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Dokumentenidentifikation DE68905608T2 23.09.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0447453
Titel KUPPLUNG MIT EINEM KOMBINIERTEN SPERR- UND VERBINDUNGSRING.
Anmelder Stanley Aviation Corp., Aurora, Col., US
Erfinder GALE, J., Edwin, Aurora, CO 80010, US;
OLSEN, B., Albert, Littleton, CO 80121, US;
DINSMOOR, C., John, Denver, CO 80221, US
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Ehnold, A., Dipl.-Ing.; Schuster, T., Dipl.-Phys.; Vogelsang-Wenke, H., Dipl.-Chem. Dipl.-Biol.Univ. Dr.rer.nat.; Goldbach, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Aufenanger, M., Dipl.-Ing.; Klitzsch, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 68905608
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 06.12.1989
EP-Aktenzeichen 909006090
WO-Anmeldetag 06.12.1989
PCT-Aktenzeichen US8905522
WO-Veröffentlichungsnummer 9007076
WO-Veröffentlichungsdatum 28.06.1990
EP-Offenlegungsdatum 25.09.1991
EP date of grant 24.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.09.1993
IPC-Hauptklasse F16L 19/00
IPC-Nebenklasse H01R 13/639   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung, und zwar speziell auf eine Kupplungsvorrichtung zum gegenseitigen Verbinden eines Paars von Rohrleitungselementen, wobei die Kupplungsvorrichtung ein lösbares Verriegelungselement besitzt, das zugleich als elektrisches Überbrückungsglied dient, das einen elektrischen Ladungsaufbau zwischen den Leitungselementen so klein wie möglich hält. Die vorliegende Anmeldung hängt mit dem US-Patent Nr. 4 808 117 zusammen, das am 08. September 1987 angemeldet und am 28.02.1989 veröffentlicht wurde.

Stand der Technik

Beim Fördern eines strömungsfähigen Mediums, wie etwa Flugzeugtreibstoffs, zwischen miteinander verbundenen Leitungen ist es höchst ratsam, zwischen den miteinander verbundenen Leitungen einen durchgehenden elektrischen Kontakt herzustellen. Ein durchgehender elektrischen Kontakt stellt sicher, daß es nicht auf einer ersten Leitung zu einem elektrostatischen Ladungsaufbau gegenüber der benachbart angeschlossenen zweiten Leitung kommt. Infolgedessen wird zwischen den Leitungen oder zwischen einer Leitung und einer anderen Bezugsfläche keine Potentialdifferenz geschaffen. Es ist leicht verständlich, daß eine derartige Potentialdifferenz einen elektrischen Funken auslösen könnte und der Funke bei Anwesenheit verdampften Treibstoffs den Treibstoff zur Entzündung bringen könnte.

Eine weitere Anforderung bei Flugzeugtreibstoffleitungen besteht darin, daß die von der Kupplung geschaffene Dichtung absolut auslaufsicher sein muß und in solcher Weise festgezogen werden muß, daß sie sich trotz Schwingungen oder anderer innerer oder äußerer Kräfte, denen sie unter Umständen ausgesetzt ist, nicht lockert.

Eine Reihe von Patenten haben für das Problem des elektrostatischen Ladungsaufbaus Lösungen vorgeschlagen. Im US-Patent Nr. 4 008 937 (Filippi) ist eine Kupplungsvorrichtung offenbart, die besonders zur Verwendung bei Förderleitungen für strömungsfähige Medien ausgebildet ist. Die Kupplungsvorrichtung enthält ein an ihr angebrachtes elektrisches Überbrückungsglied, um den elektrischen Ladungsaufbau zu minimieren und das Risiko eines elektrischen Funkens zu vermindern.

Im US-Patent Nr. 3 891 291 (Nadsady et al.) ist eine Rohrkupplung offenbart, die ein elektrisches oder überbrückendes Glied umfaßt. Das Überbrückungsglied enthält eine längliche gewellte Blattfeder, die so gefertigt ist, daß sie gänzlich in das Innere eines Rückhalteabschnitts paßt. Die Blattfeder kann seitliche Vorsprünge aufweisen, die durch Keilwirkung in Verriegelungseingriff mit innerhalb des Rückhalteabschnitts befindlichen Seitenflanken geklemmt werden. Die Blattfeder schafft elektrischen Kontakt zwischen Rohr zwingen und Leitungsrohrelementen für strömungsfähige Medien.

Im US-Patent Nr. 3 999 825 (Cannon) ist eine Rohrkupplungsvorrichtung offenbart, die ein Paar von Rückhalteabschnitten aufweist. Diese besitzen jeweils eine darin ausgebildete Nut, um einen U-förmigen leitfähigen Draht aufzunehmen.

Das US-Patent Nr. 4 346 428 (Gale) offenbart ein Überbrückungsglied mit einem Rumpfteil und einem Paar von Armen, die an entgegengesetzten Enden des Rumpfteils befestigt sind. Die Arme erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen, so daß die Arme jeweils einen der mit den Leitungselementen verbundenen Ringflansche berühren und ein Drehmoment erzeugt wird, das dazu neigt, den jeweiligen anderen Arm in einen sicheren elektrischen Kontakt zu dem von ihm berührten Flansch zu zwängen.

Gemäß dem US-Patent Nr. 4 487 462 (Gale) ist ein Paar von Überbrückungsgliedern vorhanden, die jeweils einen Ring aufweisen, der eine Mehrzahl von Überbrückungs-Kontaktflanken an dem in eine Flankenfläche der mit Gewinde versehenen Kupplung eingreifenden inneren Rand und am äußeren Rand eine Mehrzahl voneinander beabstandeter Rückhalte-Nasen besitzt, die in eine Rückhalte-Nut in der Kupplung und der Mutter einrasten. Die Mutter enthält auch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Kupplungskontaktnasen, die mit den Rückhalte-Nasen vermischt sind und das äußere Ende der Kupplung jenseits der Gewinde berühren. Zwar arbeiten alle diese Vorrichtungen für ihren vorgesehenen Zweck, eine elektrische Verbindung zu schaffen, zufriedenstellend, aber keine bietet eine lösbare Verriegelung der Kupplung, die deren unbeabsichtigtes Aufgehen verhindern würde.

Das US-Patent Nr. 3 669 472 (Nadsady) offenbart eine Kupplung mit einem Ring mit Federfingern, die lösbar in Kerben am Rand eines Steckers eingreifen, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, daß die Kupplung infolge von Schwingungen oder anderen auf sie einwirkenden Kräften sich aufschraubt. Bei dieser Vorrichtung ist ein gesonderter lösbarer Überbrückungsring zwischen den beiden Kupplungsteilen vorgesehen. Eine ähnliche Vorrichtung ist in dem britischen Patent Nr. 1 046 601 (Marriette) gezeigt. Das französische Patent Nr. 692 067 (Bazinet) offenbart eine Zwischenscheibe mit einem Federfinger, der in einen bogenförmig berandeten Teil einer Mutter eingreift, um sie lösbar in einer fest verriegelten Stellung zu halten. Keines dieser Patente offenbart eine Verwendung der lösbaren Verriegelungseinrichtung als elektrisches Überbrückungsglied.

Die US-Patente Nr. 2 890 434 (Ray et al.), Nr. 3 753 205 (Tuger), Nr. 3 891 290 (Marshall) und Nr. 4 285 564 (Spinner) offenbaren jeweils andere Formen von elektrischen Überbrückungsgliedern, um den Aufbau elektrischer Ladung von einem Rohr- oder Leitungsabschnitt zum nächsten so klein wie möglich zu halten.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine mit Gewinde versehene Kupplungsvorrichtung bereitgestellt, die einander zugewandte Enden eines ersten und eines zweiten strömungsführenden Leitungselements in einem verriegelnden und elektrisch verbindenden Verhältnis aneinanderkuppeln kann. Die Vorrichtung weist ein erstes und ein zweites Kupplungsteil auf, die schraubbar miteinander verbunden sind und jeweils die einander zugewandten Enden der Leitungselemente in Umfangsrichtung umfassen, um sie in Strömungsverbindung zu halten. An jedem der Kupplungsteile ist am Umfang eine komplementäre zugewandte Fläche angeordnet, die axial aufeinander zu gezogen werden, wenn die Kupplungsteile drehend zusammengeschraubt werden. Ein Überbrückungsglied ist an einer der zugewandten Flächen angebracht und weist wenigstens eine federnde Rastklinke auf, die sich auf die andere zugewandte Fläche stützt, um eine redundante elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil herzustellen, sobald die zugewandten Flächen axial aufeinander zu gezogen werden. In der anderen der zugewandten Flächen ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen ausgebildet, die mit der bzw. den Rastklinken zusammenwirken, um lösbar einer entgegengesetzten Relativdrehung in Aufschraub-Richtung zu widerstehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein Umfangsflansch mit Ausnehmungen vorhanden, die in gleichmäßigem Abstand am Umfang verteilt sind, um lösbar die Rastklinke(n) außerhalb der Kupplung aufzunehmen Das Überbrückungsglied hat die Form eines Rings mit beabstandeten Federfingern, wobei der Ring in einer ringförmigen Ausnehmung durch einen nach innen gebogenen, in eine Kerbe des Ringumfangsrandes eingreifenden Abschnitt des Umfangsrandes der ringförmigen Ausnehmung in seiner Stellung gegen Winkelverdrehung gesichert ist. Ferner ist ein Kontaktdraht von im großen und ganzen quadratischer Form vorhanden, der an einer Ecke offen ist und an jedem Ende nach außen verlaufende Ansätze aufweist. Die Seiten des Quadrats können mit den Rohrleitungselementen in Berührung gebracht werden, um einen redundanten elektrischen Kontakt herzustellen. Nahe an den Enden eines Spaltringes ist jeweils eine Bohrung angeordnet, um jeweils einen Ansatz des Kontaktdrahts aufzunehmen. Der Spaltring ist seinerseits in einer Ringnut in einem der Kupplungsteile untergebracht.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Überbrückungsring am Spaltring angebracht, und der Spaltring wird in der ringförmigen Ausnehmung in Position gehalten. In einer Ausführungsform ist die haltende Einrichtung ein Rundstift. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel besteht die haltende Einrichtung aus Ansätzen, die von dem in diesem Fall gespaltenen Überbrückungsring nach oben ragen und sich in Bohrungen im Flansch des Kupplungsteils erstrecken.

Bei einer weiteren Ausführungsform hat der Spaltring die Freiheit zu rotieren. Die zugewandte Fläche zum Aufnehmen der Federfinger hat eine Frontplatte aus rostfreiem Stahl mit Ausnehmungen zum Aufnehmen der Finger, die den Verschleiß auf der zugewandten Fläche vermindert.

Es ist ersichtlich, daß mit der vorliegenden Erfindung eine wirksamere und wirtschaftlichere Kupplungsvorrichtung geschaffen wird, bei der die Einrichtungen zur redundanten elektrischen Verbindung und zur lösbaren Verriegelung in einem einzigen Bauteil verwirklicht sind, das mit der Kupplungsvorrichtung zusammenwirkt.

Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung nebst beiliegenden Zeichnungen hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Ausführungsform nach Fig. 1 und zeigt Einzelheiten der verschiedenen Bauteile, welche die Kupplung umfassen;

Fig. 3 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, horizontaler Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 und zeigt weitere Einzelheiten des Kupplungselements;

Fig. 4 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, vertikaler Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3 und zeigt Einzelheiten des Überbrückungsglieds und der zugehörigen Verriegelungseinrichtung;

Fig. 5 ist ein vergrößerter vertikaler Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4 und zeigt weitere Einzelheiten der Verriegelungseinrichtung;

Fig. 6 ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 und zeigt nochmals weitere Einzelheiten der Verriegelungseinrichtung;

Fig. 7 ist ein herausgebrochener horizontaler Schnitt ähnlich Fig. 3, der aber eine Umkehrung der Stellung der Teile des Überbrückungsglieds darstellt;

Fig. 8 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, horizontaler Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 7 und zeigt weiter die Verriegelungsstellung des Federfingers des Überbrückungsglieds, bei der die Kupplung lösbar in ihrer Stellung gehalten wird;

Fig. 9 ist eine der Fig. 1 ähnliche perspektivische Ansicht, die aber einen alternativen Aufbau zeigt;

Fig. 10 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Ausführungsform nach Fig. 9 und zeigt Einzelheiten der verschiedenen Bauteile, welche die Kupplung umfassen;

Fig. 11 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, horizontaler Schnitt entlang der Linie 11-11 der Fig. 9 und zeigt Einzelheiten der Rundstiftanordnung, die das Überbrückungsglied in seiner Stellung hält;

Fig. 12 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, vertikaler Schnitt entlang der Linie 12-12 der Fig. 11 und zeigt die gegenseitige Verbindung zwischen dem Überbrückungsglied und dem Kupplungsmechanismus;

Fig. 13 ist ein herausgebrochener, vertikaler Schnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 12 und zeigt, wie sich der Kontaktdraht in den Spaltring einklemmt;

Fig. 14 ist ein herausgebrochener, horizontaler Schnitt entlang der Linie 14-14 der Fig. 12 und zeigt die gegenseitige Verriegelung zwischen dem Überbrückungsglied und dem Kupplungselement;

Fig. 15 ist eine zu den Figuren 1 und 9 ähnliche perspektivische Ansicht, die aber noch eine weitere alternative Ausführungsform zeigt;

Fig. 16 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Ausführungsform nach Fig. 15 und zeigt Einzelheiten der verschiedenen Bauteile, welche die Kupplung umfassen;

Fig. 17 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, horizontaler Schnitt entlang der Linie 17-17 der Fig. 15 und zeigt Einzelheiten der Ansatzanordnung, die das Überbrückungsglied in seiner Stellung hält;

Fig. 18 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, vertikaler Schnitt entlang der Linie 18-18 der Fig. 17 und zeigt die gegenseitige Verbindung zwischen dem Überbrückungsglied und dem Kupplungsmechanismus;

Fig. 19 ist eine zu den Figuren 1 und 9 ähnliche perspektivische Ansicht, die aber noch eine weitere alternative Bauweise zeigt;

Fig. 20 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Ausführungsform nach Fig. 19 und zeigt Einzelheiten der verschiedenen Bauteile, welche die Kupplung umfassen;

Fig. 21 ist ein vergrößerter, herausgebrochener, horizontaler Schnitt entlang der Linie 21-21 der Fig. 19 und zeigt weitere Einzelheiten des Kupplungselements;

Fig. 22 ist ein quer verlaufender, herausgebrochener Schnitt entlang der Linie 22-22 der Fig. 21 und zeigt Einzelheiten der Anschlagplatte;

Fig. 23 ist ein vertikaler, herausgebrochener Schnitt entlang der Linie 23-23 der Fig. 22 und zeigt Einzelheiten des Verriegelungsmechanismus;

Fig. 24 ist ein quer verlaufender, herausgebrochener Schnitt entlang der Linie 24-24 der Fig. 21 und zeigt Einzelheiten der Spaltringanordnung;

Fig. 25 ist ein quer verlaufender, herausgebrochener Schnitt entlang der Linie 25-25 der Fig. 24 und zeigt weitere Einzelheiten der Spaltringanordnung; und

Fig. 26 ist ein herausgebrochene perspektivische Ansicht der Enden des Spaltrings.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum wechselseitigen Verbinden von einander zugewandten Enden fluidführender Rohre oder Leitungen 10 und 12 eine Gewindekupplung C bereitgestellt, deren Teile aus elektrisch leitendem Material gefertigt sind. Wie am besten in den Figuren 1 und 3 dargestellt, ist an den Enden der Rohre 10 und 11 vorteilhaft jeweils ein Dichtungsflansch 14 bzw. 16 angeschlossen. Die Flansche weisen jeweils eine zylindrische Hülse 18 bzw. 20 auf, die am zugehörigen Rohr 10 bzw. 12 durch eine beliebige geeignete Maßnahme, zum Beispiel durch Stauchen, Hartlöten oder Schweißen, befestigt ist. Zweckmäßig ist jeder Flansch mit einer Umfangsausnehmung, wie z.B. der Ausnehmung 22 bzw. 24, versehen, um einen O-Ring 26 bzw. 28 aufzunehmen. Wie ersichtlich, ist die Ausnehmung 22 zwischen einem Paar von Umfangsrippen 30 und 32 und die Ausnehmung 24 zwischen einem Paar ähnlicher Rippen 34 und 36 ausgebildet. Die einander zugewandten Leitungsenden werden mittels eines mit Gewinde versehenen Kupplungsstücks 38 und einer Mutter 40 miteinander verbunden, welche die Leitungsenden axial aufeinander zu ziehen, um sie zusammenzuschließen und eine fluiddichte Dichtung zu bilden, wie nachfolgend beschrieben wird. Das Hülsenkupplungsstück 38 ist im wesentlichen von zylindrischer Gestalt, kann über den Dichtungsflansch 14 gleiten und besitzt an seinem äußeren Ende einen einwärts gerichteten Flansch 42 und an seinem innerem Ende ein Außengewinde 44. Das innere und das äußere Ende sind durch einen am Außenumfang angeordneten Ringflansch 46 getrennt, dessen Zweck unten beschrieben wird. Innerhalb des Kupplungsstücks 38 und benachbart zur Innenseite des Flanschs 42 ist eine Rückhalte-Umfangsnut 48 angeordnet, um einen Rückhaltering 50 aufzunehmen, wie noch beschrieben wird.

Die Mutter oder Buchse 40 hat an ihrem äußeren Ende einen nach innen ragenden Umfangsflansch 52 und ein Innengewinde 54, das auf dem Außengewinde 44 des Kupplungsstücks 38 aufgenommen wird. Der Flansch 52 dient als Anschlag für einen Rückhalte-Ring 56.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Rückhalte-Ring 50 gespalten und weist eine Innennut 58 auf, in der ein Kontaktring 60 aufgenommen ist. Zweckmäßig hat der Kontaktring eine im großen und ganzen quadratische Form und ist an einer Ecke, die nach oben gebogene Ansätze 62 und 64 aufweist, offen. Diese Ansätze können zusammengedrückt werden, um den Kontaktring 60 in die Nut 58 des Spaltrings 50 einzusetzen. Die Enden der Ansätze 62, 64 ragen dann nach oben durch Bohrungen 66 und 68, die im Spaltring 50 nahe an dessen Enden angeordnet sind. Dieser Spaltring 50 dient dazu, das Hülsenkupplungsstück 38 auf dem Dichtungsflansch 14 zurückzuhalten. Die flachen Seiten 70 des Kontaktrings 60 berühren die Umfangsfläche des Dichtungsflanschs 14, um zu diesem einen mehrfachen elektrischen Kontakt herzustellen und dadurch die erforderliche Redundanz zu schaffen, die für einen Einsatz bei Flugzeugen benötigt wird. Der Flansch 46 weist eine Mehrzahl beabstandeter Kerben 72 auf, die im Zusammenhang mit einem noch zu beschreibenden Überbrückungsglied 74 verwendet werden.

Der Spaltring 56 sitzt in der Mutter 40 und liegt an einer Stirnfläche des Flanschs 52 an. In diesem Spaltring 56 ist ein Kontaktring 76 angeordnet. Dieser Kontaktring stimmt hinsichtlich seiner Bauweise mit dem Kontaktring 60 überein und hat eine im großen und ganzen quadratische Form mit flachen Seiten 78 und, an einer Ecke, nach oben gebogene Ansätze 80 und 82, die in an den Enden des Spaltrings 56 gelegenen Bohrungen 84 bzw. 86 aufgenommen werden. Zweckmäßig besitzt der Spaltring 56 eine Innennut 88, in welcher der Kontaktring 76 aufgenommen ist, und ist auf dem Dichtungsflansch 16 innerhalb der Rippe 36 angeordnet, um eine gegenseitige Arretierung zwischen der Mutter 40 und dem Dichtungsflansch zu bilden. An ihrem äußeren Ende ist die Mutter 40 mit einer größeren Ausnehmung 90 versehen, an der ein Umfangsrand 91 ausgebildet ist und in der das Überbrückungsglied 74 untergebracht ist. Das Überbrückungsglied weist eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Federklinken 92 auf, die jeweils ein gekrümmtes Ende 94 besitzen. Das Überbrückungsglied ist auch mit beabstandeten Kerben 96 versehen, in die der Rand 91 jeweils hineingebogen ist, um eine Klemmverbindung 98 zu bilden und dadurch eine Relativdrehung des Überbrückungsglieds 74 bezüglich der Mutter 40 zu verhindern. Es ist erkennbar, daß beim Anziehen der Mutter 40 die gekrümmten Enden 94 der Federklinken 92 auf den Ringflansch 46 des Kupplungsstücks 38 treffen und in die Kerben 72 eingreifen. Während die Mutter angezogen wird, wächst die von jeder Federklinke gegen den Flansch 46 und die Kerben 72 ausgeübte Kraft. Diese Anordnung schafft einen redundanten elektrischen Kontakt zwischen der Mutter 40 und dem Kupplungsstück 38. Vorteilhaft dient das Überbrückungsglied 74 auch dazu, die Möglichkeit zu minimieren, daß die Mutter sich infolge von Schwingungen oder anderen Kräften zufällig in Gegenrichtung dreht. Es ist ersichtlich, daß man, wenn die Kupplung C geöffnet werden soll, die Mutter im Gegenuhrzeigersinn drehen und dabei die Kraft der Federklinken überwinden kann, so daß die Teile getrennt werden können. Ferner gewährleisten die beiden Kontaktringe 60 und 76 einen guten und redundanten elektrischen Kontakt zwischen dem Kupplungsstück und dem Dichtungsflansch 14 bzw. zwischen der Mutter und dem Dichtungsflansch 16. Somit ist eine gute elektrische Durchgängigkeit zwischen den Rohrleitungen 10 und 12 sichergestellt.

Falls gewünscht, können die Ansätze 62 und 64 des Kontaktrings 60 und die Ansätze 80 und 82 des Kontaktrings 76 weggelassen werden. In diesem Fall werden die Kontaktringe jeweils am Rückhalte-Ring 50 bzw. 56 durch Verstemmen befestigt, und die Bohrungen 66 und 68 bzw. 84 und 86 werden ebenfalls weggelassen.

Alternativ kann das Überbrückungsglied 74 am Kupplungsstück und der gekerbte Flansch an der Mutter angeordnet werden, wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist. In diesem Fall besitzt die Kupplung C' ein Kupplungsstück 38' mit einem Ringflansch 90' mit einer Lippe 91' zur Aufnahme des Überbrückungsglieds 74. Die Lippe 91' hat niedergebogene Abschnitte 98', die in Kerben 96 des Überbrückungsglieds 74 eingreifen. Eine Mutter 40' weist einen äußeren Umfangsflansch 46' mit Kerben 72' auf, um die gekrümmten Enden 94 der Federklinken 92 aufzunehmen. Diese Anordnung ist am besten aus den Figuren 7 und 8 ersichtlich.

Bei einer alternativen Ausführungsform, wie sie in den Figuren 9 bis 14 gezeigt ist, liegt eine Kupplung C" vor, bei welcher der Überbrückungsring in der Mutter montiert wird und die Kerben, in welche die Federklinken eingreifen, am Umfangsrand des mit Außengewinde versehenen Hülsenkupplungsstücks angeordnet sind, wie nachfolgend beschrieben wird. Ein mit Außengewinde versehenes Kupplungsstück 100 ist einstückig mit einer Hülse 18 ausgebildet, die ein vorderes Endstück mit Gewindegängen 102 aufweist. Am hinteren Ende des Gewindes befindet sich ein ringförmiger Anschlag 104 in Form einer Rippe. In einem Abstand weiter hinten ist eine gerändelte Rippe 106 angeordnet, die zum Anziehen der Kupplungsverbindung C" ergriffen werden kann. Am vorderen Ende des Gewindekupplungsstücks 100 befinden sich mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Kerben 108.

Der Dichtungsflansch 16 trägt an seinem vorderen Ende ein Paar beabstandeter Rippen 110 und 112 zum Aufnehmen eines O-Rings 114, der - wie am besten aus Fig. 12 ersichtlich - in Berührung mit der Innenfläche der Hülse 18 kommt, um eine fluiddichte Dichtung zu bilden. Eine Mutter 116 hat ein Innengewinde 118, das mit dem Außengewinde 102 des Gewindekupplungsstücks 100 verschraubt werden kann. Ein Rückhalte-Ring 120 kann in der Mutter 116 aufgenommen werden und liegt an einem nach innen verlaufenden Umfangsflansch 122 an. Zweckmäßig kann ein Kontaktring 60 in einer Umfangsnut 124 aufgenommen werden. Der Kontaktring 60 kann an Ansätzen 62 und 64 zusammengedrückt werden, um in die Nut 124 des Rückhalte-Rings 120 eingesetzt zu werden, wonach die Ansätze durch Bohrungen 126 bzw. 128 ragen.

Ein Überbrückungsglied 126 besitzt an seinem äußeren Umfang eine Mehrzahl beabstandeter Federklinken 128, die jeweils in ein gekrümmtes Ende 130 auslaufen, das in eine der Kerben 108 eingreifen kann. Zweckmäßig kann das Überbrückungsglied 126 an der Außenfläche des Rückhalte- Rings 120 befestigt werden, zum Beispiel durch Nieten 132, die sich durch Bohrungen 134 im Rückhalte-Ring 120 sowie durch Bohrungen 136 im Überbrückungsglied 126 erstrecken. Der Rückhalte-Ring 120 und die mit ihm verbundenen Teile, wie der Kontaktring 60 und das Überbrückungsglied 126, werden innerhalb der Mutter 116 durch einen Rundstift 138 in fester Stellung gehalten, der durch eine in der Mutter 116 befindliche Öffnung 140 ragt, und zwar nach unten zwischen den beabstandeten Enden des Spaltrings 120, wie am besten aus den Figuren 11 und 12 ersichtlich.

Eine weitere alternative Ausführungsform ist in den Figuren 15 bis 18 dargestellt. Diese Ausführungsform hat ähnliche Teile wie die Ausführungsformen nach den Figuren 9 bis 14, mit Ausnahme des Überbrückungsglieds, des Rückhalte-Spaltrings und der Mutter, wie nachfolgend beschrieben. In diesem Fall hat das Überbrückungsglied 150 die Form eines Spaltrings mit hochstehenden Ansätzen 152 und 154. Das Überbrückungsglied besitzt ferner an seinem Innenumfang beabstandete Federklinken 156 mit gekrümmten Enden 158, die - wie bei der vorhergehenden Ausführungsform - in die Kerben 108 des Gewindekupplungsstücks 100 eingreifen.

Ein Rückhalte-Spaltring 160 hat an seinem Innenumfang eine Nut 162, in die der Kontaktring 60 eingesetzt werden kann, indem die hochstehenden Ansätze 62 und 64 zusammengedrückt werden. Diese hochstehenden Ansätze sind in Bohrungen 164 und 166 des Rückhalte-Rings 160 aufgenommen, um den Kontaktring 60 in seiner Relativlage zu halten. Der Rückhalte-Ring und der Kontaktring sind in der Mutter 168 untergebracht, wobei der Rückhalte- Ring 160 glatt an dem einwärts verlaufenden Umfangsflansch 170 anliegt. Die Mutter 168 weist ferner ein Paar beabstandeter Bohrungen 172 und 174 auf. Diese Bohrungen nehmen die hochstehenden Ansätze 152 bzw. 154 des Überbrückungsglieds 150 auf, sobald die Ansätze zusammengedrückt werden, damit das Überbrückungsglied in die Mutter eingesetzt werden kann. Die Mutter 168 hat ein Innengewinde 176, das auf das Gewinde 102 geschraubt werden kann, um alle Bauteile in Dichtverbindung zu ziehen und die gekrümmten Enden 158 der Federklinken 156 in Eingriff mit den Kerben 108 zu bringen, wie am besten aus Fig. 18 ersichtlich, um einen redundanten elektrischen Kontakt herzustellen.

Eine weitere alternative Ausführungsform einer Kupplung C"" ist in den Figuren 19 bis 26 dargestellt. Diese Ausführungsform hat ähnliche Teile wie die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 8, mit Ausnahme des Überbrückungsglieds, des Rückhalte-Spaltrings und der Mutter, wie nachfolgend beschrieben. In diesem Fall hat ein Überbrückungsglied 200 die Form eines Kreisrings und besitzt entlang seines Innenumfangs beabstandete Federklinken 202 mit gekrümmten Enden 204, die in Kerben 206 am Innenumfang eines Verriegelungsrings 208 eingreifen.

Ein Gewindekupplungsstück 210 trägt an seinem vorderen Ende ein Außengewinde 212, und in einem Abstand hinter dem Gewinde befindet sich eine ringförmige Anschlagfläche eines Flanschs 214, der eine vordere Fläche zum Aufnehmen des Verriegelungsrings 208 aufweist. Zweckmäßig ist der Rand des Flanschs 214 um den Umfangsrand des Verriegelungsrings 208 gebogen, um eine Verriegelungslippe 216 auszubilden - wie am besten aus Fig. 21 ersichtlich - und dadurch den Verriegelungsring 208 in seiner Lage zu halten. Zweckmäßig besteht der Verriegelungsring 208 aus einem harten Material, wie etwa rostfreiem Stahl, das durch die gekrümmten Enden 204 der Federklinken 202 des Überbrückungsglieds 200 nicht ohne weiteres abgerieben werden kann, wenn die Mutter 40 beim Schließen und öffnen der Kupplung angezogen und abgeschraubt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Rückhalte-Spaltring 220 vorhanden, der eine Innennut 222 besitzt, um einen Kontaktring 224 aufzunehmen, der - wie gezeigt - flache Seiten 226 aufweist, um die Seiten der Hülsen 18 und 20 unter elektrischem Kontakt zu berühren. Freie Enden 228 des Kontaktrings 224 sind zweckmäßig nahe bei den freien Enden des Rückhalte-Rings 220 durch Klemmung befestigt. Diese Art der Befestigung zeigt sich in Form von Eindrückungen 230, welche die die Nut 222 bildenden Flanken einwärts pressen, wie am besten aus Fig. 25 ersichtlich.

Vorteilhaft ist in jedem freien Ende des Rückhalte- Rings 220 eine Querbohrung 232 ausgebildet. Zweck dieser Bohrungen ist es, ein geeignetes Werkzeug einzusetzen, um die Enden zusammenzudrücken, damit der Rückhalte- Ring und der ihn begleitende Kontaktring aus der Nut 234 des Gewindekupplungsstücks 210 oder aus der Nut 56 der Mutter 40 entfernt werden können.

Aus dem Vorhergehenden gehen die Vorteile der vorliegenden Erfindung ohne weiteres hervor. Die verschiedenen Ausführungsformen schaffen ein redundantes elektrisches Überbrückungsglied, das zugleich als Federklinke dient, um einem durch Schwingungen oder andere Umweltkräfte bedingten Aufgehen der Kupplungsvorrichtung zu widerstehen. Ferner schafft ein Kontaktring eine redundante elektrische Verbindung zwischen der Rohrleitung und der Kupplung, so daß ein sicherer und redundanter Kontakt über die gesamte Kupplung gewährleistet ist und die Möglichkeit eines elektrischen Ladungsaufbaus zwischen den beiden verbundenen Rohrleitungen auf ein Minimum zurückgeführt ist.


Anspruch[de]

1. Mit Gewinde versehene Kupplungsvorrichtung zum Aneinanderkuppeln von einander zugewandten Enden eines ersten und eines zweiten strömungsführenden Leitungselements in einer verriegelnden und elektrisch verbindenden Beziehung, mit:

einem ersten (38) und einem zweiten (40) Kupplungsteil, die schraubbar miteinander verbunden sind und in Umfangsrichtung die einander zugewandten Enden der Leitungselemente umgreifen, um sie in Strömungsverbindung zu halten;

jeweils einer am Umfang der Kupplungsteile angeordneten komplementären zugewandten Fläche, die axial aufeinander zu gezogen werden, wenn die Kupplungsteile drehend zusammengeschraubt werden;

einem Überbrückungsglied (74) in Form eines Rings, der an einer der zugewandten Flächen angebracht ist und wenigstens einen federnden Rastfinger (92) aufweist, der sich auf die andere zugewandte Fläche stützt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil herzustellen, sobald die zugewandten Flächen axial aufeinander zu gezogen werden;

einer in der anderen der zugewandten Flächen ausgebildeten Mehrzahl von Ausnehmungen (72), die mit dem bzw. den Rastfingern zusammenwirken, um lösbar einer entgegengesetzten Relativdrehung in Aufschraub-Richtung zu widerstehen;

einer Nut am Innenumfang wenigstens eines der Kupplungsteile;

einem Spaltring (50, 56), der lösbar in der Nut untergebracht ist; und

einem Kontaktdraht (60, 76), der in dem Spaltring ortsfest angeordnet und ausgebildet ist, eines der Leitungselemente zu berühren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die andere zugewandte Fläche folgende Merkmale aufweist:

einen Umfangsflansch mit einem äußeren Rand; und

einen Scheibenring aus gehärtetem Material, der an diesem Flansch befestigt ist und einen äußeren Rand besitzt, wobei die Mehrzahl von Ausnehmungen von diesem äußeren Rand nach innen ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, mit folgenden weiteren Merkmalen:

einer Lippe entlang zumindest eines Teils des äußeren Rings des Flanschs, die sich über den äußeren Rand des Scheibenrings erstreckt, um diesen in seiner Stellung am Flansch zu halten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Kontaktdraht im Spaltring eingeklemmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit folgenden weiteren Merkmalen:

einer Bohrung an jedem Ende des Spaltrings zur Verwendung zum Zusammendrücken der Enden des Spaltrings, um den Spaltring in die Nut einzusetzen oder aus ihr zu entfernen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das gehärtete Material rostfreier Stahl ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Spaltring folgende Merkmale aufweist:

beabstandete Seitenränder, die eine Nut zum Aufnehmen des Kontaktdrahts bilden; und

Eindrückungen, die in den Seitenrändern ausgebildet sind, um diese einwärts zu verformen und dadurch den Kontaktdraht im Spaltring einzuklemmen.







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