NL2021865B1

NL2021865B1 - Kogelscharnierkoppeling

Info

Publication number: NL2021865B1
Application number: NL2021865A
Authority: NL
Inventors: Daniël Menheere Marco
Original assignee: Apt Coupling B V
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-05-13
Also published as: EP3870887B1; CN112955689A; WO2020085896A1; EP3870887A1; CN112955689B

Abstract

De uitvinding betreft een kogelscharnierkoppeling voor het scharnierend koppelen van twee pijpdelen, welke 5 kogelscharnierkoppeling omvat: — een eerste koppeldeel met een centrale doorgang en een ten minste deels kogelvormig buitenoppervlak; — een tweede koppeldeel met een, zich in een axiale richting uitstrekkende, centrale doorgang en een ten minste 10 deels komvormig binnenoppervlak, dat correspondeert met het ten minste deels kogelvormig buitenoppervlak teneinde een kogelscharnier te vormen; waarbij het tweede koppeldeel een rondom de centrale doorgang aangebracht basisdeel en rondom de centrale doorgang, 15 scharnierend aan het basisdeel aangebrachte, grendelsegmenten omvat, welke grendelsegmenten elk een komvormig oppervlaktedeel hebben, waarbij de komvormige oppervlaktedelen ten minste een deel van het ten minste deels komvormige binnenoppervlak 20 van het tweede koppeldeel vormen, waarbij de grendelsegmenten elk rondom een tangentiele scharnieras scharnierbaar zijn tussen een eerste stand, waarbij de komvormige oppervlaktedelen van de grendelsegmenten aanliggen tegen het kogelvormige 25 buitenoppervlak van het eerste koppeldeel, en een tweede stand, waarbij de grendelsegmenten het eerste koppeldeel vrijgeven voor ontkoppeling van het tweede koppeldeel; en — een blokkeerring, die zich rondom het tweede koppeldeel uitstrekt en in axiale richting verplaatsbaar is 30 tussen een blokkeerstand, waarin de blokkeerring de grendelsegmenten in de eerste stand omsluit en de scharnierbeweging van de grendelsegmenten blokkeert, en een vrijgavestand voor het vrijgeven van de grendelsegmenten 13 waarbij tussen een eerste axiaal eind van elk grendelsegment en het basisdeel een scharnier is aangebracht, waarbij de tangentiele scharnieras door het scharnier gevormd wordt.

Description

Kogelscharnierkoppeling

De uitvinding betreft een kogelscharnierkoppeling voor het scharnierend koppelen van twee pijpdelen, welke kogelscharnierkoppeling omvat:

- een eerste koppeldeel met een centrale doorgang en een ten minste deels kogelvormig buitenoppervlak;

- een tweede koppeldeel met een, zich in een axiale richting uitstrekkende, centrale doorgang en een ten minste deels komvormig binnenoppervlak, dat correspondeert met het ten minste deels kogelvormig buitenoppervlak teneinde een kogelscharnier te vormen;

waarbij het tweede koppeldeel een rondom de centrale doorgang aangebracht basisdeel en rondom de centrale doorgang, scharnierend aan het basisdeel aangebrachte, grendelsegmenten omvat, welke grendelsegmenten elk een komvormig oppervlaktedeel hebben, waarbij de komvormige oppervlaktedelen ten minste een deel van het ten minste deels komvormige binnenoppervlak van het tweede koppeldeel vormen, waarbij de grendelsegmenten elk rondom een tangentiële scharnieras scharnierbaar zijn tussen een eerste stand, waarbij de komvormige oppervlaktedelen van de grendelsegmenten aanliggen tegen het kogelvormige buitenoppervlak van het eerste koppeldeel, en een tweede stand, waarbij de grendelsegmenten het eerste koppeldeel vrijgeven voor ontkoppeling van het tweede koppeldeel; en

- een blokkeerring, die zich rondom het tweede koppeldeel uitstrekt en in axiale richting verplaatsbaar is tussen een blokkeerstand, waarin de blokkeerring de grendelsegmenten in de eerste stand omsluit en de scharnierbeweging van de grendelsegmenten blokkeert, en een vrijgavestand voor het vrijgeven van de grendelsegmenten.

Een dergelijke kogelscharnierkoppeling is bekend uit US 3997197 en wordt gebruikt in een baggerleiding, die drijvend op het water wordt gelegd tussen een baggerschip en bijvoorbeeld de wal. Een dergelijke baggerleiding wordt gevormd uit pijpstukken, die met vaste koppelingen en dergelijke kogelscharnierkoppelingen met elkaar verbonden worden.

Omdat baggerleidingen gewoonlijk lange tijd in het water liggen, zullen de koppelingen na verloop van tijd begroeid raken en vervuild. Bij de bekende kogelscharnierkoppeling volgens US 3997197 is het in een dergelijke situatie lastig om de koppeling weer te openen, wanneer een pijpdeel losgemaakt moet worden. Doordat de grendelsegmenten in het midden op een nok kantelen, zal bij het scharnieren van de grendelsegmenten naar de tweede stand een ruimte tussen het grendelsegment en het basisdeel kleiner worden. Wanneer in deze ruimte begroeiing en vuil aanwezig is, belemmert dit de scharnierbeweging van het grendelsegment, waardoor het openen van de bekende kogelscharnierkoppeling bemoeilijkt wordt.

Het is dan ook een doel van de uitvinding de bovengenoemde nadelen te verminderen of zelfs te voorkomen.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een kogelscharnierkoppeling volgens de aanhef, die gekenmerkt wordt doordat tussen een eerste axiaal eind van elk grendelsegment en het basisdeel een scharnier is aangebracht, waarbij de tangentiële scharnieras door het scharnier gevormd wordt.

Doordat het scharnier aan het eerste axiale eind van een grendelsegment is aangebracht, zal er bij het openen van het grendelsegment geen ruimte verkleind worden. Alle aangroeiing en vuil zal bij het openen van het grendelsegment meegenomen worden en niet in een holte gedrukt worden, waardoor de scharnierbeweging van het grendelsegment bemoeilijkt kan worden.

De hierboven gebruikte termen axiaal en tangentieel zijn gerelateerd aan de centrale doorgang in het tweede koppeldeel. Het eerste axiale eind van het grendelsegment is daarmee het eind van het grendelsegment in de richting parallel aan de axiale richting van de centrale doorgang.

De tangentiële scharnieras is daarbij parallel aan de tangentiële richting van de centrale doorgang, dat wil zeggen loodrecht op zowel de axiale richting van de centrale doorgang als loodrecht op de radiale richting van de centrale doorgang.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding grenst het komvormig oppervlaktedeel van een grendelsegment aan een tweede axiale eind van het grendelsegment, dat tegenover het eerste axiale eind ligt waaraan het scharnier is aangebracht.

Door het komvormig oppervlaktedeel zo ver mogelijk van het scharnier te voorzien, is het mogelijk om een maximale openingsslag tussen de eerste stand en de tweede stand te verkrijgen, wat het koppelen van het eerste koppeldeel met het tweede koppeldeel vereenvoudigd.

In een verdere uitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding is het scharnier van elk grendelsegment aan de buitenomtrek van het basisdeel aangebracht. Door het scharnier aan de buitenzijde van het basisdeel aan te brengen, wordt de kans verkleind, dat slurry uit de baggerleiding over de scharnieren loopt tijdens het ontkoppelen en koppelen van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding is het scharnier van elk grendelsegment een penscharnier. Een penscharnier is een dichte scharnierconstructie, waarbij ten minste twee in elkaar grijpende cilindrische bussen gekoppeld worden met een scharnierpen. Bij het scharnieren ontstaan geen ruimtes of worden ruimtes verkleind, waardoor het scharnier niet geblokkeerd kan worden door vuil of aangroeiingen.

In een andere uitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding zijn op elk grendelsegment een eerste nok en een tweede nok op afstand van elkaar aangebracht, waarbij de eerste nok radiaal uitsteekt tot in de baan van de axiale verschuiving van de blokkeerring en waarbij de tweede nok tenminste in de tweede stand van de grendelsegmenten radiaal uitsteekt in de baan van de axiale verschuiving van de blokkeerring.

Door deze eerste en tweede nok is het mogelijk om door het in axiale richting verplaatsen van de blokkeerring de grendelsegmenten tussen de eerste stand en de tweede stand te laten scharnieren. Zo wordt op een eenvoudige en robuuste manier de beweging van alle grendelsegmenten gekoppeld. Hierdoor zullen alle grendelsegmenten in de tweede stand gebracht worden, wanneer de blokkeerring naar de vrijgavestand geschoven wordt en zullen alle grendelsegmenten in de eerste stand gebracht worden, wanneer de blokkeerring naar de blokkeerstand geschoven wordt.

Bij voorkeur ligt de blokkeerring in de blokkeerstand op de uiteinden van de tweede nokken. Hierdoor zullen bij een axiale kracht tussen het eerste koppeldeel en het tweede koppeldeel, de grendelsegmenten een radiale kracht op de blokkeerring uitoefenen en zal de blokkeerring zonder aanvullende maatregelen in de blokkeerstand blijven.

In een verdere uitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding omvatten de eerste en tweede nokken elk een glijvlak voor contact met de blokkeerring, waarbij de normaal van elk glijvlak kruist met de tangentiële scharnieras van het betreffende grendelsegment.

Doordat de normaal van elk glijvlak kruist met de tangentiële scharnieras, en dus niet parallel noch snijdend is, dat een kracht uitgeoefend door de blokkeerring op de glijvlakken resulteren in een rotatie van het betreffende grendelsegment rond de tangentiële scharnieras.

In weer een andere uitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding zijn een aantal actuatoren, zoals een balg, verdeeld over de omtrek van het basisdeel aangebracht tussen de blokkeerring en het basisdeel voor het axiaal verschuiven van de blokkeerring.

Bij voorkeur zijn verder veermiddelen aangebracht tussen de blokkeerring en het basisdeel, welke veermiddelen de blokkeerring naar de blokkeerstand dringen.

Met de balgen kan eenvoudig door het aanbrengen van perslucht de blokkeerring vanuit de ene stand naar de andere stand verschoven worden. Door verder in de balgen die de blokkeerring naar de blokkeerstand verschuiven veren aan te brengen, dringen de veren de blokkeerring naar de blokkeerstand als de balgen niet bekrachtigd worden. Deze veren zijn dan tevens door de balgen beschermd tegen de elementen.

Nog een andere uitvoeringsvorm van de kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding omvat borgmiddelen voor het in de blokkeerstand borgen van de blokkeerring.

Ondanks dat de blokkeerring in de blokkeerstand de grendelsegmenten omsluit, waardoor het eerste en tweede koppeldeel niet ontkoppelt kunnen worden en pas bij verschuiving van de blokkeerring een ontkoppeling mogelijk wordt, kan het de voorkeur hebben om de blokkeerring in de blokkeerstand te borgen, zodat een ongewild verschuiven van de blokkeerring voorkomen wordt.

Bij voorkeur omvatten de borgmiddelen ten minste één scharnierend aan het basisdeel aangebrachte borghaak, welke borghaak achter de blokkeerring haakt in de blokkeerstand.

Met de haak kan de blokkeerring in de blokkeerstand vastgehouden worden. Eventueel is de borghaak door middel van een actuator, zoals een balg, bedienbaar, zodat het opheffen van de borging en het ontkoppelen van beide koppeldelen, met een geschikte aansturing van perslucht, op afstand bediend kan worden.

Deze en andere kenmerken van de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen.

Figuur 1 toont in perspectivisch aanzicht een uitvoeringsvorm van een kogelscharnierkoppeling volgens de uitvinding.

Figuur 2A toont een zijaanzicht van de koppeling volgens figuur 1 in gekoppelde toestand.

Figuur 2B toont een dwarsdoorsnede aanzicht van de koppeling volgens figuur 1 in gekoppelde toestand.

Figuur 3A toont een zijaanzicht van de koppeling volgens figuur 1 in ontkoppelde toestand.

Figuur 3B toont een dwarsdoorsnede aanzicht van de koppeling volgens figuur 1 in ontkoppelde toestand.

Figuur 1 toont een kogelscharnierkoppeling 1 met een eerste koppeldeel met een centrale doorgang 2 en een kogelvormig buitenoppervlak 3. De kogelscharnierkoppeling 1 heet verder een tweede koppeldeel met een centrale doorgang 4 (zie figuur 2B) aangebracht in een basisdeel 5 met daaraan scharnierend aangebrachte grendelsegmenten 6.

Rond de grendelsegmenten 6 is een blokkeerring 7 aangebracht, die in axiale richting A verschuifbaar is. In de getoonde gekoppelde stand omsluit de blokkeerring 7 de grendelsegmenten 6, doordat dat de blokkeerring 7 aanligt tegen de top van de tweede nokken 8, die op de grendelsegmenten 6 zijn aangebracht. Verder zijn op de grendelsegmenten 6 ook eerste nokken 9 aangebracht (zie figuur 2A) .

In figuur 2A is zichtbaar dat elk grendelsegment 6 is voorzien van twee ogen 10, die samen met een bus 11, aangebracht op het basisdeel 5, en een scharnierpen 12 een scharnier vormen, waarmee elk grendelsegment 6 is aangebracht aan het basisdeel 5 van het tweede koppeldeel. Voor de duidelijkheid van het figuur zijn in figuur 2A en 3A de bedieningskooi 15 en de balgen 16, 17 weggelaten.

Zoals in het bijzonder duidelijk is uit figuur 2B, is het scharnier 10, 11, 12 aangebracht aan een eerste axiaal eind van het grendelsegment 6, terwijl komvormige oppervlaktedelen 13 zijn aangebracht aangrenzend aan het tweede axiale eind van het grendelsegment 6. De komvormige oppervlaktedelen 13 vormen samen en met een binnenrand 14 van het basisdeel 5 een komvormige binnenoppervlak dat correspondeert met het kogelvormig buitenoppervlak 3, zodat een scharnierde koppeling verkregen wordt. De scharnieras S van elk scharnier verloopt daarbij in tangentiële richting.

In figuur 1 is een bedieningskooi 15 getoond, die gekoppeld is met blokkeerring 7, zodat via balgen 16 en 17, die tussen deze bedieningskooi 15 en het basisdeel 5 zijn aangebracht, de blokkeerring 7 in axiale richting A verschoven kan worden. De balgen 16, alsook de in de balgen 16 voorziene veren (niet zichtbaar in de figuren), dringen de bedieningskooi 15 en daarmee de blokkeerring 7 naar de getoonde blokkeerstand. De balgen 17 bekrachtigen de bedieningskooi voor het bereiken van de vrijgavestand. In de balgen 17 zijn stopblokken voorzien (niet zichtbaar in de figuren), zodat de eindstop voor de vrijgavestand gedefinieerd is zonder overcomprimering van de balgen 17.

In figuur 3A is de kogelscharnierkoppeling 1 getoond in de ontkoppelde stand, waarbij de blokkeerring 7 omlaag is geschoven door het aansturen van de balgen 17, zodat de grendelsegmenten 6 vanuit de eerste stand naar de tweede stand kunnen scharnieren om het uitnemen van het eerste koppeldeel

2, 3 mogelijk te maken (zie figuur 3B).

Verder is uit figuur 3B duidelijk dat de blokkeerring 7 tegen het glijvlak 18 van de eerste nok 9 van een grendelsegment 6 loopt, waardoor het grendelsegment 6 vanzelf radiaal naar buiten scharniert. De tweede nok 8 heeft 10 ook een glijvlak 19, waartegen de blokkeerring 7 zal drukken wanneer de blokkeerring 7 weer teruggaat naar de in figuur 1 getoonde blokkeerstand, waardoor de grendelsegmenten 6 radiaal naar binnen zullen scharnieren.

Claims

1. Kogelscharnierkoppeling voor het scharnierend koppelen van twee pijpdelen, welke kogelscharnierkoppeling omvat:

- een blokkeerring, die zich rondom het tweede koppeldeel uitstrekt en in axiale richting verplaatsbaar is tussen een blokkeerstand, waarin de blokkeerring de grendelsegmenten in de eerste stand omsluit en de scharnierbeweging van de grendelsegmenten blokkeert, en een vrijgavestand voor het vrijgeven van de grendelsegmenten met het kenmerk, dat tussen een eerste axiaal eind van elk grendelsegment en het basisdeel een scharnier is aangebracht, waarbij de tangentiële scharnieras door het scharnier gevormd wordt.

2. Kogelscharnierkoppeling volgens conclusie 1, waarbij het komvormig oppervlaktedeel van een grendelsegment grenst aan een tweede axiale eind van het grendelsegment, dat tegenover het eerste axiale eind ligt waaraan het scharnier is aangebracht.

3. Kogelscharnierkoppeling volgens conclusie 1 of 2, waarbij het scharnier van elk grendelsegment aan de buitenomtrek van het basisdeel is aangebracht.

4. Kogelscharnierkoppeling volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het scharnier van elk grendelsegment een penscharnier is.

5. Kogelscharnierkoppeling volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij op elk grendelsegment een eerste nok en een tweede nok op afstand van elkaar zijn aangebracht, waarbij de eerste nok radiaal uitsteekt tot in de baan van de axiale verschuiving van de blokkeerring en waarbij de tweede nok tenminste in de tweede stand van de grendelsegmenten radiaal uitsteekt in de baan van de axiale verschuiving van de blokkeerring.

6. Kogelscharnierkoppeling volgens conclusie 5, waarbij de blokkeerring in de blokkeerstand op de uiteinden van de tweede nokken ligt.

7. Kogelscharnierkoppeling volgens conclusie 5 of 6, waarbij de eerste en tweede nokken elk een glijvlak omvatten voor contact met de blokkeerring, waarbij de normaal van elk glijvlak kruist met de tangentiële scharnieras van het betreffende grendelsegment.

8. Kogelscharnierkoppeling volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een aantal actuatoren, zoals een balg, verdeeld over de omtrek van het basisdeel zijn aangebracht tussen de blokkeerring en het basisdeel voor het axiaal verschuiven van de blokkeerring.

9. Kogelscharnierkoppeling volgens conclusie 8,

5 waarbij veermiddelen zijn aangebracht tussen de blokkeerring en het basisdeel, welke veermiddelen de blokkeerring naar de blokkeerstand dringen.

10. Kogelscharnierkoppeling volgens één van de voorgaande conclusies, verder omvattende borgmiddelen voor het

10 in de blokkeerstand borgen van de blokkeerring.

11. Kogelscharnierkoppeling volgens conclusie 10, waarbij de borgmiddelen ten minste één scharnierend aan het basisdeel aangebrachte borghaak omvat, welke borghaak achter de blokkeerring haakt in de blokkeerstand.