DE2918589A1

DE2918589A1 - Schnellkuppelndes kugelgelenk

Info

Publication number: DE2918589A1
Application number: DE19792918589
Authority: DE
Inventors: Joost Amelink
Original assignee: SCHEEPSWERF STAPEL BV
Current assignee: SCHEEPSWERF STAPEL BV
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1979-11-22
Also published as: FR2426204A1; BE876344A; ES480643A1; GB2021226A; GB2021226B; US4298219A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kugelgelenk zur Kupplung von steifen Teilen von Rohrleitungen, insbesondere solche, die zum Umpumpen von Baggerschlamm auf dem Meer angewendet werden. Normalerweise besteht eine solche Rohrleitung aus steifen Rohrteilen, die scharnierend gekuppelt sind und je durch einen schwimmenden Körper getragen werden.

Die Vorteile der Erfindung treten zumal hervor, wenn unter schwierigen Umständen schwere Rohrteile mit grossem Durchmesser aneinandergekuppelt werden müssen.

Die bisher bekannten Kugelgelenk-Konstruktionen für Baggerleitungen_ bestehen im wesentlichen aus den nachstehenden Komponenten:

- eine Kugelpfanne

- eine Gelenkkugel, die in allen Richtungen in der Kugelpfanne drehen kann

- ein Druckring zum Fixieren der Gelenkkugel in der Kugelpfanne.

Die Befestigung des Druckringes an der Kugelpfanne kann in verschiedenen Weisen erfolgen, und zwar:

- mittels Bolzenverbindungen, die zu einer schnellen Montage und Demontage oft als Klappbolzenverbindung ausgeführt sind

- mittels einer Bajonettverbindung.

Die Kupplung des Kugelgelenkes erfolgt dadurch, dass ein Rohrteil mit angeschweisster oder geflanschter Gelenkkugel, mit losem Druckring in einen Rohrteil mit angeschweisster oder geflanschter Kugelpfanne eingebracht wird. Die dazu benötigten Tätigkeiten müssen oft auf offener See mit Wellenbewegungen durchgeführt werden. Dadurch kann beim Einbringen der Kugel in die Pfanne Beschädigung der genau bearbeiteten Kugeloberflächen auftreten. Wenn die Gelenkkugel in die Pfanne eingebracht worden ist, muss der verhältnismässig schwere Druckring an seine Stelle gebracht werden und mittels Klappbolzen oder durch Drehung (Bajonett)

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mit der Kugelpfanne verbunden werden. Zumal bei grossen Kugeldurchmessern (lichte Weite 800 mm und grosser) ist dies in der Praxis ein schwieriges Verfahren. Zum Vermeiden des Nachteils der Anordnung des Druckringes (Bajonettring) sind Konstruktionen bekannt, wobei der Druckring mit einem sog. Einschlussring ("retaining ring") auf der Kugel festgehalten werden. Dadurch werden jedoch nicht die Nachteile der Beschädigung der Kugelkonstruktion und der schweren Arbeit, die unter oft schwierigen und sogar gefährlichen Umständen verrichtet werden muss, um die Druckring/Kugelpfanne-Verbindung zustande zu bringen, vermieden.

Die Erfindung hat zunächst den Zweck, eine solche Ausführung des Kugelgelenks zu verschaffen, dass bei der Kupplung die Gefahr der Beschädigung der Gelenkkugel auf ein Minimum beschränkt wird, aber zumal, dass die Kupplung schnell und leicht durchgeführt werden kann, und zwar derart, dass es nicht notwendig ist, beim Kupplen Arbeit an dem Kugelgelenk selbst zu verrichten.

Die Erfindung verschafft ein schnellkupplendes Kugelgelenk zur flexiblen Kupplung zweier steifer Rohrteile einer Rohrleitung, insbesondere zum Umpumpen von Baggerschlamm, bestehend aus einer Gelenkkuge}. die an einem ersten Rohrteil festsitzt und aus einer Gelenkpfanne, die nach der Kupplung als Ganzes an einem zweiten Rohrteil festsitzt, und in welcher Kugelpfanne die Gelenkkugel allseitig scharnierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne aus zwei gesonderten Teilen besteht, und zwar einem scharnierenden Teil, der allseitig scharnierend als Ganzes um die Gelenkkugel eingeschlossen ist - der "Kupplungskörper" - und einem nicht scharnierenden Teil in Form einer Muffe, die an dem zweiten Rohrteil festsitzt, wobei der Kupplungskörper und die Muffe derart ausgebildet sind, dass beim Einbringen des Kupplungskörpers in die Muffe, dadurch, dass die zwei Rohrteile aufeinander zu bewegt werden, der Kupplungskörper sich selbst in der Muffe zentriert und schliesslich dichtend festsetzt. Es ist klar, dass der Begriff "Kugel" hier nicht buchstäblich in geometrischem Sinne aufgefasst werden soll.

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Mit anderen Worten, die Erfindung verschafft ein schnellkupplendes Kugelgelenk zur flexibeln Kupplung zweier steifer Rohrteile einer Rohrleitung, insbesondere zum Umpumpen von Baggerschlamm, bestehend aus:

a) einer Gelenkkugel, bestehend aus einem axial zweiseitig offenen Rotationskörper eines Kreissegmentes, festsitzend an einem ersten Rohrteil, wobei eine der Oeffnungen des Rotationskörpers sich axial symmetrisch an die Oeffnung des ersten Rohrteils anschliesst;

b) einem Kupplungskörper, der mittels einer pfannenförmigen Fläche als Ganzes schliessend angeordnet ist und allseitig scharnierend auf dem unter a) genannten Rotationskörper festgehalten wird;

c) einer Muffe, axial symmetrisch festsitzend an dem Ende des zweiten Rohrteils, wobei der unter b) genannte Kupplungskörper und die unter c) genannte Muffe einer solchen (aneinander angepassten) Konstruktion sind, dass beim Einbringen des Kupplungskörpers in die Muffe, dadurch, dass die zwei Rohrteile aufeinander zu bewegt werden,

• .der Kupplungskörper sich selbst in der Muffe zentriert und schliesslich dichtend festsetzt.

Wo von "dichtend" Festsetzen gesprochen wird, braucht darunter nicht eine absolute Dichtung verstanden zu werden. Es ist ja klar, dass Lecke, wobei ein Teil des Wassers aus dem Baggerschlamm austritt, nicht von Nachteil sind, wenn der Baggerschlamm gut umpumpbar bleibt.

Es leuchtet ein, und es wird ausserdem noch näher aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels hervorgehen, dass bei einer Konstruktion der obenangegebenen Art eine Beschädigung der scharnierenden Oberflächen der Kugelpfanne bzw. der Gelenkkugel praktisch völlig vermieden werden kann.

Die Befestigung des Kupplungskörpers an der Muffe wird nach der erfindungsgemässen Ausführungsform erreicht durch Anwendung eines Federringes ("Seegerring"), der in eine umlaufende Nut eines dieser Teil über einen konischen Teil des anderen Teiles beim Kupplen eingedrückt wird und in

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eine Hut in diesem anderen Teil springt. Gemäss einer Vorzugsaus führungsform ist der Federring in dem Kupplungskörper und die Nut in der Muffe angebracht. Der Federring wird durch einen konischen Teil vor der Innenwand der Muffe eingedrückt, wird beim Kupplen, wenn der Kupplungskörper in die Muffe eingeschoben wird, allmählich durch diesen Kupplungsteil hineingeschoben, und dehnt; sich in die Hut der Muffe aus. Der Federring befindet sich dann teilweise - in der Dicke betrachtet in dem Kupplungskörper und zu dem weiteren Teil in der Muffe, wodurch diese Teile ineinander verriegelt sind.

Bei einer praktischen Ausführungsform - entsprechend dem im Nachstehenden näher zu beschreibenden Beispiel - hat die Muffe an der Innenseite einen Teil, dessen Hauptform konisch ist. Der Rand der kleinsten Oeffnung des Konus fällt zusammen mit und ist fest mit dem Rand des zweiten Rohrteils verbunden. An der - in Axialrichtung betrachtet anderen Seite geht die konische Innenwand in eine im wesentlichen zylindrische: Innenwand über. Der Kupplungskörper hat eine dieser Muffenkonstruktion angepasste Form und besteht aus einem Teil mit konischem Aussenumfang, der in Kupplungsstellung der konischen Innenwand der Muffe entspricht, und einem an diesen Teil anschliessenden Teil mit im wesentlichten zylindrischer Aussenwand, die in Kupplungsstellung der zylindrischen Innenwand der Muffe entspricht. Der Federring für die Verriegelung des Kupplungskörpers an der Muffe kann dabei in einer Nut in dem zylindrischen Teil der Muffe angeordnet sein, und kann beim Kuppeln durch Zusammenarbeit mit dem konischen Teil des Kupplungskörpers völlig in diese Nut zurückgedrückt werden und in die Nut in dem zylindrischen Teil des Kupplungskörpers zurückspringen.

Zum Entriegeln von Muffe und Kupplungskörper muss der Durchmesser des Federringes wieder derart vergrössert werden, dass der Ring ganz aus der Nut in dem Kupplungskörper austritt, und sich dabei in die Nut in dem zylindrischen Teil der Muffe zurückzieht. Dazu kann in dem Federring eine Aussparung vorgesehen werden; djrch eine dieser entsprechende Aussparung in dem zylindrischen Teil der Muffe können Mittel eingebracht werden, die in die Aussparung des Federringes eingreifend, diese Aussparung - und mit dieser die Mittellinie des Federringes - vergrössern. Ein von

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Hand betätigter Hebel oder eine hydraulische Konstruktion ist möglich. Dies alles wird noch an Hand des beschriebenen Ausführungsbeispiels, wie in der Zeichnung wiedergegeben, verdeutlicht.

Die Erfindung -verschafft auch ein Verfahren zum Kuppeln von zwei steifen Rohrteilen einer Rohrleitung zum Umpumpen von Baggerschlamm, durch ein Kugelgelenk, wie oben beschrieben, welche Rohrteile je durch einen schwimmenden Körper getragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass man die schwimmenden Körper aufeinander zu bewegt, un zwar derart, dass die an einem der Rohrteile festsitzende Gelenkkugel mit Kupplungskörper in die an dem anderen Rohrteil festsitzende Muffe manövriert wird und sich darin festsetzt.

Figur 1 zeigt einen Schnitt einer Vorzugsausführungsform eines Kugelgelenks in einer Stellung, in der die zwei gekuppelten Rohrteile mit ihren Achsen in Flucht liegen;

Figur 2 zeigt skizzenweise eine Konstruktion zur Entriegelung von Muffe und Kupplungskörper mittels des Federringes·

Ih Fig. 1 wird mit (1) ein erstersteifer Rohrteil angegeben, der allseitig scharnierend mit dem zweiten steifen Rohrteil (2) verbunden werden muss. An dem Rohrteil (1) ist das Segment (3) einer Hohlkugel geschweisst. Um das Segment (3) ist ein Kupplungskörper eingeschlossen, bestehend aus zwei Teilen (k) und (5). In der Aussparung (6) in (5) ist der Kopf eines Bolzens (T) ersichtlich, mit dem die Teile (h) und (5) des Kupplungskörpers miteinander verbunden sind. In einer Hut in (k) passt der Federring (8), der in die Nut (9) der im Nachstehenden zu besprechenden Muffe gehört, in der der Kupplungskörper festgesetzt wird, in welcher Nut auch eine Schicht aus Zellgummi angeordnet ist. Mit (10) ist eine Aussparung in dem zylindrischen Teil (15) der Muffe wiedergegeben, in welcher Aussparung der Federring liegt und in welche die Mittel zur Entriegelung eingebracht werden müssen. Mit (11) ist ein Dichtring (beispielsweise aus Neopren) in dem Kupplungskörper (U), (5) angegeben und mit (12) ein solcher Dichtring in dem zylindrischen Teil (15) der Muffe.

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Der zylindrische Teil (15) der Muffe geht in dem konischen Teil (lh) derselben über, welcher Teil mit dem zweiten Rohrteil (2) verschweisst ist. Die Kupplung zwischen der Muffe und dem Kupplungskörper verläuft selbstverständlich am glattesten, wenn beim Herannahen dieser zwei Teile, die Achsen der Muffe und des Kupplungskörpers zusammenfallen. Damit dieses Zusammenfallen allmählich verläuft, ist der Kupplungskörper mit einem Bund (13) versehen, der mit dem Rand des zylindrischen Teils der Muffe zusammenarbeitet. Auch arbeitet der schräge Seite (16) des Kupplungskörpers mit der schrägen Seite (25) des Randes der Muffe zentrierend zusammen.

Für den Fall, dass der Federring nicht in dem zylindrischen Teil (15) der Muffe, sondern in dem Teil (h) des Kupplungskörpers angebracht ist, kann in dem Rand des Teils (15) eine konische Aussparung (18) vorgesehen sein.

In Fig. 2 ist in Ansicht ein Apparat wiedergegeben, mit dem in einfacher Weise die Entkupplung zwischen den zwei zusammenarbextenden Teilen der unter Hinweis auf Fig. 1 beschriebenen Kugelkupplung erfolgen kann. Dieser Apparat ist im Wesen eine Zange, mit umgekehrter Wirkung, bestehend aus zwei Hälften (19) und (19¹), die um eine Achse (20) Scharnieren. Jede Hälfte hat einen "langen" Schenkel (21) bzw. (21') und einen "kurzen" Schenkel (22) bzw. (22·). Die langen Schenkel (21) und (21·) können aufeinander zu und voneinander ab bewegt werden durch mit innerem Schraubengewinde versehene Muttern (23) und (23'), die mit Schraubengewinde aufweisenden (nicht gezeichneten) Stangen durch Drehen eines Hebels (2^) zusammenarbeiten. Wenn die langen Schenkel (21) und (21') sich aufeinander zu bewegen, werden die kurzen Schenkel sich auseinander bewegen und umgekehrt. Der Federring (8) ruht in der Nut (9) des Teils (U) der Kugelpfanne und auch in der Nut (10) in dem Teil (15) der Muffe. Wenn sich die kurzen Schenkel (22) und (22') auseinander bewegen, wird der Umfang des Federringes vergrössert. Dieser wird schliesslich die gestrichelte Stellung einnehmen, angegeben mit (25), und dabei ganz aus der Nut (9) des Teils (U) der Kugelpfanne gedruckt werden. Dann kann Entkupplung erfolgen.

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Leerseite

Claims

Scheepswerf Stapel B.V., Lagedijk 18, Spaarndam, Niederlande

"Schnellkupplendes Kugelgelenk"

Patentansprüche

1./Schnellkupplendes Kugelgelenk zur flexiblen Kupplung zweier steifer Rohrteile einer Rohrleitung, insbesondere zum Umpumpen von Baggersehlamm, bestehend aus einer Gelenkkugel, die an einem ersten Rohrteil festsitzt und aus einer Gelenkpfanne, die nach der Kupplung als Ganzes an einem zweiten Rohrteil festsitzt, und in "welcher Kugelpfanne die Gelenkkugel allseitig scharnierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne aus zwei gesonderten Teilen besteht, und zwar einem scharnierenden Teil, der allseitig scharnierend als Ganzes um die Gelenkkugel eingeschlossen ist - der 'Kupplungskörper" und einem nicht

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scharnierenden Teil in Form einer Muffe, die an dem zweiten Rohrteil festsitzt, wobei der Kupplungskörper und die Muffe derart ausgebildet sind, dass beim Einbringen des Kupplungskörpers in die Muffe, dadurch, dass die zwei' Rohrteile aufeinander zu bewegt werden, der Kupplungskörper sich selbst in der Muffe zentriert und schliesslich dichtend festsetzt.

2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper und die Muffe beide mit einer axialsymmetrischen Umfangsnut versehen sind, welche Umfangsnuten derart angebracht sind, dass sie in Kupplungsstellung gegenubereinander zu liegen kommen, während in einer der Umfangsnuten ein Federring angeordnet ist, der teilweise "vor dieser Umfangsnut vorsteht, derart, dass dieser Ring bei der Kupplung ganz in diese Umfangsnut zurückgedrückt wird und sich in die andere Umfangsnut ausdehnt, wenn die Umfangsnuten gegenubereinander zu liegen kommen.

3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kupplungskörper an der dem zweiten Rohrteil zugewandten Seite mit einem Flansch versehen ist, der bei der Kupplung zentrierend mit der Muffe zusammenarbeitet.

k. Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

- die Muffe wenigstens zu einem Teil, der direkt an dem zweiten Rohrteil festsitzt, an der Innenseite konisch ausgebildet ist,

- der Kupplungskörper, was den dem zweiten Rohrteil zugewandten Teil betrifft, gleichfalls konisch ausgebildet ist mit im wesentlichen gleicher Konizität, wie die der Innenseite der Muffe, und

- der Rand der Muffe eine solche Abschrägung aufweist, dass der konisch ausgebildete Teil des Kupplungskörpers beim Einbringen des Kupplungskörpers in die Muffe zentrierend mit dieser Abschrägung zusammenarbeitet.

5. Verfahren zum Kuppeln von zwei steifen Rohrteilen einer Rohrleitung zum Umpumpen von Baggerschlamm durch ein Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche Rohrteile je durch einen schwimmen-. den Körper getragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass man die schwimmenden Körper aufeinander zu bewegt, und zwar derart, dass die

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an einem der Rohrteile festsitzende Gelenkkugel mit Kupplungskörper in die an dem anderen Rohrteil festsitzende Muffe manövriert wird und sich darin festsetzt.

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