DE2528102A1

DE2528102A1 - Dichtung mit gesteuerter schliesswirkung fuer blowoutpreventer

Info

Publication number: DE2528102A1
Application number: DE19752528102
Authority: DE
Inventors: George Edward Lewis; Fernando Murman
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1976-01-15
Also published as: DE2528102C3; GB1512657A; GB1512658A; CA1023659A; DE2528102B2; US3917293A; FR2276453A1; FR2276453B1

Description

1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN

Augutte-Viktoria-StraBe 65 _n nilOOUI/C i DADTKICD Pienzen«uer»traBe 2

Pat.-Anw. Dr. Ing. Ruschke LJr. KUOOnrVC Ot ΓΑΚ I INCIX Pat.-An*. Dipl.-lng.

Pat.-Anw. Dipl.-lng. PATFNTANWÄI TF ^Han*^E> ^Ru>chk·

Olaf Ruschke ΓΑΙ CIN IMNWALin 980324

Telefon:*»/ 1^^^ BERLIN - MÖNCHEN ^Telefon: ^'

Telegramm-Adre».·: Telegramm-Adr.«.:

Quadratur Berlin Quadratur München TELEX: 18378S TELEX: 522767

H 637

Hydril Company, Los Angeles, California, V, St. A.

Dichtung mit gesteuerter Schließwirkung für Blowoutpreventer

Die vorliegende Erfindung "betrifft Blowoutpreventer für Bohrlöcher und insbesondere Dichtungseinheiten für derartige Preventer .

Die vorliegende Erfindung schafft eine ringförmige Dichtungseinheit für Blowoutpreventer m .t einer Längsachse, die, wenn zusammengedrückt, radial einwärts auf die Achse zu versetzbar ist und metallische Einsätze, die im allgemeinen in Kreisanordnung um die Achse herum und zueinander auf Abstand liegen und jeweils sich allgemein in Längsrichtung erstreckende Stege aufweisen, und einen Ringkörper aus elastomerem Material aufweist, der um die Achse herum verläuft und in den die Stege eingebettet sind, so daß die Stege das Material während der einwärts gerichteten kompressiven Bewegung der Dichtungseinheit verankern, wobei die Stege von der Achse und voneinander auf Abstand liegen, um eine differentielle Verankerung ("differential anchoring")

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von kreisförmig auf Abstand liegenden Teilen des Materials, das der Einwärtsbewegung zur Achse hin ausgesetzt ist, zu bewirken.

Die Merkmale und Yorteile der Erfindung sowie Einzelheiten 'beispielhafter Ausführung =sformen ergeben sich klarer aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeicnnungen.

Fig. 1 ist ein teilgeschnittener Seitenriß, der die Anwendung der neuartigen Dichtungseinheit zeigt;

Figo2 ist ein vergrößerter waagerechter Schnitt auf der Linie 2-2 der Fig_e1, der die Dichtungseinheit im offenen Zustand zeigt; Mg.3 ist ein vertikaler Schnitt auf der Linie 3-3 der Fig.2; Figo4 ist eine Ansicht wie die Fig.2, zeigt aber die Dichtungseinheit im geschlossenen Zustand;

Fig.5 ist ein senkrechter Schnitt auf der Linie 5-5 der Fig.4; Fig_e6 ist eine Ansicht entsprechend der Fig. 2, zeigt aber die Dichtungseinheit voll um ein Bohrlochrohr herum geschlossen; Fig.6a eine Teilansicht entsprechend der Fig.6; Fig.6b ist ein vergrößerter Schnitt auf der Linie 6b-6b der Fig.6 a j

Fig.7 ist ein vertikaler Schnitt auf der Linie 7-7 der Fig.6; Fig.8 ist ein Schnitt auf der Linie 8-8 der Fig.3; Fig_e9 ist eine Perspektivansicht von zwei Arten metallischer Einsätze für die Packungseinheit nach den Figo2 - 8; Figelo bis 12 sind Teildraufsichten einer modifizierten Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen bzw. völlig geschlossenen Zustand;

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Pig.13 und 14 sind Teildraufsichten zweier weiterer modifizierter Dichtungseinheiten im geschlossenen Zustand; Pig. 15 Ms 17 sind Teil drauf sichten einer weiteren modifizierten Dichtungseinheit im offenen, teilweise "bzw. völlig geschlossenen Zustand;

Pig.18 und 19 sind Teildraufsichten einer anderen modifizierten Dichtungseinheit im offenen "bzw. geschlossenen Zustand; Pig.2o - 22 sind Teildraufsichten einer weiteren modifizierten Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen und völlig geschlossenen Zustand;

Pig. 23 Ms 25 sind Teildraufsichten einer weiteren modifizierten Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen und völlig geschlossenen Zustand;

Pigo26 - 28 sind vertikale Teilschnitte durch eine modifizierte Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen und völlig geschlossenen Zustand, und

Pig.29 und 3o sind Draufsichten weiterer modifizierter Dichtungseinheiten.

Wie in der Pig.1 dargestellt, weist ein Blowoutpreventer 1o ein metallenes Gehäuse 11 auf, dessen unterster Teil bei 12 und 13 mit dem Plansch 14 des Bohrlochkopfes oder einer anderen Kopfeinrichtung verflanscht bzw„ verschraubt ist. Das Gehäuse enthält einen Kolben 15, der in einer Kammer 16 aufwärts "bewegbar ist, wenn die Kolbenfläche 17 in Aufwärtsrichtung druckbeaufschlagt wird, und dabei eine ringförmige Dichtungseinheit 18 mittels des Drucks der Kolbensteuerfläche 22 gegen die Außen-

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fläche 23 der Dichtungseinheit zusammenpreßt. Die Flächen 22 und 23 sind kegelstumpfförmig gestaltet und weiten sich nach oben auf. Bei ausreicnender radialer Einwärtsbewegung legt die Dicntungseinheit sich dicht um ein Bohrlochrohr 19 herum, das als vertikal durch den Preventer 1o verlaufend dargestellt ist; fehlt das Rohr, schließt die Dichtungseinheit 18 den vertikalen Durchgang 2o durch den Preventer vollständig ab, wenn der Kolben 15 die Einheit ausreichend zusammendrückt. Bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens bei Strömungsmitteldruck auf der Fläche 24 dehnt die Dichtungseinheit sich radial in die Offenstellung aus, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Es wird darauf verwiesen, daß die Ringfläche 25 des Kolbens gleitend in der Gehäusekappenbohrung geführt sein kann und die Dichtungseinheit normalerweise unter der Innenfläche 27 der Gehäusekappe in Vertikalrichtung eingeschlossen ist.

Nach der vorliegenden Erfindung weist die Dichtungseinheit metallische Einsätze auf, die allgemein in Kreisform um die mittlere Längsachse der Einheit herum in gegenseitigem Abstand angeordnet sind. Die Einsätze haben Stege, allgemein in Längsrichtung verlaufen. Einen Ringkörper aus elastomerem Material verläuft um die Achse der Dichtungseinheit herum; in ihn sind die Stege so eingebettet, daß sie das Material während der einwärts gerichteten kompressiven Bewegung der Dichtungseinheit verankern, wobei der Abstand der Stege von der Achse und voneinander gekennzeichnet ist durch die differentielle Verankerung um die Achse kreisförmig auf Abstand liegender Teile des elastomeren

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Materials, die der inwärtsgerichteten Kompressionsbewegung um die Achse unterliegen. Diese differentieile Verankerung erleichtert einen einwärts gerichteten Fluß kreisförmig liegender Teile des elastomeren Materials, wie ersichtlicn werden wird, so daß die maximale Streckung des Materials und damit die maximal auftretenden Spannungen minimisiert werden. Dieses Material ist mit 34 "bezeichnet.

Dichtungseinheit I

In dem in den F'ig« 1 bis 9 dargestellten ersten Beispiel weisen die metallenen Einsätze 3o bestimmte Stege 31, andere Einsätze 32 die Einsätze 33 auf, und die Verankerung des elastomeren Materials 34a durcn die bestimmten Stege 31 liegt der Mittelachse 4o näher als die Verankerung des Materials 34b durch die anderen Stege 33, wie sich aus der Pig. 3 ergibt. Bspw, ist die Dicke des Materials 34a zwischen den inneren Kantenteilen 35 der Stege 31 und der Bohrung 36 der Dichtungseinheit in zur Acnse 4o rechtwinkligen Ebenen geringer als die Dicke des Materials 34b zwischen den inneren Kantenteilen 37 der Stege 33 und der Bohrung 36 der Dicntungseinheit. Weiterhin liegen die inneilen Kantenteile 35 der Stege 31 in zur Achse 4o rechtwinkligen Ebenen näher an der Achse 4o als die inneren Kantenteile 37 der Stege 33; weiterhin sind die Stege 3.1 mit den Stegen 33 abwechselnd um die Achse 4o herum angeordnet, wie in -Pige 2 ersichtlich. Die Stege können Knöpfe 42 tragen, um zusätzliche Oberfläche zu schaffen, an der sich das elastomere Material festlegen kann, und einen zusätzlichen Pesthalteffekt zu erhaltene Das Material

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- 6 kann "bspwo Kunst- oder Naturgummi sein.

Weiterhin weisen die Einsätze Platten auf, die mit den Stegen einteilig ausgebildet und kreisförmig um die Achse 4o herum angeordnet sind, wobei bestimmte Platten auf bestimmten Einsätzen so angeordnet sind, daß sie während der radial einwärts gerichteten kompressiven Bewegung der Dichtungseinheit näher an die Achse 4o herangeführt werden als andere der Platten. Bspw_o sind die oberen Platten 44 auf "bestimmten" Einsätzen 3o so angeordnet, daß sie näher an die Achse 4o herangeführt werden als die Platten 45 auf "anderen" Einsätzen, wie sich aus einer Ansicht der die Schließfolge zeigenden Fig. 2 und 3 (Offenstellung), Fig» 4 und 5 (teilweise geschlossenen Stellung) und Fig. 6 und (völlig geschlossene Stellung) ergibt«,

Wi® aus der Fig. 9 ersichtlich, wechseln die Platten 44 und 45 sich um die Achse 4o herum ab und haben jeweils kreisförmig auf Abstand gegenüberliegende Seiten, wobei die radial einwärts gerichteten Seitenflächen 47 der Platten 44 so ausgebildet sind, daß sie sich im geschlossenen Zustand der Fig. 6 aneinanderlegen und ein weiteres Schließen der Dichtungseinheit verhindern» Folglich können die gegenüberliegenden Seitenfläche 47 in radialen Axialebenen liegen, während die Hauptseitenflächen 43 der Platten 44 im allgemeinen parallel verlaufen und im allgemeinen einwärts zum Rohr 19 hin gerichtet sind_o Weiterhin verjüngen sich die kreisförmig auf Abstand gegenüberliegenden Seiten 49 der keilförmigen Platten 45 einwärts und legen sich an die ge-

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genüberliegenden Seiten 48 der Platten 44 an, wie in Pig. 6 ersichtliche Polglich liegen die Seiten 49 parallel zu den Seiten 48, an die sie sich anlegen«. Die oberen Flächen 5o und 51 der Platten 44 "bzw. 45 stehen über die obere Fläche des Körpers 34 aus els.stomerem Material vor und legen sich gleitend an die Gehäusefläche 27 an; die äußeren Flächen 5oa und 51a sind dabei nach unten und außen abgeschrägt, wie in Pig. 9 gezeigt. Entsprechend sind die Unterplatten 52 an den Einsätzen 3o so angeordnet, daß sie sich näher an die Achse 4o heranbewegen als die unteren Platten 53 an den mit ihnen abwechselnden Einsätzen 32, wie sich klar aus den Figo 2 und 3 (offener Zustand), Fig„ 4 und 5 (teilweise geschlossener Zustand) und Fig. 6 und 7 (völlig geschlossener Zustand) ergibt. Die Platten 52 und 53, die mit den Stegen 31 bzw« 33 einteilig ausgebildet sind, wechseln sich um die Achse 4o herum ab«, Die Platten 52 weisen allgemein gegen-, überliegende parallele Seiten 54 auf, die im allgemeinen einwärts Una parallel zu den Seiten 48 der Platten 44 verlaufen. Die Platten haben gegenüberliegende Seiten 55, die sich einwärts zur Mitte der Dichtungseinheit hin verjüngen und an die Flächen 54 anlegen, wenn die Dichtungseinheit, wie in Figo 6 dargestellt, geschlossen ist.

Die Fig. 3, 5 und 7 zeigen auch den Zustand, daß die radiale Dicke des elastomeren Materials 34c radial außerhalb der bestimmten Stege 31 in zur Achse 4o rechtwinkligen Ebenen größer ist als die radiale Dicke des elastomeren Materials 34d radial außerhalb der anderen Stege 33. Die Platten 52 und 53 sitzen

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auf dem oberen Ende 28 des Rohrs 29 auf, wenn der Kolben 15 die Dichtungseinheit nicht einwärts zusammendrückte

Die Fig. 4 bis 7 zeigen die Art und Weise, auf die das elastomere Material beim Einwärtsdrücken der Dichtungseinheit in vorstehenden Falten oder Wellen (jeweils eine für jedes Paar von Einsätze») einwärts fließt. Jede Falte bildet dabei eine einwärts konvexe Fläche 61 aus, die sich zum Rohr 19 hin vorschiebt, wobei die gegenüberliegenden Außenkanten 61a aneinanderliegender Flächen zu Spitzpunkten 62 zusammenlaufen, die direkt radial einwärts der Stege 31 liegen, wobei die innerste Kante jeder Falte jeweils unmittelbar einwärts eines Steges 33 liegt. Die Fig. 6 und 7 zeigen die Falten in kompressivem dichtenden Anliegen am Rohr und aneinander.

Weiterhin öffnet sich der Abstand in Kreisrichtung zwischen nebeneinanderliegenden Stegen infolge der aufeinanderfolgend Einwärts-, Auswärts·, Einwärts-, Auswärts- usw. -anordnung um die Achse 4o, wodurch dor Fluß des elastomeren Materials zwischen den Stegen erleichtert wird und so eine erheblich geringere Gesamt · verformung des Materials erforderlich ist, um einen dichtenden Abschluß am Rohr zu erreichen, als nach der US-PS 2.6o9.836.

Um die Beschreibung der Dichtungseinheit zu beenden: Die Bohrung weist, wie in Fig., 3 dargestellt, eine kegelstumpfförmige Ringfläche 65 auf, die sich von der Ringfläche 36 aufwärts ausweitet, sowie eine Ringfläche 66 unmittelbar- über der Fläche 65. Weiter-

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hin erstreckt die innerste Kante 67 jeder Platte 44 sicn als kreisförmiges Segment um die Achse 4o, desgl. die innerste Kante 68 jeder unteren Platte 52, so daß im vollständig geschlossenen Zustand der Dichtungseinheit die aneinanderliegenden Segmente bzw« 68 jeweils einen Kreis "bilden, der die Stabilität und Festigkeit der Anordnung erhöht. Beim Aneinanderliegen der oberen Platten 44 und/oder der unteren Platten 52 gewährleistet eine weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens 15 gegen den Umfang des elastomeren Dichtungskörpers eine Einwärtsverschiebung der Einsätze 32 relativ zu den Einsätzen 3o, wie es erforderlich ist, um die keilförmigen oberen Platten 45 in den Kantenschluß mit den Platten 44 und die Platten 53 in den Kantenschluß mit den Platten 52 zu drücken und so eine stabile, ineinander verkeilte Einsatzanordnung zu schaffen, die das elastomere Material unter den erheblichen Bohrlochdrücken, die auf der Dichtungseinheit lasten, gegen ein Auseinanderziehen verankern kann«

Wie weiterhin ersichtlich, stehen die oberen und unteren Platten aus dem Körper 34 aus elastomerem Material vor und sind die radialen Nuten 7o, 71 typischerweise in das Material unter den Räumen zwischen aufeinanderfolgenden Platten in jeder Reihe eingebracht, wie aus den Fig«, 1 und 2 ersichtlich.

Fig., 6a zeigt die Dichtungseinheit I in einem weiteren Schließzustand, in dem das Rohr 19a einen größeren Durchmesser als das Rohr 19 hate In diesem Fall legen sich die gegenüberliegenden Seiten 49 der Platten 51 nicht an die gegenüberliegenden Seiten

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48 der Platten 5o an; vielmehr nähern sich die Platten 51 einer Anlage an die Platten 5o, und das elastomere oder gummiartige Material 34 kann sich in die Räume 2oo zwischen den Seiten 48 und 49 der Platten vorschieben, wenn der Kompressionsdruck ausreichend hoch ist. Es wird darauf verwiesen, daß in der Pig. 6b sich die Plattenseiten 48 und 49 von der Masse des Körpers 34 hinweg verjüngen können, so daß auch das in die Räume 2oo iliessende elastomere Material 34e von der Masse hinweg verjüngt, um eine Streckung und den JETuß in den jeweiligen Raum hinein zu minimisierenο Weiterhin können die Plattenecken 48a und 49a abgerundet sein, um ein Reißen während des Eließens in den Raum 2oo hinein und aus ihm hinaus beim Zusammendrücken der Dichtungseinheit und spätere Freigabe und Ausdehnung zu verhindern. Der Raum 2oo ist in radialer Richtung langgestreckt. Weiterhin wird, wenn die Plattenkanten 48 und 49 während des Zusammendrückvorganges sich gegeneinander bewegen, der Gummi 34e zum Hauptkörper 34 zurückgedrückt, so daß er nicht zwischen den Kanten eingeschlossen werden und einen Kantenschluß verhindern kann. Dies erleichtert wiederum eine vollständige Vorwärtsbewegung der einsätze zur Stützung des Gummis, der sich dichtend an das Rohr 19 anlegt. Die unteren Platten können entsprechend ausgestaltet sein.

Dichtungseinheit II

Wie in den Jig. 1o - 12 dargestellt, entsprechen die Einsätze und 81 allgemein den Einsätzen 3o, 32; die Stege 82 und 83 sind in den Ringkörper 84 aus elastomerem Material eingebettet. Die

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oberen Platten 85, 86 entsprechen den oberen Platten 5o, 51. In der Tat können die Platten 86 und 51 identisch ausgestaltet sein. Zusätzlich weisen die radial einwärts verlaufenden gegenüberliegenden Seitenflächen der "Platten 85 eine Zinkung auf, wie es bspwe in der Pig. 12 durch die Zunge 85a ( die aus der Plattenfläche 87 heraus vorsteht) und die Kerbung 88 (in der Seitenfläche 89) dargestellt ist. Polglich greifen die Platten 85 in gegenseitiger Abstützung ineinander. Die unteren Platten, die hier nicht gezeigt sind, können auf die gleiche Weise ausgestaltet sein wie die oberen Platten.

Dichtungseinheit III

In der Pig. 13 entsprechen die Einsätze 9o und 91 in allgemeinen den Einsätzen 3o, 32, wobei die Stege 92 und 93 in den ringförmigen Körper 94 aus elastomerem Material eingebettet sind. Die oberen Platten 95 und 96 entsprechen dabei den oberen Platten 5o bzw. 51. Zusätzlich sind die radial einwärts verlaufenden Seitenflächen der Platten 95 in einer Richtung gegenseitig überlappt um die Achse 4o herum angeordnet, wenn die Einsätze der Dichtungseinheit radial einwärts maximal verschoben sind. Folglich übergreifen die Seitenflächen 95a der Platten 95 die abgeschrägten gegenüberliegenden Seitenflächen 97 der danebenliegenden Platten 95, wodurch diese Platten in gegenseitiger Abstützung ineinandergreifen. Die nicht gezeigten unteren Platten können auf gleiche Weise ausgestaltet sein.

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Dichtungseinheit 17

In der Pig. 14 entsprechen die .einsätze 1oo und 1o1 allgemein den Einsätzen 3o bzw. 32, wobei die Stege 1o2, 1o3 in den Körper

104 aus elastomerem Material eingebettet sind,, Die oberen Platten

105 und 1o6 entsprechen dem oberen Platten 5o bzw. 51. Zusätzlieh liegen die radial einwärts verlaufenden gegenüberliegenden Seiten 1o7 und 1o8 der Platten 1o5 im wesentlichen parallel über den größten Teil der Länge dieser Seiten; d.h., daß nur die innersten Kanten 1o9 und 11o dieser Seiten - einwärtig der aneinander liegend en Plattenecken bei 111 - abgerundet sind. Die nicht gezeigten unteren Platten können wie die oberen Platten ausgestaltet sein.

Dichtungseinheit V

In den Fig. 15 bis 17 entsprechen die Einsätze 12o, 121 im allgemeinen den Eineätzen 3o bzw. 32, wobei die Stege 122 und 123 in den Körper 124 aue elastomereni Material eingebettet sind. Die oberen Platten 125 und 126 entsprechen den oberen Platten 5o bzwo 51. Die Platten 121 weisen einwärts gewandte Schultern auf Flügeln 128 auf, die in Umfangsrichtung die radial auswärts gewandten Schultern oder Flächen 129 der Platten 125 eng über«· greifen, wenn die Dichtungseinheit 17 mit Kompressionsdruck beaufschlagt wird; vergl. die Fig. 17. Dieser Zustand tritt gleichzeitig mit dem gegenseitigen Eingriff der gegenüberliegenden Seitenschultern 13o auf den Platten 126 mit den Seitenschultern 131 auf den Platten 125 auf» Auf das dichte Anliegen der Falten

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132 des elastomeren Materials des Dichtungskörpers am Rohr - vergl. Pig. 17 - wird verwiesen« Die nicht gezeigten unteren Platten können entsprechend ausgestaltet sein_o

Dichtungseinheit VI

In den Pig. 18 und 19 sind bestimmte obere Platten 135, die von bestimmten Einsätzen 136 (mit den Stegen 137) gebildet werden, auf einer ringförmigen Bahn um die Achse 4o und das Rohr 19 horurn angeordnet. Andere obere Platten 138, die von anderen Einsätzen 139 (mit den Stegen 14o) gebildet werden, sind in einer anderen ringförmigen Bahn um die Achse 4o und das Rohr 19 herum angeordnet. Diese ringförmigen Bahnen sind konzentrisch, wobei die Platten 138 allgemein radial auswärts der Platten 135 liegen; weiterhin übei brückt jede Platte 138 Teile von zwei Platten 135, wie aus der Zeichnung ersichtliche Im völlig geschlossenen Zustand der Dichtungseinheit liegen die inneren konkaven Seiten der Platten 138 an den konvexen äußeren Seiten 142 der Platten 135 ebenso wie die radialen gradlinigen gegenüberliegenden Seiten 143 der Platten 135 und die radial gradlinigen gegenüberliegenden Seiten 144 der Platten 138 aneinander. Der Ringkörper 146 aus elastomerem Material enthält eingebettet die Stege 137 und 14o, wie dargestellt, und ist zwischen den Platten in Abwärtsrichtung mit Nuten versehen. Die nicht gezeigten unteren Platten können entsprechend gestaltet sein.

Dichtungeeinheit VII

In den Pig. 2o bis 22 haben die Einsätze 15o und ""51 keilförmige

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obere Platten 152 "bzw. 153, die einteilig mit den Stegen 154 bzw. 155 ausgeführt sind. Die Stege sind in Kreisform um die Achse 4o herum angeordnet, wobei in gemeinsamen Kreisen um die Achse herum der Abstand zwischen bestimmten Stegen (154 und bspw.) größer ist als der Abstand zwischen anderen Stegen (bspw. 155)ο Es wird darauf verwiesen, daß die Platten 152 in Umfangsrichtung größer sind als die Platten 153 und daß jeweils zwei der letzteren zwischen aufeinanderfolgenden größeren Platten liegen. Im Ergebnis fließt mehr elastomeres Material des Körpers 158 radial einwärts in den Raum zwischen den Stegen 154 und hinein (um größere Palten zu bilden) als zwischen die Stege (um kleinere Falten zu bilden); auf diese Weise ist die Gesamtverformung des Materials geringer als wenn die Stege in Umfangsrichtung untereinander den gleichen Abstand hätten. Die mit den Stegen einteiligen unteren Platten können den oberen Platten entsprechend ausgestaltet sein₀

Dichtungseinheit VIII

In den Pig. 23 - 25 weisen die Einsätze 16o, 161 ebenfalls keilförmige obere Platten 162 bzwo 163 auf, die einteilig mit den Stegen 164 bzw. 165 ausgebildet sind. Die Stege liegen kreisförmig um' die Achse 4o herum, wobei in gemeinsamen Kreisen um die Acnse der Abstand zwischen bestimmten Stegen (bspw. 164) größer ist als der Abstand zwischen anderen Stegen (bspw. 164 und 165). Es wird darauf verwiesen, daß die Platten 162 in Umfangsrichtung größer sind als bspw. die Platten 163 und daß je-

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weils zwei der größeren Platten 162 zwischen aufeinanderfolgenden kleineren Platten liegen. Weiterhin liegen in den Einsätzen 16o die Stege in axial verlaufenden Radialebenen (wie bspw« 164a) die in Umfangsrichtung gegen axial verlaufende Radialebenen (bspw. 162a) versetzt sind, die die Platten winkelhalbieren, und zwar derart, daß der Winkel zwischen den Ebenen 164a größer ist als der Winkel zwischen den Ebenen 162a. Folglich fließt mehr elastomeres Material des Körpers 166 radial einwärts in den größeren Winkelspalt zwischen den Stegen 164 (um größere Palten 167 zu erzeugen) als einwärts in den kleineren Winkelspalt zwischen den Stegen 164 und 165 (um kleinere Falten 168 zu erzeugen); auf diese Weise wird das Material insgesamt geringer belastet als bei gleichmäßigen Umfangsabstand der Stege untereinander«, Die mit ien Stegen einteiligen unteren Platten können entsprechend ausgestaltet sein.

Dichtungseinheit IX

In den Fig. 26 bis 28 entsprechen die modifizierten Einsätze 3oa und 32a den Einsätzen 3o bzw. 32. Hier tragen die Platten 44a (entsprechend den Platten 44) jedoch Anschlagschultern 12o, die sich an die ringförmige Schulterkonstruktion 121 auf der Gehäusekappe 11a anlegen; ferner können die Platten 45a (die den Platten 45 entsprechen) sich mit ihren Anschlagschultern 122 an die ringförmige Schulterkonstruktion 121 anlegen. Keine der Anschlagschultern 12o, 122 liegt an der festliegenden Schulterkonstruktion 121 an, wenn die Dichtungseinheit offen ist, wie in der Fig. 26 gezeigt. Ist die Dichtungseinheit jedoch teilweise ge-

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schlossen, wie in I¹Ig. 27 gezeigt, legen die Schultern 12o auf den Platten 44a sich an die Schulterkonstruktion 121 an und verhindern eine weitere EinwärtsverSchiebung der Einsätze 3oa, während die Schultern 122 noch nicht an der Schulterkonstruktion 121 anliegen. Dieser Zustand entspricht bspw. dem der Figo 6a, wie er oben beschrieben ist. Bei weiterem Einschnüren der Dichtungseinheit bewegen die Einsätze 32a sich einwärts, bis die Schultern 122 an der Schulterkonstruktion 121 anliegen, wie in Pig. 28 ersichtlich, wonach der Gummi des Dichtkörpers außerhalb der Einsätze 32a noch weiter verschoben werden kann, um mit größerem Druck dichtend an dem Rohr 19 anzuliegen, wobei die Stege 31 und 33 als feste Verankerung für diesen Gummi dienen.

Dichtungseinheit X

In der fig. 29 entsprechen die Einsätze 3ob und 32b den Einsätzen 3o bzw,, 32 mit der Ausnahme, daß die inneren Kantenteile der Stege 31b, die den Einsätzen 3ob zugeordnet sind, weiter von der Achse weg liegen als die inneren Kantenteile der den Einsätzen 32b zugeordneten Stege 33b. Diese Anordnung ist der Konstruktion nach den !"ig. 2 und Figo 3 entgegengesetzt ausgeführt, Polglich weisen die Palten 14o des einwärts zum Rohr 19 gedrückten Gummis konvexe Vorderkanten 141 auf und ihre Spitzpunkte 142 liegen an den aneinanderliegenden Kanten 47b der Platten 44b. Während hierdurch Palten aus ausgedrückten Gummi gebildet werden, wie sie in Pig· 4 und 5 gezeigt sind, liegen die Wölbungen der Palten in Pig» 4 über den Stößen der Platten 5o, während in der Pig. 29

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die Spitzpunkte selber über den Stößen 47 der Platten 44b liegen. Sind die Spitzen in dieser lage, ist die Gummifläche breiter, die den Zug des die Palten bildenden Gummis aufnehmen kann, wodurch jede Unstetigkeit am Stoß 47b immer dort zu liegen kommt, wo die Spannung im Gummi am geringsten ist« Diese Konstruktion reduziert die Spannung im Gummi und auch in dem elastisch ausgepreßten Gummi.

Dichtungseinheit XI

In der Pig. 3o weisen die Einsätze 18o und 181 entsprechende keilförmige obere Platten 182 bzw. 183, die mit den Stegen bzw. 185 einteilig ausgebildet sind, auf. Es wird darauf verwiesen, daß sämtliche Platten 182 und 183 in den Größenabmessungen einander gleich sind. Weiterhin sind die Stege kreisförmig um die Achse 4o herum in gegenseitigem Abstand angeordnet, wobei der Abstand in Kreisrichtung zwischen bestimmten Stegen (184 und 185 im Urzeigersinn) in gemeinsamen Kreisen um die Achse größer ist als der Abstand zwischen anderen Stegen (185 und 184 im Urzeigersinn), Bei den Einsätzen 181 liegen die Stege in axial verlaufenden Radialebenen (bspw. 185a), die im Urzeigersinn in Umfangsrichtung gegen axial verlaufende Radialebenen 183a versetzt sind, die die Platten 183 winkelhalbieren. Bei den Einsätzen 18o liegen die Stege in. axial verlaufenden Ebenen (bspw. 184a), die im Urzeigersinn in Umfangsrichtung gegen die axial verlaufenden Radialebenen 182a versetzt sind, die die Platten 182 winkelhalbiereno Polglich fließt mehr elastomeres Material des Körpers 186 radial einwärts in den größeren IVinkelspalt

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( um größere Palten 187 zu erzeugen) als einwärts in den kleineren Winkelspalt (um kleinere Palten 188 zu erzeugen), wodurch sich eine geringere Belastung des Materials insgesamt ergibt, als wenn die Stege untereinander in Umfang sr ich tung den gleichen Abstand hätten. Die unteren Platten können entsprechend ausgestaltet sein.

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Claims

Patentansprüche

1β Ringförmige Dichtungseinheit für Blowoutpreventer mit einer Längsachse, welche Dichtungseinheit unter Druck radial einwärts auf die Achse hinzu verschiebbar ist, mit metallenen Einsätzen, die um die Achse herum in Kreisform in gegenseitigem Abstand liegen und Stege aufweisen, die allgemein in Längsrichtung verlaufen, und wobei weiterhin ein Ringkörper aus elastomerem Material vorgesehen ist, der sich um die Achse herum erstreckt und in den die Stege eingebettet sind, so daß sie das Material während der Einwärtsbewegung der Dichtungseinheit unter Druck verankern, wobei die Stege von der Achse und voneinander auf Abstand liegen, um eine differentieile Verankerung von in Kreisform auf Abstand liegenden Teilen des der EinwärtsverSchiebung zur Achse ausgesetzten Materials um die Achse herum zu erreichen.

2. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, beiddem die Verankerung des Materials durch bestimmte Stege näher an der Achse stattfindet als die Verankerung des Materials durch andere Stege.

3. Dichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Stege innere Kantenteile aufweisen und in zur Achse rechtwinkligen Ebenen die inneren Kantenteile bestimmter Stege näher an der Achse liegen als die inneren Kantenteile anderer Stege, wobei die bestimmten Stege sich um die Achse herum mit den anderen Stegen abwechseln.

4c, Di chtungs einheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die

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Einsätze mit den Stegen einteilige Platten aufweisen, die tun die Achse herum in Kreisform angeordnet sind, wobei "bestimmte Platten auf bestimmten Einsätzen so angeordnet sind, daß sie näher an die Achse heran geschoben werden können als andere Platten auf anderen Einsätzen, während die Dichtungseinheit radial einwärts gedrückt wird.

5. Dichtungseinheit nach Anspruch 4, bei der die Platten in Kreisrichtung auf Abstand liegende gegenüberliegende Seiten aufweisen, wobei radial einwärts gegenüberliegende Seitenflächen bestimmter Platten so ausgestaltet sind, daß sie bei der unter Druck erfolgenden radialen Einwärtsbewegung der Dichtungseinheit aneinander angreifen.

6. Dichtungseinheit nach Anspruch 4 oder 5, bei der die gegenüberliegenden Seiten der anderen Platten sich richtungsmäßig einwärts verjüngen, um bei einer unter Druck erfolgenden einwärtsgerichteten Bewegung der Dichtungseinheit sich an gegenüberliegenden Seiten der bestimmten Platten anzulegen.

7. Dichtungseinheit nach Anspruch 5 oder 6, bei der die radial einwärts gegenüberliegenden Seitenflächen gezinkt sind und ineinandergreifen, wenn die Einsätze der Dichtungseinheit maximal radial einwärts verschoben werden.

8. Dichtungseinheit nach Anspruch 5 oder 6, bei der die radial einwärts gegenüberliegenden Seitenflächen in einer Rich-

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tung um die Achse herum sich überlappen, wenn die Einsätze der Dichtungseinheit maximal radial einwärts verschoben werden.

9. Dichtungseinheit nach Anspruch 5 oder 6, bei der die anderen Platten Schultern aufweisen, die in Umfangerichtung sicn eng über radial auswärts gewandte Flächen der bestimmten Platten legen, wenn die Dichtungseinheit einwärts zusammengedrückt wird.

10. Dichtungseinheit nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei der die bestimmten Platten in Kreisrichtang gegenüberliegende Seiten aufweisen, die in allgemein radialen Ricntungen über den größten Teil der länge der Seiten im wesentlichen parallel liegen.

11. Dichtungseinheit nach Anspruch 1o, bei der die radial innersten Flächen der gegenüberliegenden Seiten sich einwärts verjüngen.

12. Dichtungseinheit nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der in zur Achse rechtwinkligen Ebenen die radiale Dicke des elastomeren Materials radial einwärts bestimmter Stege geringer ist als die radiale Dicke des elastomeren Materials radial einwärts anderer Stege,,

13_O Dichtungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in zur Achse rechtwinkligen Ebenen die radiale Dicke des elastomeren Materials radial außerhalb der bestimmten Stege größer ist als die radiale Dicke des elastomeren Materials radial

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- 22 außerhalb der anderen Stege.

14. Dichtungseinheit nach einem der vorgehenden Ansprüche, "bei der die Einsätze obere und untere Reihen von Platten aufweisen, die mit den Stegen einteilig ausgebildet sind.

15. Dichtungseinheit nach Anspruch 4_f 5, 6 oder 1o, bei der die Platten mit in Kreisform gegenseitig auf Abstand liegenden Seiten versehen sind, wobei die Seiten nebeneinanderliegender Platten einander zugewandt sind und einen Winkel einschließen, um zwischen sich einen Raum zu bilden, der sich vom Material hinweg verjüngt.

16. Dichtungseinheit nach Anspruch 15, bei der das Material bei einer durch Druck bewirkten einwärts gerichteten Bewegung der Dichtungseinheit in diesen Raum eindringt, wobei die Seitenflächen das Material aus dem Raum hinauszudrücken suchen, wenn sie sich schließend gegeneinander bewegen,,

17. Dichtungseinheit nach Anspruch 4* bei der die bestimmten Platten von bestimmten Einsätzen gebildet sind, die in lireisform zu einer ringförmigen Bahn geformt sind, und die anderen Platten von anderen Einsätzen gebildet und zu einem anderen ringförmigen Bahn gestaltet sind, wobei die bestimmte und die andere Bahn konzentrisch zueinander liegen.

18. Dichtungseinheit nach Anspruch 17| bei der die andere

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Bahn zur einen Bahn radial auswärts im Abstand liegt und jede der anderen Platten in Umfangsrichtung zwei der bestimmten Platten übergreifte

19ο Dichtungseinheit nach Anspruch 18, bei der die anderen Platten in Radialrichtung sich an die bestimmten Platten anlegen, wenn in Umfangsrichtung auf Abstand gegenüberliegende Seiten der bestimmten Platten ineinandergreifen und in Umfangsrichtung auf Abstand gegenüberliegende Seiten der anderen Platten ineinandergreif en«,

2o· Dichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einsätze keilförmige, mit den Stegen einteilige Platten aufweisen, die Stege kreisförmig um die Achse herum in gegenseitigem Abstand liegen und in gemeinsamen Kreisen um die Achse der Abstand in Kreisrichtung zwischen bestimmten Stegen größer ist als der Abstand in Kreisrichtung zwischen anderen Stegen.

21 ο Dichtungseinheit nach Anspruch 2o, bei der die Stege in radialen axialen Ebenen verlaufen, die die Platten winkelhalbieren, und die Gesamtheit der Platten solche mit im Umfangsrichtung größerer und kleinerer Abmessung enthält.

22o Dichtungseinheit nach Anspruch 21, bei der jeweils zwei der kleineren Platten um die Achse herum zwischen aufeinanderfolgenden größeren Platten angeordnet sind.

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23. Dichtungseinheit nach Anspruch 2o, "bei der die Stege in allgemein radialen axialen Ebenen verlaufen, die gegen radiale axiale Ebenen versetzt sind, die die Platten winkelhalMeren, wobei die Gesamtheit der Platten solche mit in Umfangsrichtung größerer und kleinere Abmessung enthält.

24. Dichtungseinheit nach Anspruch 23, bei der jeweils zwei der größeren Platten um die Achse herum zwischen aufeinanderfolgenden kleineren Platten angeordnet sind.

25. Dichtungseinheit nach Anspruch 2o, bei der die Stege in allgemein radialen axialen Ebenen verlaufen, die gegen radiale axiale, die Platten Winkelhalbierende Ebenen versetzt sind, und alle Platten gleich sind.

26. Dichtungseinheit nach Anspruch 6, bei der die Stege innere Kantenteile aufweisen, wobei die inneren Kantenteile bestimmter Stege einteilig mit bestimmten Platten ausgebildet sind, die in zur Achse rechtwinkligen Ebenen von der Achse weiter entfernt sind als die inneren Kantenteile anderer Stege, die einteilig mit anderen Platten ausgebildet sind.

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