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1. (WO2014111279) NOTTRENNKUPPLUNG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Nottrennkupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nottrennkupplung zur Trennung zweier Leitungen bei übermäßigem Zug zwischen einer ersten und einer zweiten Kupplungsseite.

Bei Befüllung oder Entnahme von Fluiden aus Tanks werden gewöhnlich zwei Leitungen miteinander gekuppelt, wozu eine betätigbare Kupplung eingesetzt wird. Während eine der Leitungen als ortsfest angesehen werden kann, ist die andere Leitung beweglich und mit einem Kraftfahrzeug verbunden. Als Fahrzeug kommen Kraftfahrzeuge,

Tanklastwagen, Waggons, Schiffe und selbst Flugzeuge in Betracht. Wenn sich solche Fahrzeuge in Bewegung setzen, während noch die Verbindung der beiden Leitungen über die betätigbare Kupplung existiert, kann es vorkommen, dass die Leitungsverbindung zerreißt. Um dies zu vermeiden, wird in den Verbindungsleitungszug eine Nottrennkupplung

angeordnet, die bei übermäßigem Zug anspricht und die beiden gekuppelten Leitungen voneinander trennt. Die

Nottrennkupplung weist selbsttätig schließende Fluidsperren auf, die im Falle der Trennung der Leitungen ansprechen und die jeweilige Leitung absperren. Auf diese Weise wird verhindert, dass ungewollte Bewegungen des Fahrzeuges zu einem umweltschädlichen Notfall führen.

Als zu transportierende Fluide kommen tiefkalte Medien, zum Beispiel verflüssigtes Erdgas, in Betracht und müssen über miteinander gekuppelte Leitungen gefördert werden. Für solche gekuppelten Leitungen benötigt man jeweils eine Nottrennkupplung, die den Bedingungen von tiefkalten Medien Stand hält.

Eine Not-Trenn-Sicherheitskupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 91 14 005 Ul bekannt. Es gibt zwei Kupplungshälften, die über Halteringabschnitte

zusammengehalten werden, die von außen in Ringnuten der Anschlussränder der Kupplungshälften eingreifen und

ihrerseits von einem Halteelement umfasst werden. Zwischen den Kupplungshälften kann eine zusammenzupressende Dichtung angeordnet sein, damit sich die Kupplungsteile bei

Wegfallen der Radialbelastung leichter lösen. Eine solche Pressdichtung ist bei tiefer Temperatur wenig wirksam.

Aus DE 198 14 559 AI ist eine Rohrverbindung mit

stirnseitig einander gegenüberliegenden Bunden bekannt, bei der die Bunde mit einer zwischenliegenden Dichtung mittels einer lösbaren Spannvorrichtung unter Bildung einer

fluiddichten Verbindung gegeneinander verspannt sind. Als Dichtung ist eine O-Ring-Dichtung oder eine Flachdichtung genannt. Solche Dichtungen sind bei tiefen Temperaturen wenig wirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste und einfach gebaute Nottrennkupplung zu schaffen, die ihrer Art nach auch für Tieftemperaturanwendungen geeignet ist.

Ferner soll man die Kraft, bei der sich die

Nottrennkupplung löst, durch entsprechende Bemessungen der Nottrennkupplung vorbestimmen können.

Die neue Nottrennkupplung weist zwei Kupplungshälften mit jeweils selbsttätig schließenden Fluidsperren im Inneren und anlagedichte Endflansche an sich gegenüberstehenden Kupplungsseiten auf.

Die anlagedichten Endflansche werden durch eine Reihe von Ringsegmenten aufeinander gepresst, um eine fluiddichte Verbindung zwischen den Endflanschen zu ergeben. Dabei werden die in Eingriff miteinander stehenden Endflansche von den Ringsegmenten umklammert, jedoch so, dass sich die Umklammerung bei übermäßigem Zug lösen kann. Zu diesem Zweck weisen die Ringsegmente Schrägflächen oder

Konusflächen auf, die so gerichtet sind, dass bei einem Zug auf die Nottrennkupplung sich radiale Kräfte auf die

Ringsegmente entgegen den Kräften eines

Vorspannungselementes entwickeln. Wenn die sich nach außen gerichteten radialen Kräfte der Ringsegmente die radial nach innen gerichteten Kräfte des Vorspannungselementes übersteigen, löst sich die Nottrennkupplung. Durch

Bemessung des Vorspannungselementes hinsichtlich der radial nach innen gerichteten Kräfte hat man es deshalb in der Hand, die Zugkraft auf die Leitungen einzustellen, bei der eine Nottrennung zustande kommt.

Um für tiefe Temperaturen angepasst zu sein, weist die Nottrennkupplung eine Spreizdichtung auf, die eine

metallische Spreizfeder enthält, welche auch bei tiefen Temperaturen eine Dichtlippe der Spreizdichtung an eine Dichtungsgegenfläche anpresst. Als Material der Dichtlippe kann Polytetrafluoräthylen oder ein gleichartiges Material verwendet werden, das bei tiefen Temperaturen nicht

versprödet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der

Zeichnung beschieben. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Nottrennkupplung

Fig.2 eine vergrößerte Einzelheit mit einem Ringsegment, und

Fig. 3 ein alternatives Ringsegment.

Die Nottrennkupplung umfasst eine erste Kupplungshälfte 1 und eine zweite Kupplungshälfte 2, die durch eine Reihe von Ringsegmenten 3 im gekuppelten Zustand gehalten werden. Die Ringsegmente 3 selbst werden durch ein Vorspannungselement 4 am Umfang der Nottrennkupplung zusammengehalten und radial nach innen gepresst.

Die erste Kupplungshälfte 1 weist ein rohrförmiges Gehäuse 10 auf, das eine Kupplungsseite IIa mit dort angebrachtem ersten anlagedichten Endflansch oder Bund 11 aufweist. Am anderen Ende der ersten Kupplungshälfte ist ein

Anschlussgewinde 12 für eine weiterführende Leitung

vorgesehen. Die zweite Kupplungshälfte 2 ist weitgehend spiegelbildlich zur ersten Kupplungshälfte ausgebildet und weist ein Gehäuse 20 mit einem zweiten anlagedichten

Endflansch oder Bund 21 und einem zweiten Anschlussgewinde 22 auf. Jede Kupplungshälfte weist eine selbsttätig

schließende Fluidsperre 5 bzw. 6 auf, die jeweils eine

Feder 51 bzw. 61 und ein kegelförmiges Dichtelement 53 bzw. 63 umfassen, das mit einem konischen Dichtsitz 13 bzw. 23 zusammenarbeitet, wenn eine Nottrennung ausgelöst wird. Die Federn 51 bzw. 61 stützen sich an Querstreben 16 bzw. 26 der rohrförmigen Gehäuse 10 bzw. 20 ab.

Die Endflansche oder Bunde 11 und 21 stoßen an ihrer

Kupplungsseite IIa bzw. 21a aneinander (Fig. 2), die auch ineinandergreifen. Hierzu weist der erste Endflansch oder Bund 11 eine Aussparung 14 und der zweite Endflansch oder Bund 21 einen ringförmigen Axialvorsprung 24 auf. In der Aussparung 14 sitzt eine Spreizdichtung 7, die eine

Spreizfeder 71 und eine Dichtlippe 72 aus Kunststoff aufweist, welche mit dem axialen Vorsprung 24 als

Dichtungsgegenfläche zusammenarbeitet. Die Spreizfeder 71 in Form einer geschlossenen Schraubfeder besteht aus

Metall, um auch bei tiefen Temperaturen wirksam zu sein, während für die Dichtlippe 72 Polytetrafluoräthylen oder ein Material mit ähnlichen Verhalten bei tiefen

Temperaturen bevorzugt wird.

Auf der Seite abgewandt zu der Kupplungsseite IIa bzw. 21a weisen die Endflansche oder Bund 11 bzw. 21 jeweils eine Konusfläche als Schrägfläche 15 bzw. 25 auf, deren

Neigungen gegeneinander gerichtet sind, wenn man in

radialer Richtung von innen nach außen blickt. Die

Konusspitzen der beiden erzeugenden Kegel liegen auf der Geräteachse und der Öffnungswinkel des Kegels liegt im Bereich von 65° bis 25°, wobei ein engerer Bereich von 55°bis 35° bevorzugt wird.

Die Ringsegmente 3 sind in einer Anzahl von drei oder mehreren Ringsegmenten gleichmäßig um den Umfang des

Gerätes verteilt und weisen an ihrer radialen Innenseite eine Aussparung 30 auf, die der Form der radialen Enden der miteinander gekuppelten Endflansche mit den konischen

Teilflächen 15 und 25 entspricht. Demgemäß entsprechen die Neigungen der Flanken 31,32 der Aussparung 30 den konischen Teilflächen 15 und 25. Die Ringsegmente 3 weisen eine weitere, äußere Aussparung 34 auf, in welche das

Vorspannungselement 4 eingreift und die Ringsegment radial nach innen gegen die Konusflächen 15 bzw. 25 presst.

Das Vorspannungselement 4 kann in unterschiedlicher Gestalt erscheinen. Es kann ein geschlitzter Federring 40 oder mehrere geschlitzte Federringe 40, 41 als

Vorspannungselement verwendet werden, die aus einer

Ringspange mit Ösen nahe der Enden bestehen, um den

geschlitzten Federring zur Montage spreizen zu können. Das Vorspannungselement kann aber auch durch Schrauben-Zugfedern gebildet werden, die sich zwischen den

Ringsegmenten erstrecken und diese zusammenhalten. Auch ist es möglich, das Vorspannungselement durch eine oder mehrere geschlossenen Schraubenfedern zu realisieren, welche die Ringsegmente umschlingen. Jede Ausbildung des

Vorspannungselementes ist brauchbar, wenn nur die

Ringsegmente 3 federnd gegen die Anlagedichtflansche oder Bunde 11,21 gepresst werden und ausreichend starke, radial nach innen gerichtete Kräfte entwickeln.

Für das Funktionieren der Nottrennkupplung ist es nicht erforderlich, beide Flanken 31, 32 als Schrägflächen vorzusehen, um mit zwei Konusflächen 15, 25

zusammenarbeiten. Man benötigt nur eine dieser

Konusflächen, während statt der anderen Konusfläche ein zylindrischer Rand gebildet sein kann. Es versteht sich, dass die Aussparung 30 in den Ringsegmenten 3

korrespondierend ausgebildet ist, wie in Fig. 3

dargestellt. Dort gibt es noch eine äußere Schrägfläche 33, die als Montagehilfe nützlich ist. Eine solche kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 vorhanden sein.

Die Arbeitsweise der Nottrennkupplung ist wie folgt:

Im Lieferzustand der Nottrennkupplung umklammern die

Ringsegmente 3 die miteinander gekuppelten Endflansche oder Bunde 11, 21 infolge der durch das Vorspannungselement 4 aufgebrachten radial nach innen gerichteten Kräfte. Wegen der radialsymmetrischen Gestaltung der Nottrennkupplung kann diese in eine Lücke eines Leitungszuges durch

Verschrauben mit den Leitungsenden eingefügt werden. Es wird vorausgesetzt, dass im Zuge der Leitung eine

betätigbare Kupplung eingefügt ist, mit der die

Leitungsverbindung zwischen einem Lieferfahrzeug und einem Tank (oder umgekehrt) vervollständigt wird. Wenn nun durch ein unerwünschtes Vorkommnis ein übermäßiger Zug auf die Leitung ausgeübt wird, üben die Konusflächen 15 bzw. 25 einen Druck auf mindestens die schräge Gegenfläche 32 der Aussparung 30 aus, wodurch wegen der KraftZerlegung

radiale, nach außen gerichtete Kräfte auf die Reihe der Ringsegmente 3 ausgeübt werden. Wenn diese Kräfte die nach innen gerichteten Haltekräfte des Vorspannungselementes 4 übersteigen, weitet sich das Vorspannungselement 4 auf und die Endflansche oder Bunde 11 bzw. 21 können aus der

Aussparung 30 herausrutschen. Wenn dies geschieht, lösen sich die Kupplungshälften 1, 2 voneinander. Die

Fluidsperren 5 bzw. 6 kommen dann zur Wirkung, das heißt die Federn dieser Fluidsperren schieben die Dichtkegel gegen die zugeordneten Dichtsitze 13 bzw. 23. Unerwünschter Austritt von Fluid wird dadurch verhindert.

Die Remontage der Nottrennkupplung erfolgt durch Aufweiten des Vorspannungselements 4, Zusammenschieben der

Kupplungshälften 1,2 sowie Loslassen des Vorspannelementes 4, wodurch die Ringsegmente 3 den radialen Rand der

ineinander greifenden Endflansche oder Bunde 11, 21 umklammern und die Nottrennkupplung ihren Funktions zustand wieder gewinnt.

Es ist somit eine robuste und einfach gebaute

Nottrennkupplung beschrieben und offenbart worden, die mit anlagedichten Endflanschen 11, 21 an der ersten und zweiten Kupplungshälfte 1, 2 versehen ist. Die Endflansche 11, 21 weisen Schräg- oder Konusflächen 15, 25 auf und werden dort durch Ringsegmente 3 umklammert, die ihrerseits durch ein Vorspannungselement 4 gegen die Schräg- oder Konusflächen 15, 25 gepresst werden. Bei übermäßigem Zug auf die

Kupplungshälften 1, 2 trennen sich diese gegen die Kraft des Vorspannungselementes 4.