DE102004047385B4 - Dichtungshalter mit druckerregten Metalldichtungsgliedern für Unterwasserhydraulikkupplung - Google Patents

Dichtungshalter mit druckerregten Metalldichtungsgliedern für Unterwasserhydraulikkupplung Download PDF

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Abstract

Dichtungshalter für ein Unterwasserhydraulikkupplungsglied, mit einer ersten Metalldichtung zur Schaffung einer druckerregten Dichtung zwischen einem Dichtungshalter (10) und einem Steckerkopf für ein Steckkupplungsglied und einer zweiten druckerregten Metalldichtung (68), wobei die erste Metalldichtung und die zweite Metalldichtung (68) aus dem Körper des Dichtungshalters (10) herausgearbeitet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Hydraulikkupplungen, die bei Unterwasserbohrungs- und -fördereinsätzen verwendet werden. Ganz besonders betrifft die Erfindung Unterwasserhydraulikkupplungen mit Dichtungshaltern, die Dichtungen zwischen den Kupplungsgliedern festhalten. Der verbesserte Dichtungshalter der vorliegenden Erfindung verwendet druckbetätigte Metalldichtungen zur Verbesserung der Fluidintegrität des Dichtungshalters und der zugehörigen Hydraulikkupplung.
  • Unterwasserhydraulikkupplungen sind in der Technik schon seit langem bekannt. Die Kupplungen bestehen allgemein aus einem Steckglied und einem Aufnahmeglied mit Dichtungen zur Abdichtung der Verbindungsstelle zwischen dem Steck- und dem Aufnahmeglied. Das Aufnahmeglied weist allgemein einen zylindrischen Körper auf, der an einem Ende eine Bohrung mit einem relativ großen Durchmesser und am anderen eine Bohrung mit einem relativ kleinen Durchmesser enthält. Die kleine Bohrung erleichtert Verbindungen mit Hydraulikleitungen, während die große Bohrung die Dichtungen enthält und den Steckteil der Kupplung aufnimmt. Das Steckglied enthält einen Steckerkopfabschnitt, der in die große Bohrung des Aufnahmeglieds eingeführt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung stoßen die Dichtungen entweder an das Ende oder die Stirnfläche des Steckglieds oder nehmen das Steckglied um seinen Außenumfang herum in Eingriff. Dann kann Hydraulikfluid frei durch den Aufnahme- und den Steckteil der Kupplung strömen, und Dichtungen verhindern, dass Strom um die Verbindungsstellen der Kupplung herum entweicht. Wahlweise kann ein Rückschlagventil in das Aufnahmeglied und auch in das Steckglied installiert werden. Jedes Rückschlagventil ist geöffnet, wenn die Kupplung hergestellt ist; jedoch schließt sich jedes Rückschlagventil, wenn die Kupplung getrennt ist, um zu verhindern, dass Fluid aus dem System, von dem die Kupplung einen Teil bildet, leckt.
  • In der eigenen Anmeldung DE 103 40 859 A1 wird ein Dichtungshalter zur Verwendung mit einem Aufnahmekupplungsglied offenbart, wobei der Dichtungshalter alle Dichtungen für die Aufnahmekupplung enthält. Der Dichtungshalter kann ohne Beschädigung des Aufnahmekupplungsglieds leicht entfernt und repariert werden. In Situationen mit höheren Drücken kann eine zusätzliche Abdichtungssicherheit erwünscht sein, um eine Fluidleckage aus der Hydraulikkupplung zu verhindern. Deshalb wird ein Dichtungshalter benötigt, der eine Metalldichtung enthält, die zur Verhinderung von Fluidleckage in beiden Richtungen innerhalb der Kupplung druckerregt werden kann. Eine gleichzeitig anhängige, am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereichte eigene Anmeldung DE 10 2004 047 386 A1 (Dichtungshalter mit Metalldichtungsgliedern für Unterwasserhydraulikkupplung), bezieht sich auf die Verwendung von Presspassungs-Metalldichtungen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungshalter vorzustellen, der einen einfachen Austausch der Dichtungen ermöglicht und bei dem alle Austrittspfade so abgedichtet sind, dass auch bei hohen Drücken und hohen Temperaturen keine Flüssigkeit austritt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an. Die vorliegende Erfindung sieht einen verbesserten Dichtungshalter für eine Unterwasserhydraulikkupplung vor, die druckerregte Metalldichtungen mit höherer Sicherheit bereitstellt, während sie immer noch die Vorteile des Entfernens der Dichtungen als eine einzige Einheit zusammen mit dem Dichtungshalter liefert. Die Metalldichtungen sind zum Eingriff mit dem Steckerkopf sowie Schultern innerhalb der Aufnahme des Aufnahmekupplungsglieds ausgeführt.
  • Die folgenden Zeichnungen bilden einen Teil der vorliegenden Beschreibung und sind zur weiteren Darstellung gewisser Aspekte der vorliegenden Erfindung mit aufgenommen. Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf eine oder mehrere dieser Zeichnungen in Verbindung mit der ausführlichen Beschreibung darin dargestellter besonderer Ausführungsformen besser verständlich.
  • 1 ist eine Schnittansicht des verbesserten Dichtungshalters der vorliegenden Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist eine Schnittansicht eines Aufnahmekupplungsglieds mit dem verbesserten Dichtungshalter gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst der Dichtungshalter 10 einen Mantel 21 und einen Dichtungsträger 30 mit einer sich dadurch erstreckenden mittleren Bohrung 20. Der Dichtungsträger passt mit dem Mantel zusammen, um den Dichtungshalter zu bilden, der in ein Aufnahme-Unterwasserhydraulikkupplungsglied eingeführt und daraus entfernt werden kann. Der Dichtungshalter 10 hält eine oder mehrere ringförmige Dichtungen fest, die zum Eingriff mit dem Steckkupplungsglied konfiguriert sind.
  • Bei einer ersten Ausführungsform ist der Mantel 21 ein allgemein ringförmiger Körper mit einem Außendurchmesser 22, der zum Eingriff mit dem Aufnahmekupplungsglied mit einem Gewinde versehen sein kann. Der Mantel weist ein erstes Ende 28, ein zweites Ende 45, einen ersten größeren Innendurchmesser 23, einen zweiten kleineren Innendurchmesser 25 und eine innere Schulter 27 zwischen dem ersten und dem zweiten Innendurchmesser auf. Des Weiteren kann der Mantel eine Schulter 26 mit einem negativen oder Umkehrwinkel aufweisen, die sich von der inneren Schulter 27 radial nach innen erstreckt. Es können Löcher 35 im ersten Ende des Mantels enthalten sein, und ein Schraubenschlüssel oder ein anderes Werkzeug können in die Löcher eingeführt werden, um den Mantel 21 zu drehen, um ihn mit dem Aufnahmeglied in Eingriff zu bringen oder daraus auszurücken. Bei der ersten Ausführungsform ist der Dichtungsträger 30 ein allgemein ringförmiger Körper, von dem ein Teil zumindest teilweise in den Mantel 21 eingreift oder darin hinein passt. Der Dichtungsträger weist ein erstes Ende 39, das in den Mantel passt, ein zweites Ende 29, einen ersten größeren Außendurchmesser 42, einen zweiten kleineren Außendurchmesser 32, einen ersten größeren Innendurchmesser 36 und einen zweiten kleineren Innendurchmesser 34 auf. Bei einer Ausführungsform kann der Dichtungsträger eine Schulter 37 mit einem negativen oder Umkehrwinkel zwischen dem ersten größeren Innendurchmesser und dem zweiten kleineren Innendurchmesser aufweisen. Des Weiteren kann der Dichtungsträger eine äußere Schulter 31 zwischen dem ersten größeren Außendurchmesser und dem zweiten kleineren Außendurchmesser aufweisen. Bei einer Ausführungsform gleitet das erste Ende des Dichtungsträgers in den ersten größeren Innendurchmesser 23 des Mantels. Zwischen dem zweiten kleinere Außendurchmesser des Dichtungsträgers und dem Innendurchmesser des Mantels kann ein kleiner oder kein Zwischenraum bestehen, oder es kann eine leichte Presspassung vorliegen. Wenn das erste Ende des Dichtungsträgers vollständig in den Mantel eingeführt ist, kann das erste Ende 39 an den inneren Absatz des Mantels anstoßen, und das erste Ende 45 des Mantels kann an der äußeren Schulter 31 des Dichtungsträgers anstoßen.
  • Bei der Ausführungsform nach 1 hält der Dichtungshalter eine dritte ringförmige Dichtung 60 zwischen den umgekehrt abgewinkelten Schultern 26 und 37, die die Dichtung daran hindern, in die mittlere Bohrung 20 zu implodieren. Die dritte ringförmige Dichtung 60 kann ein elastomerer Ring mit ei nem schwalbenschwanzförmigen Querschnitt sein und kann einen Schwalbenschwanzformsitz zwischen den umgekehrt abgewinkelten Schultern aufweisen. Der Innendurchmesser der dritten ringförmigen Dichtung 60 kann sich weiter in die mittlere Bohrung erstrecken als die kleineren Innendurchmesser des Mantels oder des Dichtungsträgers, um das Steckglied radial abzudichten, wenn es sich in der Aufnahmekammer befindet. O-Ringe 62 sind am Außenumfang der dritten ringförmigen Dichtung enthalten, um eine Dichtung mit dem Innendurchmesser 36 des Dichtungsträgers 30 zu bilden.
  • Der Dichtungsträger 30 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt. Aus dem Körper des Dichtungsträgers 30 ist eine Metalllippendichtung 64 herausgearbeitet. Die Metalllippendichtung 64 ist so bearbeitet, dass sie, wenn der Steckerkopf des Steckkupplungsglieds in das Aufnahmekupplungsglied eingeführt wird, leicht herausgedrückt wird, wodurch eine Presspassung bewirkt wird. Die Strecke, um die die Metalllippendichtung 64 verschoben wird, beträgt circa 0,254 mm. Druckfluid neigt dazu, aus der Kupplung nach oben entlang dem Steckerkopf des Steckglieds oder um die Außenseite des Dichtungshalters 10 herum zu entweichen. Die Metalllippendichtung 64 ist dazu ausgeführt, einen Fluidverlust entlang dem Steckerkopf zu verhindern. Wenn Druckfluid versucht, entlang dem Steckerkopf nach oben zu strömen, füllt es zuerst einen Hohlraum 66, der mit Aufbau des Drucks einfach zur Erhöhung des Dichtungsdrucks der Metalllippendichtung 64 gegen den Steckerkopf wirkt. Um eine Fluidströmung um den Dichtungshalter 10 herum zu verhindern, werden eine konkave Metalldichtung 68 und ein O-Ring 70 verwendet.
  • 2 zeigt den Dichtungshalter nach der Darstellung von 1 bei seiner Installation in ein Aufnahmekupplungsglied 72. Wie in 2 zu sehen, weist das Aufnahmekupplungsglied eine durch den Innendurchmesser 74 definierte Aufnahme für den Dichtungshalter auf. Darüber hinaus weist das Aufnahmekupplungsglied Schultern 76 und 78 zur Berührung des Endes 29 des Dichtungsträgers sowie Dichtungen 68 und 70 auf. Die konkave Metalldichtung 68 ist so bearbeitet, dass ihre Schenkel, wenn das Ende 29 die Schulter 76 berührt, in Presskontakt mit der Schulter 78 stehen, so dass es zu einer leichten Verschiebung der Schenkel der Dichtung 68 kommt. Die Verschiebung der Schenkel der konkaven Metalldichtung 68 befindet sich vorzugsweise in einem Bereich von 0,254 mm. Wenn der Steckerkopf des Steckkupplungsglieds eingeführt ist, verbleibt ein Hohlraum 80. Wenn Druckfluid versucht, von dem Steckerkopf um den Dichtungshalter herum zu strömen, füllt das Fluid zuerst den Hohlraum 80, wodurch ein erhöhter Druck auf die konkave Metalldichtung 68 verursacht wird, um den Fluidstrom weiter abzudichten. Umgekehrt, wenn Fluid von außerhalb der Kupplung versucht, um den Dichtungshalter herum zu gelangen und die Primärdichtung 70 passiert, füllt das Fluid ebenfalls den Hohlraum 82, wodurch ein zusätzlicher Druck verursacht wird, um Fluidstrom unter Verwendung der konkaven Metalldichtung 68 weiter abzudichten. Wie für Fachleute offensichtlich ist, könnte die konkave Metalldichtung 68 zur Druckerregung aus nur einer Richtung unter Verwendung von nur einer Lippendichtung ausgeführt sein.

Claims (14)

  1. Dichtungshalter für ein Unterwasserhydraulikkupplungsglied, mit einer ersten Metalldichtung zur Schaffung einer druckerregten Dichtung zwischen einem Dichtungshalter (10) und einem Steckerkopf für ein Steckkupplungsglied und einer zweiten druckerregten Metalldichtung (68), wobei die erste Metalldichtung und die zweite Metalldichtung (68) aus dem Körper des Dichtungshalters (10) herausgearbeitet sind.
  2. Dichtungshalter nach Anspruch 1, bei dem die erste Metalldichtung eine Metalllippendichtung (64) ist.
  3. Dichtungshalter nach Anspruch 2, bei dem die erste Metalllippendichtung (64) so bearbeitet ist, dass sie leicht verschoben wird, wenn der Steckerkopf des Steckkupplungsglieds eingeführt wird.
  4. Dichtungshalter nach Anspruch 3, bei dem die Verschiebung der Metalllippendichtung (64) circa 0,254 mm beträgt.
  5. Dichtungshalter nach Anspruch 2, bei dem die Metalllippendichtung (64) so konfiguriert ist, dass sie durch Fluid, das versucht, entlang dem Steckerkopf des Steckglieds aus der Hydraulikkupplung heraus zu strömen, druckerregt wird.
  6. Dichtungshalter nach Anspruch 1, bei dem die Metalldichtung eine konkave Metalldichtung ist.
  7. Dichtungshalter nach Anspruch 6, bei dem die konkave Metalldichtung durch Fluidstrom in beiden Richtungen um den Dichtungshalter (10) herum druckerregt werden kann.
  8. Dichtungshalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die zweite druckerregte Metalldichtung (68) eine konkave Metalldichtung ist.
  9. Unterwasserhydraulikkupplungsglied mit einem Dichtungshalter (10), der eine erste druckerregte Metalldichtung zur Herstellung einer Dichtung zwischen dem Dichtungshalter (10) und einem Steckerkopf eines Steckkupplungsglieds und eine zweite druckerregte Metalldichtung (68) zur Herstellung einer Dichtung zwischen dem Dichtungshalter (10) und einer Schulter eines den Dichtungshalter (10) enthaltenden Aufnahmekupplungsglieds umfasst, wobei die erste Metalldichtung und die zweite Metalldichtung (68) aus dem Körper des Dichtungshalters (10) herausgearbeitet sind.
  10. Unterwasserhydraulikkupplungsglied nach Anspruch 9, bei dem die erste druckerregte Metalldichtung eine Metalllippendichtung (64) ist.
  11. Unterwasserhydraulikkupplungsglied nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die zweite druckerregte Metalldichtung (68) eine konkave Metalldichtung ist.
  12. Unterwasserhydraulikkupplungsglied nach Anspruch 10, bei dem die Metalllippendichtung (64) leicht verschoben wird, wenn der Steckerkopf des Steckkupplungsglieds in das Aufnahmekupplungsglied eingeführt wird.
  13. Unterwasserhydraulikkupplungsglied nach Anspruch 11, bei dem die konkave Metalldichtung (68) etwas verschoben wird, wenn der Dichtungshalter (10) im Aufnahmekupplungsglied installiert wird.
  14. Unterwasserhydraulikkupplungsglied nach Anspruch 12, bei dem die Verschiebung der Metalllippendichtung (64) circa 0,254 mm beträgt.
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