschnitt, in welchem die Ventilfeder aufgenommen ist, und einen zweiten Ab schnitt aufweist, in welchem der zylindrische Körper des Ventils verschiebbar ist, der in einem Ventilsitz endet.

4. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 1, wei terhin gekennzeichnet durch eine radiale Dichtung in der zentralen Bohrung des Aufnahmeelementes, wobei die radiale Dichtung mit dem Außenumfang des Einsteckele mentes zusammenwirkt und die radiale Dichtung einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser der Ventilfeder ist.

5. Hydraulische Unterwasserkupplung mit:

a) einem Einsteckelement mit einer Innenbohrung, ei nem Ventil zum Steuern des Fluidstroms durch die Bohrung, einem Ventil mit einem Ventilbetäti gungselement, das an diesem vorsteht, und einer Ventilfeder, die das Ventil in die geschlossene Position zwängt, wobei das Einsteckelement auch einen ersten Abschnitt, in welchem die Ventilfe der aufgenommen ist, und einen zweiten Abschnitt hat, der einen Außendurchmesser hat, welcher kleiner als der Außendurchmesser des ersten Ab schnittes ist, wobei das Ventil in dem zweiten Abschnitt positioniert ist; und
b) einem Aufnahmeelement mit einer stufenförmigen Aufnahmekammer zum Aufnehmen des Einsteckelemen tes, einer Innenbohrung, einem Ventil zum Steuern des Fluidstroms durch die Innenbohrung, wobei das Ventil ein Ventilbetätigungselement hat, das an diesem vorsteht, wobei die Ventilbetätigungsele mente des Einsteck- und Aufnahmeelements zusam menwirken, um die Ventile zu öffnen und Hydrau likfluid zwischen den Kupplungselementen zu über tragen.

6. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 5, wei terhin gekennzeichnet durch wenigstens eine Radial dichtung, die in der stufenförmigen Aufnahmekammer des Aufnahmeelementes positioniert ist, wobei die radiale Dichtung mit dem zweiten Abschnitt des Einsteckelemen tes zusammenwirkt.

7. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 6, wei terhin gekennzeichnet durch ein Dichtungshalteelement zum Halten der Radialdichtung an Ort und Stelle bei Trennen des Einsteck- und Aufnahmekupplungselements.

8. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die radiale Dichtung eine hohle Metalldichtung ist.

9. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass die radiale Dichtung eine elastische Dichtung ist, die mit einer Schwalben schwanzpassung in dem Dichtungshalteelement sitzt.

10. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass das Einsteckelement weiter hin einen dritten Abschnitt aufweist, der einen klei neren Durchmesser als der zweite Abschnitt hat, wobei der dritte Abschnitt eine innenliegende Durchgangsboh rung hat, durch welche das Ventilbetätigungselement ragt.

11. Hydraulische Unterwasserkupplung mit:

a) einem Einsteckelement mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, mit einem innenlie genden Kanal durch das Einsteckelement, mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, ei nem Ventil mit einem zylindrischen Körper, der verschiebbar in dem zweiten Abschnitt des innen liegenden Kanals ist, einer Ventilfeder, die in den ersten Abschnitt des Kanals aufgenommen ist, um das Ventil in die geschlossene Position zu zwängen, das Ventil eine Stirnfläche und ein an dieser vorstehendes Betätigungselement hat, die Ventilfeder einen größeren Durchmesser als den Durchmesser des zylindrischen Körper des Ventils hat; und
b) einem Aufnahmeelement, das mit dem Einsetzelement zusammenwirkt und ein Ventil hat, das in dem durchführenden inneren Kanal verschiebbar ist, wobei das Ventil ein an diesem vorstehendes Betä tigungselement hat, wobei die Ventilbetätigungs elemente so zusammenwirken, dass die Ventile öff nen, um Hydraulikfluid zwischen den Elementen zu übertragen.

12. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass der erstes Abschnitt des Einsteckelementes einen Außendurchmesser hat, der grö ßer als der Außendurchmesser des zweiten Abschnittes ist, und der innenliegende Kanal des Aufnahmeelementes stufenförmig ist, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt des Einsteckelementes aufzunehmen.

13. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Radialdich tung vorgesehen ist, die zwischen dem Außenumfang des zweiten Abschnittes des Einsteckelementes und dem in nenliegenden Kanal im Aufnahmeelement abdichtet.

14. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stirnflä chendichtung vorgesehen ist, die zwischen dem Ende des zweiten Abschnittes des Einsteckelementes und dem in nenliegenden Kanal im Aufnahmeelement abdichtet.

15. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 13, da durch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt des Einsteckelementes einen ersten Durchmesser und einen zweiten Durchmesser hat, wobei eine der Radialdichtun gen mit dem ersten Durchmesser und eine der Radial dichtungen mit dem zweiten Durchmesser zusammenwirkt.

16. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt des Einsteckelementes eine größere Länge als sein Außen durchmesser hat.

17. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Halteelement vorgesehen ist, das in den innenliegenden Kanal des Aufnahmeelementes eingesetzt ist, wobei das Halteele ment einen stufenförmigen Innendurchmesser hat, um den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt des Ein steckelementes aufzunehmen, wobei das Halteelement we nigstens eine Radialdichtung im Aufnahmeelement hält.

18. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass das Einsteckelement weiter hin einen dritten Abschnitt aufweist, der einen Außen durchmesser hat, welcher kleiner als der des zweiten Abschnittes ist.

19. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 18, da durch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt des Einsteckelementes eine Innenbohrung hat, wobei das Ventilbetätigungselement des Einsteckelementes durch die Innenbohrung des dritten Abschnittes ragt.

20. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass weiterhin in dem zweiten Abschnitt des Einsteckelementes ein Federteller vorge sehen ist, wobei der Federteller mit dem Ventil des Einsteckelementes verbunden ist.

21. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Halteelement mit dem Aufnahmeelement verschraubt ist, eine Buchse verschiebbar in dem innenliegenden Kanal des Aufnahme elementes ist und zwischen dem Halteelement und der Buchse eine Radialdichtung positioniert ist.

22. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 21, da durch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung eine Schwalbenschwanzpassung zwischen Halteelement und Buchse hat.

23. Hydraulische Unterwasserkupplung nach Anspruch 15, da durch gekennzeichnet, dass die Radialdichtung eine mit Druck gespeiste hohle Metalldichtung ist.