DE1625955C

DE1625955C - Rotatable coupling

Info

Publication number: DE1625955C
Authority: DE
Inventors: Jacques Savigny sur Orge Sole Jean Clamart Hallier, (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication date: 1971-07-08

Description

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Die Erfindung betrifft eine drehbare Kupplung ist, der an seinem einen Ende mit dem VentilgliedThe invention relates to a rotatable coupling which is connected at one end to the valve member

zum dichten Verbinden zweier Abschnitte einer und an seinem anderen Ende mit dem Innenrohr festfor sealingly connecting two sections one and at its other end to the inner tube

Transportleitung für verflüssigtes Gas, deren jeder verbunden ist.Liquefied gas transport line, each of which is connected.

aus einem von dem verflüssigten Gas durchströmten Darüber hinaus läßt sich die Erfindung noch in Innenrohr und einem dazu koaxialen, gemeinsam 5 der Weise ausgestalten, daß die erste Kammer außerdamit einen Vakuumraum begrenzendes Außenrohr dem teilweise durch einen vierten, das Innenrohr im besteht, wobei eines der beiden miteinander zu ver- Bereich seines kleineren Durchmessers mit Abstand bindenden Innenrohre mindestens im Bereich der umgebenden und zu diesem koaxial angeordneten Verbindungsstelle einen kleineren Durchmesser auf- Faltenbalg begrenzt ist, der an seinem einen Ende weist als das andere Innenrohr und sich in dieses io mit dem Ventilsitz und an seinem anderen Ende mit einschieben läßt und die Außenrohre beider Lei- 'tem Innenrohr fest verbunden ist.
tungsabschnitte je einen endseitigen Flansch auf- In der Figur der Zeichnung, die einen Axialschnitt weisen, die über eingeschobene Abdichtungselemente zeigt, ist eine erfindungsgemäße Kupplung veranmiteinander in Verbindung stehen. schaulicht, die jedoch lediglich als die Erfindung erKupplungen dieser Art dienen zum dichten Ver- 15 läuterndes, nicht aber einschränkendes Beispiel zufrom a flowed through by the liquefied gas In addition, the invention can also be designed in an inner tube and a coaxial to it, jointly 5 in such a way that the first chamber also delimits a vacuum space the outer tube is partially through a fourth, the inner tube in, with one of the two inner pipes to be connected with one another area of its smaller diameter at a distance, at least in the area of the surrounding and coaxially arranged connection point, a smaller diameter is limited to bellows, which has at its one end than the other inner pipe and in this io with the The valve seat and at its other end can be pushed in and the outer tubes of both lines are firmly connected to the inner tube.
In the figure of the drawing, which shows an axial section that shows over inserted sealing elements, a coupling according to the invention is connected to one another. illustrative, which, however, merely serve as the invention of couplings of this type for sealing, clarifying, but not restricting, example

binden der Abschnitte von Transportleitungen für verstehen ist. tying the sections of transport lines for is understand.

verflüssigtes Gas, insbesondere für verflüssigtes He- In der in der Zeichnung dargestellten Form dient lium. Wesentlich für solche Leitungen ist, daß weder die erfindungsgemäße Kupplung zur Verbindung ein Wärmetransport noch ein Eindringen von höher- zweier Leitungsabschnitte A und B einer Transportsiedenden Gasen in die Innenrohre, noch eine Ab- 20 leitung.Liquefied gas, especially for liquefied He- In the form shown in the drawing, lium is used. It is essential for such lines that the coupling according to the invention for the connection neither a heat transport nor a penetration of two higher line sections A and B of a transport boiling gas into the inner pipes, nor a discharge.

kühlung der Außenrohre erfolgen kann, damit weder Der Leitungsabschnitt A besitzt ein Innenrohr 1, ein Verlust an transportierter Kälte noch eine Ver- in dem das verflüssigte Gas transportiert wird, und stopfung der Innenrohre durch Fremdgaspfropfen, ein dazu koaxiales Außenrohr 2.
noch ein Vereisen der Kupplungen an ihrer Außen- In gleicher Weise besitzt der Leitungsabschnitt B seite auftritt. 25 ein Innenrohr 3, dessen Durchmesser mindestens im Die bekannten Kupplungen,, wie sie in der briti- Bereich der Verbindungsstelle der beiden Leitungsschen Patentschrift 794 761 beschrieben sind, ver- abschnittet und B kleiner ist als der Durchmesser mögen diese Forderung nicht vollkommen zu erfül- des Innenrohres 1, damit man das Innenrohr 3 in das len, und es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Innenrohr ί einschieben kann, und ein zu dem Innen-Kupplung der eingangs erwähnten Art so auszubil- 30 rohr 3 koaxiales Außenrohr 4.
den, daß eine vollkommene thermische und mecha- Die Rohre 1 und 2 des Leitungsabschnitts A und nische Isolierung zwischen Innen- und Außenrohren die Rohre 3 und 4 des Leitungsabschnitts B sind auf der zu verbindenden Leitungsabschnitte insbeson- ein und dieselbe Achse ausgerichtet,
dere an ihrer Verbindungsstelle bei beliebiger Win- Die eigentliche Kupplung besitzt insbesondere ein kellage dieser Leitungsabschnitte relativ zueinander 35 ringförmiges Ventilglied 5, das innen über einen gewährleistet ist. metallischen Faltenbalg 6 mit dem Innenrohr 1 ver-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch bunden ist und davon getragen wird, und einen ebenein Ventilglied und einen Ventilsitz, die jeweils auf falls ringförmigen Ventilsitz 7, der innen über einen einem der beiden miteinander zu verbindenden In- metallischen Faltenbalg 8 mit dem Innenrohr 3 vernenrohre angebracht sind und miteinander zusam- 40 bunden ist und davon getragen wird. Bei der relamenwirken, durch einen sich zwischen dem Flansch tiven Lage der Rohre 1 und 3 zueinander, bei der und dem Ventilsitz an dem einen Leitungsabschnitt das Ventilglied 5 auf seinem Ventilsitz 7 ruht, bilden erstreckenden und zwischen einer mit dem Flansch diese beiden Elemente zusammen mit den Faltenverbundenen Hülse und dem Ventilsitz einen mit bälgen 6 und 8 eine abgedichtete Kammer 9, die das dem Vakuumraum im Inneren dieses tragenden Lei- 45 freie Ende des Rohres 1 umgibt, in dem das Ende tungsabschnittes verbundenen Raum schaffenden des Rohres 3 enthalten ist. Praktisch bilden die ersten Faltenbalg, durch einen sich zwischen dem Wände dieser Kammer 9 einen ersten Behälter, der Ventilglied und dem Flansch an dem anderen Lei- eine primäre Abdichtung der Verbindungsstelle der tungsabschnitt erstreckenden und dazwischen einen Innenrohre 1 und 3 gegenüber dem Außenraum gemit dem Vakuumraum im Inneren dieses Leitungs- 50 währleistet.The outer pipes can be cooled so that neither the line section A has an inner pipe 1, a loss of transported cold, nor a loss in which the liquefied gas is transported, and the inner pipes are clogged by foreign gas plugs, an outer pipe 2 coaxial with it.
yet icing of the clutches of its external relations in the same way has to occur, the line section B side. 25 an inner tube 3, the diameter of which is at least as small as the diameter. The known couplings, as they are described in the British area of the connection point of the two patent specifications 794 761, are sectioned and B is smaller than the diameter. of the inner tube 1 so that the inner tube 3 can be inserted into the len, and it is therefore the object of the invention to insert an inner tube ί and an outer tube 4 coaxial with the inner coupling of the type mentioned above.
The pipes 1 and 2 of the line section A and niche insulation between the inner and outer pipes, the pipes 3 and 4 of the line section B are aligned on the line sections to be connected, in particular the same axis,
The actual coupling has in particular a tapering of these line sections relative to one another 35 annular valve member 5, which is ensured on the inside via a. metallic bellows 6 with the inner tube 1 ver-This object is achieved according to the invention by is bound and carried by it, and a flat valve member and a valve seat, each on if an annular valve seat 7, the inside via one of the two to be connected in- metallic bellows 8 are attached to the inner tube 3 vernenrohre and is connected to each other 40 and is supported by it. In the relamenaktiv, by a tiven between the flange position of the tubes 1 and 3 to each other, in which and the valve seat on the one line section, the valve member 5 rests on its valve seat 7, form extending and between one with the flange these two elements together with the pleated sleeve and the valve seat with a bellows 6 and 8 a sealed chamber 9, which surrounds the vacuum space inside this supporting line 45 free end of the tube 1, in which the end connection section creating space of the tube 3 is contained. In practice, the first bellows form, through a first container between the walls of this chamber 9, the valve member and the flange on the other line, a primary seal of the junction of the line section extending and between an inner tube 1 and 3 from the outer space with the vacuum space inside this line 50 ensures.

abschnitte verbundenen Raum begrenzenden zweiten Außerdem besitzt die Kupplung in gleicher WeiseSections connected space delimiting the second also has the coupling in the same way

Faltenbalg und durch Mittel, die gemeinsam mit einen fest mit dem Außenrohr 2 des Leitungsab-Bellows and by means that, together with a fixed to the outer tube 2 of the line outlet

dem Ventilglicd und seinem Ventilsitz eine rund um Schnitts A verbundenen Flansch 10, der in einer zuthe valve glicd and its valve seat a flange 10 connected around section A , which is in a to

das freie Ende des Innenrohres mit größerem Durch- diesem Leitungsabschnitt transversal verlaufendenthe free end of the inner tube with a larger through-this line section running transversely

messer angeordnete erste Kammer schaffen, die nicht 55 Ebene liegt, und einen fest mit dem Außenrohr 4 descreate knife arranged first chamber that is not 55 level, and one fixed to the outer tube 4 of the

mit einer zwischen dem ersten Faltenbalg und dem Leitungsabschnitts B über eine zu den Rohren derwith one between the first bellows and the line section B via one to the pipes of the

zweiten Faltenbalg eingeschlossenen zweiten Kam- Leitungsabschnitte A und B der Transportleitungsecond bellows enclosed second cam line sections A and B of the transport line

mer in Verbindung steht. koaxiale Hülse 12 fest verbundenen Gegenflansch 11.mer is connected. coaxial sleeve 12 firmly connected counter flange 11.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsausführung An dem freien Ende der Hülse 12 ist ein EndeIn the coupling design according to the invention at the free end of the sleeve 12 is one end

bilden das Ventilglied und der Ventilsitz einen zu- 60 eines metallischen Faltenbalges 13 befestigt, dessenthe valve member and the valve seat form one attached to 60 of a metallic bellows 13, its

sätzlichen Schirm zwischen dem Ende der Innen- anderes Ende in der Nähe von dessen Umfang festadditional screen between the end of the inner other end near its perimeter

rohre und der durch die Abdichtungselemente abge- mit dem Ventilsitz 7 verbunden ist.pipes and which is connected to the valve seat 7 by the sealing elements.

schlossenen Kammer und vervollständigen damit die Der zwischen dem Faltenbalg 13, dem Ventilsitz 7,closed chamber and thus complete the between the bellows 13, the valve seat 7,

angestrebte Isolierung in der gewünschten Weise. dem Faltenbalg 8 und der Hülse 12 eingeschlossenedesired isolation in the desired manner. the bellows 8 and the sleeve 12 included

Eine erste Weiterbildung der Erfindung besteht 65 Raum 14 steht mit dem zwischen dem Innenrohr 3A first further development of the invention consists of 65 space 14 with the space 14 between the inner tube 3

darin, daß die erste Kammer teilweise durch einen und dem Außenrohr des Leitungsabschnitts B ein-in that the first chamber is partially through and the outer tube of the line section B

dritten, das Innenrohr mit Abstand umgebenden und geschlossenen Raum in Verbindung und ist damitthird, the inner tube with spaced surrounding and closed space in connection and is therewith

zu diesem koaxial angeordneten Faltenbelag begrenzt ebenfalls evakuiert.limited to this coaxially arranged fold covering also evacuated.

An dem Flansch 10 ist ein Ende eines metallischen Faltenbalges 15 befestigt, dessen anderes Ende fest mit dem Ventilglied 5 verbunden ist, wobei der Faltenbalg 15 den ebenfalls mit dem Ventilglied 5 verbundenen Faltenbalg 6 umgibt. Der zwischen dem Faltenbalg 15, dem Ventilglied 5, dem Faltenbalg 6 und dem Innenrohr 1 des Leitungsabschnitts Λ eingeschlossene Raum 16 steht in Verbindung mit dem zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 des Leitungsabschnitts A befindlichen Raum und ist damit ebenfalls evakuiert.One end of a metallic bellows 15 is attached to the flange 10, the other end of which is firmly connected to the valve member 5, the bellows 15 surrounding the bellows 6 which is also connected to the valve member 5. The space 16 enclosed between the bellows 15, the valve member 5, the bellows 6 and the inner tube 1 of the line section Λ communicates with the space located between the inner tube 1 and the outer tube 2 of the line section A and is thus also evacuated.

Jedes der Enden der Leitungsabschnitte A und B wird dementsprechend durch einen Behälter 14 oderEach of the ends of the line sections A and B is correspondingly by a container 14 or

16 verlängert, in dem Vakuum herrscht, wobei sich die Behälter 14 und 16 überdecken und so eine thermische Isolierung des in den Innenrohren 1 und 3 strömenden flüssigen Gases gegenüber dem Außenraum sicherstellen.16 extended, in the vacuum, the containers 14 and 16 overlap and so a thermal Insulation of the liquid gas flowing in the inner tubes 1 and 3 from the outside to ensure.

Außerdem schaffen die die Faltenbälge 13 und 15 zwischen sich, dem Ventilglied 5, dem Ventilsitz 7, dem Flansch 10 und dem Gegenflansch 11 einen durch einen zwischen dem Flansch 10 und dem Gegenflansch 11 eingefügten und teilweise in einer in die Berührungsfläche des Flansches 10 eingearbeiteten ringförmigen Ausnehmung 19 enthaltenen Dichtungsring 18 gegenüber dem Außenraum dicht abgeschlossenen freien Raum 17.In addition, they create the bellows 13 and 15 between them, the valve member 5, the valve seat 7, the flange 10 and the mating flange 11 one through one between the flange 10 and the mating flange 11 inserted and partially incorporated into the contact surface of the flange 10 annular recess 19 contained sealing ring 18 sealed against the outer space free space 17.

Die Wände dieses freien Raumes 17 bilden einen zweiten Behälter, der eine sekundäre Abdichtung für die Verbindungsstelle der Innen rohre 1 und 3 der Leitungsabschnitte A und B gegenüber dem Außenraum gewährleistet, da dieser freie Raum etwaige Leckverluste, die zwischen dem Ventilglied 5 und dem Ventilsitz 7 auftreten können, aufnimmt. Die Zentrierung der Faltenbälge 13 und 15 erfolgt automatisch durch die Einstellung des Ventilgliedes 5 auf seinem Ventilsitz 7.The walls of this free space 17 form a second container, which ensures a secondary seal for the junction of the inner pipes 1 and 3 of the line sections A and B with respect to the outer space, since this free space prevents any leakage between the valve member 5 and the valve seat 7 can occur. The bellows 13 and 15 are centered automatically by setting the valve member 5 on its valve seat 7.

Zur Montage der Kupplung zwischen die beiden Leitungsabschnitte A und B einer Transportleitung wird der Gegenflansch 11 mittels eines Druckringes 21 gegen den Dichtungsring 18 auf dem Flansch 10 angedrückt, wozu der Druckring 21 mit öffnungen 22 versehen ist, die zusammen mit entsprechenden öffnungen 23 in dem Flansch 10 den Durchgang von Befestigungselementen für den Druckring 21 an dem Flansch 10, wie z. B. Schrauben, Bolzen oder ähnlichen Organen, ermöglichen. Der von dem Gegenflansch 11 auf den Dichtungsring 18 ausgeübte Druck wird mittels des Druckringes 21 in der Weise geregelt, daß eine Drehung des Gegenflansches 11 gegenüber dem Dichtungsring 18 keine Leckstelle der KammerTo assemble the coupling between the two line sections A and B of a transport line, the mating flange 11 is pressed against the sealing ring 18 on the flange 10 by means of a pressure ring 21, for which purpose the pressure ring 21 is provided with openings 22, which together with corresponding openings 23 in the flange 10 the passage of fasteners for the pressure ring 21 on the flange 10, such as. B. screws, bolts or similar organs allow. The pressure exerted by the mating flange 11 on the sealing ring 18 is regulated by means of the pressure ring 21 in such a way that a rotation of the mating flange 11 with respect to the sealing ring 18 does not cause any leakage in the chamber

17 zur Folge hat.17 results.

Nach der Montage der Kupplung zwischen die beiden Leitungsabschnitte A und B einer Transportleitung und der Herstellung des Umlaufes von verflüssigtem Gas, z. B. von flüssigem Helium, in dieser Leitung tritt anfänglich ein geringer Austritt von flüssigem Helium durch die Mündung des Innenrohres 1 auf, welches Helium in der Kammer 9 in Berührung mit deren Wänden augenblicklich verdampft, da diese Wände anfänglich eine der Umgebungstemperatur entsprechende Temperatur aufweisen. Diese Verdampfung von Helium in der Kammer 9 ruft einen Druckanstieg in dieser Kammer hervor.After installing the coupling between the two line sections A and B of a transport line and producing the circulation of liquefied gas, e.g. B. of liquid helium, in this line there is initially a small leakage of liquid helium through the mouth of the inner tube 1, which helium in the chamber 9 in contact with the walls immediately evaporates, since these walls initially have a temperature corresponding to the ambient temperature. This evaporation of helium in the chamber 9 causes a pressure increase in this chamber.

Tritt zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz 7 ein geringer Leckverlust auf, so dehnt sich das verdampfte Helium aus diesem Leckverlust sofort in die durch den Dichtungsring 18 abgeschlossene Kammer 17 hinein aus, was selbstverständlich zu einem Druckanstieg in dieser Kammer 17 führt.If there is a slight leakage between the valve member and the valve seat 7, this will expand evaporated helium from this leakage immediately into the chamber closed by the sealing ring 18 17 into it, which of course leads to an increase in pressure in this chamber 17.

Nach kurzer Betriebsdauer stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den in den Innenrohren 1 und 3 in der Kummer 9 und in der Kammer 17 herrschenden Drucken ein, und dieses Gleichgewicht führt zu:After a short period of operation, an equilibrium is established between the inner tubes 1 and 3 in the sorrow 9 and pressures prevailing in chamber 17, and this equilibrium results in:

— dem Aufhören jeglicher Leckverluste an flüssigem Helium durch die Mündung des Innenrohres 1,- the cessation of any leakage of liquid helium through the mouth of the inner tube 1,

— der Stabilisierung der Temperatur des Ventilgliedes 5 und des Ventilsitzes 7 auf eine zwischen der Temperatur des flüssigen Heliums und der Umgebungstemperatur liegende mittlere Temperatur.- The stabilization of the temperature of the valve member 5 and the valve seat 7 to an between the mean temperature of the liquid helium and the ambient temperature Temperature.

Auf diese Weise bleibt die Dichtung 18 auf Umgebungstemperatur, da der Kältetransport über die metallischen Faltenbälge sehr gering ist.In this way, the seal 18 remains at ambient temperature, since the cold transport over the metallic bellows is very low.

Außerdem steht das in den abgeschlossenen Be-In addition, this is in the completed

ao haltern 14 und 16 herrschende Vakuum weder mit dem Außenraum noch mit dem Heliumkreislauf in Verbindung. Auch wenn man die beiden Abschnitte der Transportleitung für das Helium voneinander trennt, bleibt das Vakuum in den beiden abgeschlossenen Behältern 14 und 16 aufrechterhalten, da es von dem Vakuum in den Leitungsabschnitten unabhängig ist. .ao hold 14 and 16 neither with the prevailing vacuum the outside space still in connection with the helium cycle. Even if you look at the two sections the transport line for the helium separates from each other, the vacuum in the two remains closed Containers 14 and 16 maintained as it is independent of the vacuum in the line sections is. .

Die Bauelemente der Kupplung bestehen vorteilhafterweise aus Metall und sind zu ihrer gegenseitigen Festlegung miteinander verschweißt. Die Rohre der Leitungsabschnitte selbst sind in üblicher Weise Rohre aus rostfreiem Stahl.The components of the coupling are advantageously made of metal and are mutual Fixing welded together. The pipes of the line sections themselves are in the usual way Stainless steel tubes.

Die erfindungsgemäße Kupplung bietet insbesondere die nachstehenden Vorteile:The coupling according to the invention offers the following advantages in particular:

— geringer longitudinaler Raumbedarf,- low longitudinal space requirement,

— Verminderung der thermischen Verluste durch eine doppelte Isolierung mittels Vakuum an der Verbindungsstelle,- Reduction of thermal losses through double insulation using a vacuum on the Liaison office,

— beliebige winkelmäßige Einstellbarkeit der beiden miteinander verbundenen Leitungsabschnitte relativ zueinander,- Any angular adjustability of the two interconnected line sections relative to each other,

— leichte und rasche Aufbau- und Abbaumöglichkeit der Kupplung.- The coupling can be assembled and dismantled easily and quickly.

Claims

Patent claims:

1. Rotatable coupling for tightly connecting two sections of a transport line for liquefied gas, each of which consists of an inner pipe through which the liquefied gas flows and an outer pipe coaxial with it and jointly delimiting a vacuum space, one of the two inner pipes to be connected at least in the area of the Connection point has a smaller diameter than the other inner tube and can be pushed into this and the outer tubes of both line sections each have an end flange which is connected to one another via inserted sealing elements, characterized by a valve member (5) and a valve seat (7), which are each attached to one of the two inner tubes (1 or 3) to be connected and interact with one another, through a line section (B) extending between the flange (11) and the valve seat (7) and between one with the flange (10) affiliated Sleeve

(12) and the valve seat (7) a with the vacuum space inside this supporting line section (B) connected space (14) creating a first bellows (13), by a between the valve member (5) and the flange (10) on the other line section (A) extending and between a space connected to the vacuum space inside this line section (A) delimiting the second bellows (15) and by means, which together with the valve member (5) and its valve seat (7) a around the free Create a first chamber (9) with a larger diameter at the end of the inner tube (1) which is not connected to a second chamber (17) enclosed between the first bellows (13) and the second bellows (15). ·

2. Rotatable coupling according to claim 1, characterized in that the first chamber (9) partially by a third surrounding the inner tube (1) at a distance and arranged coaxially therewith Bellows (6) is limited, which at one end to the valve member (5) and to its other end is firmly connected to the inner tube (1).

3. Rotatable coupling according to claim 2, characterized in that the first chamber (9) also partially through a fourth, the inner tube (3) in the area of its smaller diameter the bellows (8) surrounding it at a distance and arranged coaxially therewith are limited, at one end with the valve seat (7) and at its other end with the inner tube (3) is firmly connected.

1 sheet of drawings