CN101189463A - 歧管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于流体的歧管，它包括：壳体(10)，该壳体具有中心轴线(11)和多个流体孔(12、13)，这些流体孔穿过形成壳体(10)的壁；以及流体转向器系统(20)，该流体转向器系统包括流体转向器元件(25)，该流体转向器元件安装在系统(20)中，并可选择地环绕轴线旋转，它包括轴向出口(27)和进口(26)，该出口和进口定位成与壳体中的一个流体孔(12、13)连接。流体转向器系统(20)可轴向插入壳体(10)中，还包括环形元件(21)，该环形元件具有与壳体(10)的内部形状互补的外部形状，该环形元件(21)环绕流体转向器元件(25)定位，并与流体转向器元件(25)连接，且该环形元件(21)包括与壳体中的流体孔(12、13)相对应的流体孔(22A、B)。

Description

歧管
技术领域
本发明涉及一种歧管，用于连接或分开多个流体流中的一个，并使得歧管中选定的流体流转向成另一方向。该歧管特别适用于海底用途。
背景技术
已经有多种歧管用于连接多个流体流和使流体流中的一个有选择地转向；一个示例在NO专利310942中介绍。在该专利中，它介绍了一种歧管，该歧管包括壳体，该壳体有多个进口开口以及沿壳体的轴向方向布置的公共出口开口。在壳体内布置有转向器元件，用于使得来自一个进口开口的流体流转向成在与壳体出口开口相反的方向上沿轴向离开壳体。壳体有局部球形内表面，其中，进口开口布置成用于与转向器元件连接。
不过，这种歧管并不特别适合例如海底用途。需要有一种容易安装在远程位置的歧管。还需要有一种歧管可以在不将整个歧管从通向该歧管的所有管道上拆卸的的情况下进行维护。这些元件(特别是活动部件以及在有相对移动的部件之间的密封件)有正常的磨损和破裂，且必须定期进行维护或替换。还需要有一种方案，在这种方案中，用于选择待测试流体流的旋转元件能够从歧管上拆卸下来，并提升至浮动单元，以便进行检查、维修或替换整个元件或它的一部分。还需要一种用于海底用途的歧管，它比已知歧管更容易安装，因此更可靠。
发明内容
本发明提供了一种满足上述要求的歧管。
本发明涉及一种用于流体的歧管，它能够使得一个流体流转向离开歧管，以便用该选定流体流来进行测试、测量或执行其它任务。
该歧管包括具有中心轴线的壳体。该壳体包括底部和壁。多个流体孔位于形成壳体的壁中，壳体还包括用于使流体管线与壳体以及流体孔连接的装置。该歧管还包括流体转向器系统，该流体转向器系统可以沿轴向插入壳体中。该流体转向器系统包括流体转向器元件，该流体转向器元件安装在该系统中，并选择性地旋转(优选是绕该中心轴线)。流体转向器元件包括轴向出口和进口，该进口可以定位成与壳体中的至少一个流体孔连接。
根据本发明，该流体转向器系统还包括环形元件，该环形元件具有与壳体的内部形状互补的外部形状，该环形元件环绕流体转向器元件定位，并包括与壳体中的流体孔相对应的流体孔。该环形元件和该流体转向器元件相互连接，流体转向器系统可以沿轴向方向插入壳体中或从壳体中取出。这使得在歧管使用过程中彼此相对移动的所有元件(这些元件将经受最大磨损和破裂)可以以简单方式从歧管的其余部分上拆卸下来，从而使得歧管的维护和修理比已知歧管容易得多。在环形元件和壳体之间的静态密封件优选是也布置在环形元件中，这使得当将流体转向器系统从该壳体上拆卸下来时也可以对这些密封件进行维护和修理。
在优选实施例中，该壳体中的至少一个流体孔是流体出口，且至少一个流体孔是流体进口，优选是有一个出口和多个进口，且进口孔和出口孔有不同直径。不过，也可以有其它结构，例如多个进口和两个出口，或者一个进口和多个出口。在环形元件的壁中还有一个位置没有孔，用于在不希望使一个流体流转向时定位流体转向器元件的进口。
优选是，该壳体中的大部分流体孔布置成使它们的孔轴线相对于该中心轴线为等角度。这例如可以是30或15度角度，或者与用于海底用途的本发明优选实施例中一样，进口和出口的所有孔处于直角位置，并因此在公共平面中。还可以使得全部进口开口环绕壳体的中心轴线对称布置，并使得该出口开口具有与入口不同的角度。
优选是，环形元件的外部形状与壳体的内部形状相匹配。在优选实施例中，环形元件为具有底部的大致柱形形状，并与顶部法兰元件连接，当组装歧管时，该顶部法兰元件也形成该壳体的顶部元件。流体转向器元件布置在该柱形形状内部，并处于该底部和顶部法兰元件之间。
根据本发明，环形元件的内表面优选是至少一部分为球形，但是在一个实施例中，环形元件的内表面可以为柱形。在优选实施例中，进口孔布置在内表面的球形部分中。转向器元件通过使得进口形成为紧密抵靠在选定进口孔(该进口孔将转向)周围并旋转成与该选定进口孔接触，从而形成为与环形元件的内表面相匹配。
在流体转向器系统处布置有密封装置，用于实现环形元件与流体转向器元件之间的密封连接。这将在下面更详细介绍。在环形元件和壳体之间还有布置在流体转向器系统处的其它密封件。
在优选实施例中，环形元件的外表面为大致柱形。这很容易制造，且当歧管安装在海底位置时也很容易插入壳体中。不过，在其它实施例中，环形元件的外表面可以至少局部形成为截头锥形，或者形成为多侧面柱形元件，且不同侧面有相同或不同面积，或者形成为不同选择的组合。
为了用于海底，在优选实施例中，流体转向器系统包括用于连接驱动器元件(该驱动器元件例如是致动器)的装置，用于使流体转向器元件旋转。驱动器元件可释放地安装在环形元件上，或者在优选实施例中安装在顶部法兰元件上，以便容易脱开并且可以在不必拆卸歧管的情况下进行修理。由于安全原因，优选是除了驱动器元件之外还有用于操作流体转向器元件的系统，例如通过有可以由驱动器或ROV(当歧管用于海底时)操作的操作元件。优选是，流体转向器系统包括用于使该系统轴向升高离开壳体的装置。它可以是挂钩或环，或者用于与提升工具或ROV接合的其它装置。
为了将歧管可靠安装在海底位置，流体转向器系统和/或壳体优选是包括用于将流体转向器系统引导至相对于壳体的正确位置的装置。
在优选实施例中，在流体转向器元件和环形元件之间的密封装置是自调节的金属-金属密封系统。在优选实施例中，密封系统包括第一元件、弹簧元件、密封件增压器、第二元件和密封元件。弹簧元件与密封件增压器一起布置在第一和第二元件之间。密封件增压器有通过在两侧的压力来驱动密封件的结构。密封元件的、朝向环形元件内表面的表面与环形元件的内表面的形状相匹配，优选是球形。
附图说明
下面将通过优选实施例参考附图更详细地介绍本发明，附图中：
图1表示了本发明的歧管；
图2表示了穿过图1中的歧管的局部剖视图；
图3表示了歧管的分解图；
图4表示了穿过图3的歧管分解图的局部剖视图；
图5表示了根据本发明具有密封装置的流体转向器元件的剖视图；
图6表示了具有密封装置的流体转向器元件的分解图；以及
图7表示了图6中的密封装置的部件的剖视图。
具体实施方式
在图1中表示了本发明的歧管，而在图2中表示了图1的歧管的局部剖视图。在图3和图4中以分解图示出了相同元件。歧管1包括壳体10，该壳体10大体上为柱形外形，并有中心轴线11。优选是，该壳体在横切中心轴线的横截面中具有多边形外形，以便更容易连接要安装至该歧管上的管(未示出)。该壳体优选包括底部14和壁15。形成壳体10的壁15包括多个流体进口孔12和一个出口孔13。这些孔12、13都与壳体10中的公共空间连接，进口12由此而与出口13连接。所有进口孔12的中心轴线都在与壳体10的中心轴线11大致成直角的公共平面内。而且，该出口孔13的中心轴线与进口孔12的中心轴线平行。
在壳体10中有流体转向器系统20，该流体转向器系统20包括环形元件21和流体转向器元件25。环形元件21包括大体柱形部分以及底部和顶部法兰30部分。当将歧管组装好时，顶部法兰30形成壳体10的顶板，如图1和图2所示。环形元件21包括与壳体10中的孔12、13相对应的孔22A、22B。环形元件21的外表面与壳体10的内部形状相匹配。该部分的截面可以为沿壳体中心轴线的纵向方向的柱形、多边形或者锥形。主要特征在于流体转向器系统20可以很容易地插入壳体10中，因为该壳体的内表面和环形元件的外表面相匹配。
流体转向器元件25布置成在环形元件21中绕壳体10的中心轴线11旋转。流体转向器元件25包括进口26，该进口26可以定位成与壳体10中的其中一个进口孔12对准。流体转向器元件25还包括出口27，在优选实施例中，该出口27沿壳体10的中心轴线11的纵向方向定向。在环形元件21底部和壳体10底部14中还有孔与出口27相连。根据本发明，这些进口、出口以及流体转向器元件的出口也可以有其它结构。这些进口可以布置成与中心轴线有不同于90度的角度，该出口也可以有其它角度。
该流体转向器元件还包括驱动器连接装置28，该驱动器连接装置28延伸穿过环形元件21的顶部法兰30，并可释放地与驱动器元件5(例如为致动器形式)连接。驱动器连接装置28还可以与操作装置6连接，该操作装置6可以人工操作，或者通过ROV或其它设备来操作。
在流体转向器元件25和环形元件21的内表面之间还有动态密封系统，以便在流体转向器元件25与环形元件21的选定进口孔22A之间实现密封连接。该密封系统将参考图5至图7来介绍。在流体转向器元件的出口27和环形元件21之间也有密封装置。在流体转向器系统20和壳体10之间还有静态密封系统，从而密封不同孔之间的连接。在这些系统中的密封件布置在流体转向器系统20上，这样，当拆卸歧管1时，这些密封件将与流体转向器系统20一起取出。在歧管的其它元件之间还有本领域公知的普通密封件，它们将不再介绍，因为这对于本领域技术人员来说是很明显的。
在图3和4中看得最清楚，流体转向器系统20还包括提升装置7，用于提着流体转向器系统20进入和离开壳体10，以便组装和拆卸歧管。该歧管还包括引导装置8、8′，其形式为布置在流体转向器系统上的引导销8和布置在壳体10上的引导件8′，用于引导流体转向器系统20，使其孔相对于壳体10中的孔处于正确位置。歧管还包括锁定装置9，用于在组装歧管时将流体转向器系统20锁定在壳体10上。
流体转向器元件25与环形元件21之间的动态密封系统40如图5至图7中所示。如图5中的剖视图所示，流体转向器元件25的进口26有密封系统40，用于密封抵靠环形元件21的内表面(未在图5-7中示出)。该流体转向器元件25还有环绕出口27的密封元件50。
该密封系统40包括第一元件41。第一元件41有弯曲表面42，该弯曲表面与流体转向器元件25成静态邻接。在另一实施例中，第一元件41可以形成为流体转向器元件25的一部分。第一元件41在该弯曲表面42的相对一侧包括端表面，该端表面包括多个槽和阶梯表面，用于与密封系统40的其它部件相互作用。密封系统40还包括弹簧元件44、密封件增压器(sea1 booster)45、第二元件46和密封元件47。弹簧元件44布置在第一元件41的阶梯表面和第二元件46的表面之间，从而使两个元件41、46之间有一些弹性。最好如图7中所示，密封件增压器45布置在第二元件46的槽中，因此在两侧与第二元件46连接。在组装该密封系统40时，第一元件41的阶梯表面将在另外两侧抵靠密封件增压器45，如图5中所示。密封件增压器4 5的形状和结构使它密封两个通路。第二元件46在背离流体转向器元件25的表面中有槽，密封元件47布置在该槽中。密封元件47的、朝着环形元件21内表面的表面48具有与孔22周围的环形元件内表面相匹配的形状，在该优选实施例中为球形。
已经通过优选实施例介绍了本发明，但是可以对本实施例进行变化和改变，这些变化和改变在如下面权利要求所述的本发明范围内。可以考虑使得壳体包括底部和壁以及独立顶板，当流体转向器系统插入壳体中时，该独立顶板定位成抵靠该壁。该环形元件可以并不包括底部。这些进口可以有其它角度；用于提升流体转向器系统的装置可以为用于连接提升设备的任意形式，例如快速释放系统、挂钩、夹持表面、或者适合于插入夹紧设备的部分等。

Claims (11)

1.一种用于流体的歧管，包括：壳体(10)，该壳体具有中心轴线(11)和多个流体孔(12、13)，这些流体孔穿过形成壳体(10)的壁，且该壳体还具有用于将流体管线连接至壳体(10)以及流体孔(12、13)的装置(17)；以及流体转向器系统(20)，该流体转向器系统包括流体转向器元件(25)，该流体转向器元件安装在该系统(20)中，并选择性地绕一轴线旋转，该流体转向器元件包括轴向出口(27)以及进口(26)，该进口可定位成与壳体中的一个流体孔(12、13)连接；
其特征在于：该流体转向器系统(20)能够沿轴向插入壳体(10)中，并且，该流体转向器系统(20)还包括环形元件(21)，该环形元件的外部形状与壳体(10)的内部形状互补，该环形元件(21)环绕该流体转向器元件(25)定位，并与流体转向器元件(25)连接，且该环形元件(21)包括与壳体中的流体孔(12、13)相对应的流体孔(22A、B)。
2.根据权利要求1所述的歧管，其特征在于：该壳体中的至少一个流体孔(12、13)是流体出口(13)，且至少一个流体孔是流体进口(12)，优选是一个出口和多个进口，且进口孔和出口孔有不同直径。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：壳体中的流体孔(12、23)布置成使它们的孔轴线相对于中心轴线(11)为等角度，并优选是在公共平面中。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：环形元件(21)的内表面为至少局部球形。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：环形元件(21)的外表面与壳体(10)的内表面相匹配。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：流体转向器系统(20)包括：用于连接驱动器元件(5)的装置(28)，用于使流体转向器元件(25)旋转；和/或用于人工或机械操作流体转向器元件旋转的装置(6)。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：流体转向器系统(20)包括用于将该系统沿轴向提升离开壳体(10)的装置(7)。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：流体转向器系统(20)和/或壳体(10)包括用于将流体转向器系统(20)引导至相对于壳体(10)的正确位置的装置(8、8′)。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：在壳体(10)与环形元件(21)之间环绕流体孔的静态密封装置安装在环形元件(21)上。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的歧管，其特征在于：该流体转向器元件(25)与环形元件(21)之间的密封系统(40)是自调节的金属-金属密封系统。
11.根据权利要求10所述的歧管，其特征在于，该密封系统(40)包括：弹簧元件(44)，该弹簧元件布置在第一元件(41)和第二元件(46)之间，该第一元件与流体转向器元件(25)连接，该第二元件(46)布置在第一元件(41)与环形元件(21)之间；密封件增压器(45)，该密封件增压器布置在第一元件(41)和第二元件(46)之间；以及密封元件(47)，该密封元件布置在第二元件(46)的、面向环形元件(21)的表面中，该密封元件(47)的、抵靠环形元件(21)的表面(48)与环形元件(21)的内表面相匹配，优选是球形。
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