CN1653291A - 连接管道以允许其相对运动并包括预紧部件以提供恒定密封间隙的装置 - Google Patents

连接管道以允许其相对运动并包括预紧部件以提供恒定密封间隙的装置 Download PDF

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Abstract

用于连接输送压力流体的管道的装置，允许承载管道的相应连接端的两个连接零件之间发生相对运动，并可在工作之前对主要密封件进行压力测试，其中一个第一连接零件包括一个中心芯子(1)，该芯子在纵向方向上具有一个孔(60)和一个与纵向的孔(60)流体连通的径向通道(61)，该径向通道(61)与在环形的第二连接零件(2)上形成的环形通道(62)流体连通，该环形的第二连接零件(2)相对于第一连接零件是可活动的，其中在第二连接零件和第一连接零件与一个附加零件两者之间的相面对的轴向表面(大体上垂直于纵向轴的表面)包括动态液压测试密封件(20、21)、动态液压主要密封件(22、23)和动态液压次要密封件(24、25)，这些表面有用于动态密封件(20、21、22、23、24、25)的恒定密封间隙，不依赖于第二连接零件上的通道(62)中的流体压力，其特征在于，该装置包括一个相对第一连接零件静止的支承环(3)，该支承环设置在第二连接零件的上方并借助至少一个弹簧而靠向第二连接零件提供有轴向预紧的部件，且该装置具有允许向基本上平行于密封面设置的补偿间隙提供补偿流体的结构，并且该支承环位于补偿间隙和密封平面之间，以便可以为所有流体压力提供一个具有预紧和补偿流体的恒定密封间隙。

Description

连接管道以允许其相对运动并包括 预紧部件以提供恒定密封间隙的装置
本发明涉及一种连接在两个相互运动部件或零件之间输送流体的管道的装置。这种连接装置需要从一个海底生产场所通过一个立管将液体传送到海面上的钻探船或者生产容器中，因此要求该钻探船或生产容器能够根据气象和风向自由转动而不受立管和海底装置的限制。连接装置的这种转动能力是非常有益的，因为这样对钻探船或生产容器没有任何限制。另外可选择的办法是在合适的装置中使用软管，例如滑动链，但是这种装置会限制最大转动量，典型的为±270°。
对于密封以防止油或者气体泄漏到环境中的动态密封件，由于具有导致损坏健康、环境和用途的潜在危险，这种连接装置具有严格的要求，并且在任何情况下在进行维修的同时必须停止生产过程。这种连接通常是具有小公差的大型结构，对于动态密封件来说，装配中的失误和粗糙的工作环境，例如密封间隙的变化，可以导致密封材料的破坏并丧失密封的能力。
为了提高这种密封件的使用寿命并提高生产过程的安全性，尽可能使动态密封件的工作环境有利并稳定是非常关键的。
已知有几种用于连接流体的旋转装置，例如NO964616号专利申请中的公开文本中可以清楚地看到的。这些已知装置的共同之处是动态密封件会遇到其所密封的间隙的变化。由于连接装置在工作过程中的内部压力，相对运动的环之间的密封间隙将增大并恶化密封件的环境。在内部压力反复而且大的变化中，密封间隙将持续改变。这将随着时间的流逝而磨损密封件，最终导致故障并在最坏的情况下发生泄漏。
进一步，现有技术中的流体连接装置包括大量的环，甚至是单孔连接，这将导致设备昂贵。
本发明的目的是提供一种改进的结构，该结构基本上避免了上述缺点。本发明包括一个用于流体连接的装置，有可能在工作之前对主要密封件进行测试。进一步，使用一个弹簧组件对装配体进行预紧，以便向动态密封件在连接装置没有处于工作状态时提供恒定的压力。当流体连接装置工作时并且处于工作压力的影响下，在压力的作用下补偿流体进入补偿间隙中以平衡内部工作压力，以便作用在密封件上的压力保持恒定，而不会受到连接装置是否处于工作中的影响。可以对工作压力的变化进行处理并且可以按照工作压力来调节补偿流体的供给压力。相互运动的环之间的间隙将保持恒定，而密封件的磨损得以最小化。相对于生产的可行性和成本来说密封件的数量也得以最小化。
参照附图1，图中示出了连接装置。
流体连接装置由一个在纵向上具有孔60的芯子1构成，该孔与一个径向孔61连接。一个具有一个环形通道62的出口环2连接在芯子1上，以允许相对运动。一个上部轴承和一个下部轴承10、11为出口环2提供了低摩擦支承。
在芯子1上有一个用于动态密封件的凹槽；测试密封件21、主要密封件23和次要密封件25径向设置在芯子1和出口环2之间。进一步，提供位于轴承11周围的密封件32、33，以进行密封防止受环境污染，并保持轴承11的润滑。
在出口环2上方为一个支承环3。它相对于芯子1是静止的。支承环3具有一个用于动态密封件的凹槽；测试密封件20、主要密封件22和次要密封件24设置在出口环2和支撑环3之间。进一步，支承环具有用于放置弹簧组件15的孔。弹簧组件15沿轴向放置并使用一个调节螺栓16来进行预紧。这些在支承环3和出口环2之间、出口环2和芯子1之间提供了一个恒定的轴向压力。
与下部支承环11一样，在支承环10上设置密封件30、31，一侧设置一个。
在支承环3的上方设置一个补偿环4。它同样相对于芯子1是静止的。补偿环4具有一个用于调节螺栓16的凹槽，调节螺栓16向弹簧组件15提供预紧。
在出口环2上设置一个垂直连接在位于测试密封件20和主要密封件22之间的径向开口上的水平孔50。在芯子1和出口环2之间传送工作流体前，通过在所述开口中注入压力液体或者气体，能够测试主要密封件22是否泄漏。在出口环2的下部设置与孔51相同的配置，用来测试主要密封件23。
测试密封件20(21)“背向”工作流体放置，允许在测试密封件20(21)和主要密封件22(23)之间保持测试压力。
孔50进一步垂直连接在支承环3和补偿环4之间、密封件41和43之间的补偿间隙70上。通过在压力下向补偿间隙提供补偿流体来补偿增加的内部工作流体压力并作为弹簧组件的辅助，出口环2和芯子1之间的轴向间隙，以及出口环2和支承环3之间的轴向间隙即使在大的工作压力下也可以在工作中保持恒定。因此动态密封件22、23、24、25的工作环境得以优化。
在支承环3和补偿环4之间的补偿间隙具有一个包含密封对41、42和43、44的双重隔离物，以避免补偿流体泄漏到环境中。进一步，在支承环3和芯子1之间提供密封件40，以避免补偿流体泄漏到工作流体中。密封件40也将阻止工作流体向补偿间隙70的泄漏。
进一步，在支承环3和补偿环4之间的静止密封件43、44以及芯子1和补偿环4之间的静止密封件41、42上提供凹槽。提供静止密封件以阻止工作流体进入环境中。

Claims (6)

1.用于连接输送压力流体的管道的装置，允许承载管道的相应连接端的两个连接零件之间发生相对运动，并可在工作之前对主要密封件进行压力测试，其中一个第一连接零件包括一个中心芯子(1)，该芯子在纵向方向上具有一个孔(60)和一个与纵向的孔(60)流体连通的径向通道(61)，该径向通道(61)与在环形的第二连接零件(2)上形成的环形通道(62)流体连通，该环形的第二连接零件(2)相对于第一连接零件是可活动的，其中在第二连接零件和第一连接零件与一个附加零件两者之间的相面对的轴向表面(大体上垂直于纵向轴的表面)包括动态液压测试密封件(20、21)、动态液压主要密封件(22、23)和动态液压次要密封件(24、25)，这些表面有用于动态密封件(20、21、22、23、24、25)的恒定密封间隙，不依赖于第二连接零件上的通道(62)中的流体压力，其特征在于，该装置包括一个相对第一连接零件静止的支承环(3)，该支承环设置在第二连接零件的上方并借助至少一个弹簧而靠向第二连接零件提供有轴向预紧的部件，且该装置具有允许向基本上平行于密封面设置的补偿间隙提供补偿流体的结构，并且所述支承环位于补偿间隙和密封平面之间，以便可以为所有流体压力提供一个具有预紧和补偿流体的恒定密封间隙。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，支承环(3)的弹簧张紧部件具有相对于中心芯子(1)同心配置的多个弹簧(15)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，支承环(3)的弹簧张紧部件具有一个直径大于中心芯子(1)的单个弹簧。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，弹簧包括多个碟形弹簧。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，补偿流体由外部源提供或者由压力下的工作流体提供。
6.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，预紧部件是可调节的。
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