DE2528102B2

DE2528102B2 - Dichtungseinheit für Ausblaspreventer

Info

Publication number: DE2528102B2
Application number: DE2528102A
Authority: DE
Inventors: George Edward Arcadia Lewis; Fernando Palos Verdes Peninsula Murman
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1980-01-31
Also published as: US3917293A; GB1512658A; CA1023659A; DE2528102A1; FR2276453A1; GB1512657A; FR2276453B1; DE2528102C3

Description

Die radial einwärts liegenden Platten weisen vorteilhaft Schultern auf, die sich in Umfangsrichtung eng über radial auswärts gewandte Flächen der radial einwärts liegenden Platten legen, wenn die Dichtungseinheit einwärts zusammengedrückt wird.

Vorteilhaft weisen die radial einwärts liegenden Platten gegenüberliegende Seitenflächen auf, die im wesentlichen radial und über den größten Teil der Länge der Seiten im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.

Dabei können die radial innersten Flächen der einander gegenüberliegenden Seitenflächen nach einwärts hin aufeinander zu verlaufen.

Zweckmäßig ist in zur Preventerachse rechtwinkligen Ebenen die radiale Dicke des elastomeren Materials radial einwärts von bestimmten Stegen geringer als die radiale Dicke des elastomeren Materials radial einwärts von anderen Stegen.

Vorteilhaft ist in zur Preventerachse rechtwinkligen Ebenen die radiale Dicke des elastomeren Materials radial außerhalb bestimmter Stege größer als die radiale Dicke des elastomeren Materials radial außerhalb anderer Stege.

Vorteilhaft weisen die Einsätze jeweils obere und untere Platten auf, die mit den Stegen einteilig ausgebildet sind.

Dabei schließen die Seiten nebeneinanderliegender Platten einen Winkel ein, wobei ein Raum gebildet ist, der sich vom elastomeren Material hinweg nach oben zu verjüngt.

Zweckmäßig sind die Platten von bestimmten Einsätzen kreisförmig verteilt mit Abstand zueinander auf einer ringförmigen Bahn und die Platten von anderen Einsätzen ebenfalls kreisförmig verteilt mit Abstand zueinander auf einer anderen ringförmigen Bahn angeordnet, wobei die beiden Bahnen konzentrisch zueinander liegen.

Vorteilhaft liegt die eine Bahn zu anderen Bahn radial auswärts im Abstand und übergreift jede der auswärts liegenden Platten in Umfangsrichtung zwei der einwärts liegenden Platten. Vorteilhaft legen sich die auswärts liegenden Platten radial an die einwärts liegenden Platten an. wenn in Umfangsrichtung auf Abstand einander gegenüberliegende Seitenflächen der einwärts liegenden Platten und in Um'angsrichtung auf Abstand einander gegenüberliegende Seitenflächen der auswärts liegenden Platten ineinandergreifen.

Die Einsätze weisen vorteilhaft keilförmige, mit den Stegen einteilige Platten auf, welche auf einem gemeinsamen Kreis um die Preventerachse liegen, wobei der umfnngsmäßige Abstand zwischen bestimmten Stegen größer ist als der zwischen anderen Stegen.

Dabei können die Stege in radialen Längsebenen verlaufen, die die Platten winkelhalbieren, wobei die Gesamtheit der Platten solche mit in Umfangsrichtung größerer und kleinerer Abmessung enthält

Dabei können auch jeweils zwei der kleineren Platten zwischen aufeinanderfolgenden größeren Platten angeordnet sein, wobei die Stege gegenüber im wesentlichen radialen Längsebenen versetzt sein können, die die Platten winkelhalbieren, wobei die Gesamtheit der Platten solche mit in Umfangsrichtung größerer und kleinerer Abemessung enthält

Dabei sind vorteilhaft jeweils zwei der größeren Platten zwischen aufeinanderfolgenden kleineren Platten angeordnet

Die Stege verlaufen zweckmäßig in radialen Längsebenen, die gegen radiale, die Platten Winkelhalbierende Längsebenen versetzt sind, wobei alle Platten gleiche Abmessung aufweisen.

Die Kanten bestimmter, einteilig mit bestimmten Platten ausgebildeter Stege sind vorteilhaft von der Preventerachse weiter entfernt angeordnet als die

inneren Kanten anderer Stege, die einteilig mit anderen

Platten ausgebildet sind.

Zweckmäßig sind Schultern auf mindestens einem der Einsätze vorgesehen, wobei die Schultern mit Schultern ίο an einem die Dichtungseinheit aufnehmenden Gehäuse in Eingriff bringbar sind, welche die nach einwärts gerichtete Verschiebung der Dichtungseinheit begrenzen.

Vorteilhaft sind bei einer Dichtungseinheit mit einem

ii Gehäuse zum Aufnehmen der Dichtungseinheit und mit einer im Gehäuse angeordneten Einrichtung zur

Einwärtsverschiebung der Dichtungseinheit Schultern

an bestimmten Einsätzen mit den bestimmten Stegen vorgesehen, weiche zur Begrenzung üei eiiiwäris gerichteten Verschiebung der Einsätze an Schultern an dem Gehäuse anlegbar sind.

Dabei kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß Schultern auf anderen Einsätzen mit anderen Stegen vorgesehen sind, welche zur Begrenzung der einwärts gerichteten Verschiebung dieser Einsätze an die Schultern an dem Gehäuse anlegbar sind, wobei die einwärts gerichtete Verschiebung der übrigen Einsätze eingeschränkt ist.

Die Dichtungseinheit weist metallene Einsätze auf, die in Kreisform um die Längsachse in Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Einsätze heben Stege, welche in Längsrichtung verlaufen. Ein Ringkörper aus elastomerem Material erstreckt sich um die Achse der Dichtungseinheit, in ihm sind die Stege so eingebettet, daß sie das Material während der einwärts gerichteten kompressiven Bewegung der Dichtungseinheit verankern. Dabei ist der Abstand der Stege von der Achse und voneinander gekennzeichnet durch die differentielle Verankerung um die Achse kreisförmig auf Abstand liegender Teile des elastomeren Materials, welche der einwärts gerichteten Kompressionsbewegung um die Achse unterliegen. Diese differentielle Verankerung erleichtert einen einwärts gerichteten Fluß kreisförmig liegender Teile des elastomeren Materials, so daß die maximale Streckung des Materials und damit die maximal auftretenden Spannungen minimalisiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an Hand der beigefügten Zeichnung näher so erläutert !n der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen teilgeschnittenen Seitenriß de. Dichtungseinheit

Fig.2 eine waagerechte Schnittansicht gemäß der Linie 2-2 in Fi g. 1, wobei sich die Dichtungseinheit im offenen Zustand befindet

F i g. 3 einen vertikalen Schnitt gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2,

F i g. 4 eine Ansicht wie F i g. 2, wobei die Dichtungseinheit im geschlossenen Zustand gezeigt ist, Fig.5 eine Schnittansicht gemäß der Linie 5-5 in Fig. 4,

F i g. 6 eine Ansicht entsprechend F i g. 2 und zeigt die Dichtungseinheit um ein Bohrlochrohr geschlossen,

F i g. 6a eine Teilansicht entsprechend F i g. 6, Fig.6b eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 60-66 in F i g. 6a,

F i g. 7 eine vertikale Schnittansicht längs der Linie 7-7mFig.6,

Fig.8 eine Schnittansicht längs der Linie 8-8 in F i g. 3,

F i g. 9 perspektivisch metallische Einsätze für die Packungseinheit nach F i g. 2 bis 8,

Fig. 10 bis 12 Teilansichten einer modifizierten Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen bzw. völlig geschlossenen Zustand,

Fig. 13 bis 14 zwei weitere modifizierte Dichtungseinheiten im geschlossenen Zustand,

Fig. 15 bis 17 eine weitere modifizierte Dichtungsein- ι ο heit im offenen, teilweise bzw. völlig geschlossenen Zustand,

Fig. 18 und 19 eine modifizierte Dichtungseinheit im offenen bzw. geschlossenen Zustand,

F i g. 20 bis 22 eine weitere modifizierte Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen und völlig geschlossenen Zustand,

Fig. 23 bis 25 eine weitere Ausführungsform einer Dichiungseinheii im offenen, icüwciic gcSCniusserien und völlig geschlossenen Zustand,

Fig. 26 bis 28 vertikale Teilschnitte durch eine modifizierte Dichtungseinheit im offenen, teilweise geschlossenen und völlig geschlossenen Zustand,

F i g. 29 und 30 weitere modifizierte Dichtungseinheiten.

Nach Fig. I weist ein Ausblaspreventer 10 ein metallenes Gehäuse 11 auf, dessen unterer Teil bei 12 und 13 mit einem Flansch 14 eines 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 eine ringförmige Dichtungseinheit 18 mittels des Drucks der Kolbensteuerfläche 22 gegen die Außenfläche 23 der Dichtungseinheit zusammenpreßt. Die Flächen 22 und 23 sind kegelstumpfförmig und weiten sich aufwärts auf. Bei ausreichender radialer Einwärtsbewegung legt sich die Dichtungseinheit dicht um ein Bohrlochrohr 19 herum, das vertikal durch den Preventer 10 verläuft; fehlt das Rohr, schließt die Dichtungseinheit 18 den vertikalen Durchgang 20 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 sich die Dichtungseinheit radial in die Offenstellung aus, die in F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Die Ringfläche 25 des Kolbens kann gleitend in der Gehäusekappenbohrung geführt sein, wobei die Dichtungseinheit normalerweise unter der Innenfläche 27 der Gehäusekappe in Vertikalrichtung eingeschlossen ist.

In dem Beispiel nach Fig. 1 bis 9 weisen die metallenen Einsätze 30 bestimmte Stege 31, andere Einsätze 32 Stege 33 auf. Die Verankerung des elastomeren Materials 34a durch die bestimmten Stege 31 liegt der Mittelachse 40 näher als die Verankerung des Materials 34b durch die anderen Stege 33, wie sich aus Fig.3 ergibt. Beispielsweise ist die Dicke des Materials 34a zwischen den inneren Kanten 35 der Stege 31 und der Bohrung 36 der Dichtungseinheit in eo zur Achse 40 rechtwinkligen Ebenen geringer als die Dicke des Materials 34b zwischen den inneren Kanten 37 der Stege 33 und der Bohrung 36 der Dichtungseinheit Weiterhin liegen die inneren Kanten 35 der Stege 31 in zur Achse 40 rechtwinkligen Ebenen näher an der Achse 40 als die inneren Kanten 37 der Stege 33. Auch sind die Stege 31 mit den Stegen 33 abwechselnd um die Achse 40 herum angeordnet, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Die Stege tragen Knöpfe 42, um zusätzliche Oberflächen zu schaffen, an der sich das elastomere Material zwecks zusätzlichen Festhalteeffekts festlegen kann. Das Material kann beispielsweise Kunst- oder Naturgummi sein.

Weiterhin weisen die Einsätze Platten auf, die mit den Stegen einteilig ausgebildet und kreisförmig um die Achse 40 herum angeordnet sind. Dabei sind bestimmte Platten auf bestimmten Einsätzen so angeordnet, daß sie während der radial einwärts gerichteten kompressiven Bewegung der Dichtungseinheit näher an die Achse 40 herangeführt werden als andere Platten. Beispielsweise sind die oberen Platten 44 auf bestimmten Einsätzen 30 so angeordnet, daß sie näher an die Achse 40 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

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Wie in F i g. 9 gezeigt ist, wechseln die Platten 44 und 45 sich um die Achse 40 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 nach Fig.6 aneinanderlegen und ein weiteres Schließen der Dichtungseinheit verhindern. Folglich können die gegenüberliegenden Seitenflächen 47 in radialen Ebenen liegen, während die Seitenflächen 48 der Platten 44 im allgemeinen parallel verlaufen und zum Rohr 19 hin gerichtet sind. Weiterhin verjüngen sich die kreisförmig auf Abstand gegenüberliegenden Seitenflächen 49 der keilförmigen Platten 45 einwärts und legen sich an die gegenüberliegenden Seitenflächen 48 der Platten 44 an, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Folglich liegen die Seitenflächen 49 parallel zu den Seitenflächen 48, an die sie sich anlegen. Die oberen Flächen 50 und 51 der Platten 44 bzw. 45 stehen über die obere Fläche des elastomeren Materials 34 vor und legen sich gleitend an die Gehäusefläche 27 an. Die äußeren Flächen 50a und 51a sind dabei nach unten und außen abgeschrägt, wie es in Fig.9 gezeigt ist. Entsprechend sind die Unterplatten 52 an den Einsätzen 30 so angeordnet, daß sie sich näher an die Achse 40 bewegen als die unteren Platten 53 an den mit ihnen abwechselnden Einsätzen 32, wie sich aus F i g. 2 und 3 (offener Zustand), F i g. 4 und 5 (teilweise geschlossener Zustand) und F i g. 6 und 7 (völlig geschlossener Zustand ergibt. Die Platten 52 und 53, die mit den Stegen 31 bzw. 33 einteilig ausgebildet sind, wechsein sich um die Achse 40 herum ab. Die Platten 52 weisen gegenüberliegende parallele Seitenflächen 54 auf, die einwärts und parallel zu den Seitenflächen 48 der Platten 44 verlaufen. Die Platten haben gegenüberliegende Seitenflächen 55, die sich einwärts zur Mitte der Dichtungseinheit hin verjüngen und an die Flächen 54 anlegen, wenn die Dichtungseinheit, wie in F i g. 6 dargestellt, geschlossen ist

In Fig.3, 5, und 7 ist gezeigt, daß die radiale Dicke des elastomeren Materials 34c außerhalb der bestimmten Stege 31 in zur Achse 40 rechtwinkligen Ebenen größer ist als die radiale Dicke des elastomeren Materials 34c/ radial außerhalb der anderen Stege 33. Die Platten 52 und 53 sitzen auf dem oberen Ende 28 des Rohrs 29, wenn der Kolben 15 die Dichtungseinheit nicht einwärts zusammendrückt

In F i g. 4 bis 7 ist die Art und Weise gezeigt, auf die das elastomere Material beim Einwärtsdrücken der Dichtungseinheit in vorstehenden Falten oder Wellen

(jeweils eine für jedes Paar von Einsätzen) einwärts fließt. Jede Falte bildet dabei eine einwärts konvexe Fläche 61, die sich zum Rohr 19 hin vorschiebt, wobei die gegenüberliegenden Außenkanten 61a aneinanderliegender Flächen 61 zu Spitzpunkten 62 zusammenlaufen, die direkt radial einwärts der Stege 31 liegen. Dabei liegt die innerste Kante jeder Falte jeweils unmittelbar einwärts eines Steges 33. Nach Fig.6 und 7 befinden sich die Falten dichtend 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 40, wodurch der Fluß des elastomeren Materials zwischen den Stegen erleichtert wird und so eine erheblich geringere Gesamtverformung des Materials erforderlich ist, um einen dichten Abschluß am Rohr zu erreichen.

Die Bohrung weist nach Fig. 3 eine kegelstumpfför-

mi(T» Rin^fläche 55 2"f '!'** cir-h y»f[ rlpr Rincyfjär^hp ^Λ aufwärts ausweitet, sowie eine Ringfiäche 66 unmittelbar über der Fläche 65. Weiterhin erstreckt sich die innerste Kante 67 jeder Platte 44 und die innerste Kante 68 jeder unteren Platte 51 als kreisförmiges Segment um die Achse 40, so daß im vollständig geschlossenen Zustand der Dichtungseinheit die aneinanderliegenden Segmente 67 bzw. 68 jeweils einen Kreis bilden, der die Stabilität und Festigkeit der Anordnung erhöht. Beim Aneinanderfügen der oberen Platten 44 und/oder der unteren Platten 52 gewährleistet eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 15 gegen den Umfang des elastomeren Dichtungskörpers eine Einwärtsverschiebung der Einsätze 32 relativ zu den Einsätzen 30, um die Platten 45 in Eingriff mit den Platten 44 und die Platten 53 in Eingriff mit den Platten 52 zu drucken und so eine stabile, ineinander verkeilte Anordnung zu schaffen, die das elastomere Material unter den erheblichen Bohrlochdrücken, die auf der Dichtungseinheit lasten, gegen ein Auseinanderziehen verankern kann.

Die oberen und unteren Platten ragen aus dem Körper 34 aus elastomerem Material und radiale Nuten 70, 71 sind in das Material unter den Räumen zwischen aufeinanderfolgenden Platten in jeder Reihe eingebracht, wie dies in F i g. 1 und 2 gezeigt ist.

In F i g. 6a ist die Dichtungseinheit I in einem weiteren Schließzustand gezeigt, in dem das Rohr 19a einen größeren Durchmesser als das Rohr 19 hat. In diesem Fall legen sich die gegenüberliegenden Seitenflächen 49 der Platten 51 nicht an die gegenüberliegenden Seitenflächen 48 der Platten 50 an. Vielmehr nähern sich die Platten 51 den Platten 50, und das elastomere Material 34 kann sich in die Räume 200 zwischen den Seitenflächen 48 und 49 der Platten vorschieben, wenn der Kompressionsdruck ausreichend hoch ist Nach F i g. 6b verjüngen sich die Plattenseitenflächen 48 und 49 von der Masse des Körpers 34, so daß sich auch das in die Räume 200 fließende elastomere Material 34e von der Masse hinweg verjüngt, um eine Streckung und den Fluß in den jeweiligen Raum hinein zu minimisieren. Weiterhin können die Plattenecken 48a und 49a abgerundet sein, um ein Reißen während des Fließens in den Raum 200 und aus ihm beim Zusammendrücken der Dichtungseinheit und spätere Freigabe und Ausdehnung zu verhindern. Der Raum 200 ist in radialer Richtung gestreckt Wenn sich die Plattenseitenflächen 48 und 49 während des Zusammendrückvorganges gegeneinander bewegen, wird das elastomere Material 34e zum Hauptkörper 34 zurückgedrückt so daß er nicht zwischen den Kanten eingeschlossen werden und einen

Kanteneingriff verhindern kann.

Wie in Fig. 10 bis 12 gezeigt ist, entsprechen die Einsätze 80 und 81 den Einsätzen 30, 32; die Stege 82 und 83 sind in den Ringkörper 84 aus elastomerem Material eingebettet. Die oberen Platten 85, 86 entsprechen den oberen Platten 50, 51. Zusätzlich weisen die radial einwärts verlaufenden gegenüberliegenden Seitenflächen der Platten 85 eine Zinkung auf, wie es beispielsweise in Fig. 12 durch eine Zunge 85a

ίο (die von der Plattenfläche 87 abragt) und eine Kerbung 88 (in der Seitenfläche 89) dargestellt ist. Folglich greifen die Platten 85 in gegenseitiger Abstützung ineinander. Die unteren Platten sind auf gleiche Weise wie die oberen Platten gebildet.

In Fig. 13 entsprechen die Einsätze 90 und 91 den Einsätzen 30, 32, wobei Stege 92 und 93 in dt'n ringförmigen Körper 94 aus elastomerem Material eingebettet sind. Obere Platten 95 und 96 entsprechen dabei den oberen Plstien 50 bzw. 5!. Zusätzlich sind die radial einwärts verlaufenden Seitenflächen der Platten 95 in einer Richtung gegenseitig überlappt um die Achse 40 herum angeordnet, wenn die Einsätze der Dichtungseinheit maximal radial einwärts 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 sind auf gleiche Weise ausgestaltet.

μ In F i g. 14 entsprechen die Einsätze 100 und 101 den Einsätzen 30 bzw. 32, wobei Stege 102, 103 in den Körper 104 aus elastomerem Material eingebettet sind. Obere Platten 105 und 106 entsprechen den oberen Platten 50 bzw. 51. Zusätzlich liegen die radial einwärts verlaufenden gegenüberliegenden Seiten 107 und 108 der Platten 105 im wesentlichen parallel über den größten Teil der Länge dieser Seiten; d. h. daß nur die innersten Kanten 109 und 110 dieser Seiten — einwärtig der aneinanderliegenden Plattenecken bei 111 —

•40 abgerundet sind. Die nicht gezeigten unteren Platten können wie die oberen Platten ausgestaltet sein.

In Fig. 15 bis 17 entsprechen die Einsätze 120, 121 den Einsätzen 30 bzw. 32, wobei Stege 122 und 123 in den Körper 124 aus elastomerem Material eingebettet

■«5 sind. Obere Platten 125 und 126 entsprechen den oberen Platten 50 bzw. 51. Die Einsätze 121 weisen einwärts gerichtete Schultern 127 auf Flügeln 128 auf, die in Umfangsrichtung die radial auswärts gewandten Schultern oder Flächen 129 der Platten 125 eng übergreifen, wenn die Dichtungseinheit 17 mit Kompressionsdruck beaufschlagt wird (vergl. Fig. 17). Dieser Zustand tritt gleichzeitig mit dem gegenseitigen Eingriff der gegenüberliegenden Schultern 130 auf den Platten 126 mit den Schultern 131 auf den Platten 125 auf. Auf das dichte

ss Anliegen der Falten 132 des elastomeren Materials des Dichtungskörpers am Rohr — vergl. Fig. 17 — wird verwiesen.

In Fig. 18 und 19 sind bestimmte obere Platten 135, die von bestimmten Einsätzen 136 (mit Stegen 13) gebildet sind, auf einer ringförmigen Bahn um die Achse 40 und das Rohr 19 herum angeordnet Andere obere Platten 138, die von anderen Einsätzen 139 (mit Stegen 140) gebildet sind, sind in einer anderen ringförmigen Bahn um die Achse 40 und das Rohr 19 herum

6* angeordnet Diese ringförmigen Bahnen sind konzentrisch, wobei die Platten 138 allgemein radial auswärts der Platten 135 liegen. Weiterhin überbrückt jede Platte 138 Teile von zwei Platten 135, wie dws in der

Zeichnung gezeigt ist. Im völlig geschlossenen Zustand der Dichtungseinheit liegen die inneren konkaven Seiten (4! der Platten 138 an den konvexen äußeren Seiten 142 der Platten 135 ebenso wie die radialen geradlinigen gegenüberliegenden Seiten 143 der Platten 135 und die radial geradlinigen gegenüberliegenden Seiten 144 der Platten 138 aneinander. Ein Ringkörper 146 aus elastomerem Material enthält eingebettet die Stege 137 und !40, und ist zwischen den Platten in Abwärtsrichtung mit Nuten versehen. Die nicht gezeigten unteren Platten können entsprechend gestaltet sein.

Nach Fig. 20 bis 22 haben Einsätze 150 und 151 keilförmige obere Platten 152 bzw. 153, die einteilig mit Stegen 154 bzw. 155 ausgeführt sind. Die Stege sind in Kreisform um die Achse 40 angeordnet, wobei in gemeinsamen Kreisen um die Achse der Abstand zwischen bestimmten Stegen (154 und 155 beispielsweise) größer Is! als der Abstand 7wi«:rln»n anilprpn Stpgpn (beispielsweise 155). Die Platten 152 sind in Umfangsrichtung gr >ßer als die Platten 153, und es üegen jeweils zwei der letzteren zwischen aufeinanderfolgenden größeren Platten 152. Somit fließt mehr elastomeres Material des Körpers 158 radial einwärts in den Raum zwischen den Stegen 154 und 155 hinein (um größere Falten zu bilden) als zwischen die Stege 155 (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 sind den oberen Platten entsprechend gestaltet.

Gemäß Fig. 23 bis 25 weisen Einsätze 160, 161 ebenfalls keilförmige obere Platten 162 bzw. 163 auf, die einteilig mit Stegen 164 bzw. 165 ausgebildet sind. Die Stege liegen kreisförmig um die Achse 140 herum, wobei in gemeinsamen Kreisen um die Achse der Abstand zwischen bestimmten Stegen (beispielsweise 164) größer ist als der Abstand zwischen anderen Stegen (beispielsweise 164 und 165). Die Platten 162 sind in Umfangsrichtung größer als die Platten 163 und jeweils zwei der größeren Platten 162 liegen zwischen aufeinanderfolgenden kleineren Platten. Weiterhin liegen in den Einsätzen 160 die Stege in axial verlaufenden Ebenen (wie beispielsweise 164a) die in Umfangsrichtung gegen axial verlaufende Ebenen (beispielsweise 162a,; versetzt sind, die die Platten winkelhalbieren, und zwar derart, daß der Winkel zwischen den Ebenen 164a größer ist a's 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 Falten 167 zu erzeugen) als einwärts in den kleineren Winkelspalt zwischen den Stegen 164 und 163 (um kleinere Falten 368 zu erzeugen). Auf diese Weise wird das Material insgesamt geringer belastet als bei gleichmäßigem Umfangsabstand der Stege untereinander. Die mit den Stegen einteiligen unteren Platten sind entsprechend ausgestaltet

Nach Fig.26 bis 28 entsprechen die modifizierten Einsätze 30a und 32a den Einsätzen 30 bzw. 32 Hier tragen die Platten 44a (entsprechend den Platten 44) jedoch Schultern 120, die sich an eine ringförmige Schulterkonstruktion 121 auf der Gehäusekappe 11a anlegen; ferner können sich die Platten 45a (die den Platten 45 entsprechen) mit ihren Schultern 122a an die ringförmige Schulterkonstruktion 121 anlagen. Keine Schulter 120, 122a liegt an der festliegenden Schulter konstruktion 12t an, wenn die Dichtungseinheit offen ist, wie in Fig. 26 gezeigt ist. Ist die Dichtungseinheit jedoch teilweise geschlossen, wie in Fig.27 gezeigt, legen sich die Schultern 120 auf den Platten 44a an die Schulterkonstruktion 121 an und verhindern eine weitere Einwärtsverschiebung der Einsätze 30a, während die Schultern 122a noch nicht an der Schulterkonstruktion 121 anliegen. Dieser Zustand nach F i g. 6a ist oben beschrieben. Bei weiterem Einschnüren der Dichtungseinheit bewegen sich die Einsätze 32a einwärts, bis die Schultern 122a an der Schulterkonstruktion 121 anliegen, wie dies in Fig.28 gezeigt ist. Danach kann das Material des Dichtungskörpers außerhalb der Einsätze 32a noch weiter verschoben werden, um mit größeren Druck dichtend an dem Rohr 19 anzuliegen, wobei die Stege 31 und 33 als fe^rte Verankerung für dieses Material dienen.

Gemäß F i g. 29 entsprechen die Einsätze 306 und 326 den Einsätzen 30 bzw. 32 mit der Ausnahme, daß die inneren Kanten der Stege 316, die den Einsätzen 30b zugeordnet sind, weiter von der Achse weg liegen als die inneren Kanten der den Einsätzen 32b zugeordneten Stege 336. Diese Anordnung ist der Konstruktion nach F i g. 2 und 3 entgegengesetzt ausgeführt. Folglich weisen die Falten 140 des einwärts zum Rohr 19 gedrückten Gummis konvexe Vorderkanten 141 auf, und ihre Spitzpunkte 142 liegen an den aneinanderliegenden Kanten 476 der Platten 44b. Während hierdurch Falten aus ausgedrücktem Gummi gebildet werden, wie sie in Fig.4 und 5 gezeigt sind, liegen die Wölbungen der Falten in F ig. 4 über den Stoßen der Platten 50, während in Fig. 29 die Spitzpunkte selber über den Stoßen 47b der Platten 446 liegen. Sind die Spitzen in dieser Lage, ist die Gummifläche breiter, die den Zug des die Falten bildenden Gummis aufnehmen kann. Dadurch liegt jede Unstetigkeit am Stoß 476 immer dort, wo die Spannung im Gummi am geringsten ist. Diese Konstruktion reduziert die Spannung im Gummi und auch in dem elastisch ausgepreßten Gummi.

In Fig.30 weisen Einsätze 180 und 181 entsprechende keilförmige obere Platten 182 bzw. 183 auf, die mit Stegen 184 bzw. 185 einteilig ausgebildet sind. Sämtliche Platten 182 und 183 sind in ihrer Größenabmessung gleich. Weiterhin sind die Stege kreisförmig um die Achse 40 in Abstand voneinander angeordnet, wobei der Abstand in Kreisrichtung zwischen bestimmten Stegen (184 und 185 im Uhrzeigersinn) in gemeinsamen Kreisen um die Achse größer ist als der Abstand zwischen anderen Stegen (185 und 184 im Uhrzeigersinn). Bei den Einsätzen 181 liegen die Stege in axial verlaufenden Ebenen (beispielsweise 185ajl die im Uhrzeigersinn in Umfangsrichtung gegen axial verlaufende Ebenen 183a versetzt sind, welche die Platten 183 winkelhalbieren. Bei den Einsätzen 180 liegen die Stege in axial verlaufenden Ebenen (beispielsweise 184ajt die im Uhrzeigersinn in Umfangsrichtung gegen die axial verlaufenden Ebenen 182a versetzt sind, die die Platten 182 winkelhalbieren. Folglich fließt mehr elastomeres Material des Körpers 186 radial einwärts in den größeren Winkelspalt um größere Falten 187 zu erzeugen, als einwärts in den kleineren Winkelspalt, um kleinere Falten 188 zu erzeugen. Dadurch ergibt sich eine geringere Belastung des Materials insgesamt, als wenn die Stege untereinander in Umfangsrichtung den gleichen Abstand hätten. Die unteren Platten sind entsprechend ausgebildet

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Ringförmige Dichtungseinheit für Ausblaspreventer, welche bezüglich der Längsachse des Preventers radial verschiebbar ist, mit metallenen Einsätzen, die kreisförmig und mit Abstand zueinander um die Preventerachse angeordnet sind und Stege aufweisen, die im wesentlichen parallel zur Preventerlängsachse liegen, und mit einem Ringkörper aus elastomerem Material, der sich um die ι ο Preventerachse erstreckt und die Stege einbettet, wobei das elastomere Material bei der Radialverschiebung der Dichtungseinheit durch die Stege verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (31, 33) ungleichmäßig von der Preventerachse (40) und/oder voneinander auf Abstand liegen, wobei mit Abstand zueinander und kreisförmig um die Preventerachse (40) verteilt liegende Teile des der Radialverschiebung ausgesetzten fciistomeren Materials (34) ungleichmäßig stark verankerbar sind.

2. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material (34) durch bestimmte Stege (31) näher an der Preventerachse (40) verankert ist als durch andere Stege (33).

3. Dichtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (31; 33) innere Kanten (35; 37) aufweisen, wobei die inneren Kanten (35) bestimmter Stege (31) näher an der Achse (40) liegen als die inneren Kanten (37) anderer Stege (33) und die näher und entfernter zur Preventerlängsachse (40) liegenden Stege (31; 33) umfangsmäßig abwechselnd angeordnet sind.

4. Dichtungseinheit na^h Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Stegen (31; 33) versehenen Einsätze (30; 32) einteilige Platten (44; 45) aufweisen, die um die Achse (40) herum mit Abstand zueinander kreisförmig verteilt sind, wobei die Platten (44) auf bestimmten Einsätzen (30) Abschnitte aufweisen, die näher an der Achse (40) ho angeordnet sind als die Platten (45) auf anderen Einsätzen (32).

5. Dichtungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (44) umfangsmäßig beabstandete, einander gegenüberliegende Seitenflächen aufweisen, von denen radial einwärts liegende Seitenflächen (47) der näher zur Achse (40) liegenden Platten (44) so ausgestaltet sind, daß sie bei der radialen Einwärtsbewegung der Dichtungseinheit aneinander angreifen.

6. Dichtungseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Seitenflächen (49) der entfernter zur Achse (40) liegenden Platten (45) nach einwärts hin aufeinander zu verlaufen.

7. Dichtungseinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (85a; 88) der radial einwärts liegenden Platten (85) ineinandergreifen, wenn die Einsätze (80; 81) der Dichtungseinheit maximal radial einwärts verschoben werden.

8. Dichtungseinheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (95a; 97) der radial einwärts liegenden Platten (95) sich um die Achse (40) herum überlappen, wenn die Einsätze (90; 91) der Dichtungseinheit maximal radial einwärts verschoben werden.

9. Dichtungseinheit nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die radial einwärts liegenden Platten (126) Schultern (127) aufweisen, die sich in Umfangsrichtung eng über radial einwärts gewandte Flächen (129) der radial einwärts liegenden Platten (125) legen, wenn die Dichtungseinheit einwärts zusammengedrückt wird.

10. Dichtungseinheit nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radial einwärts liegenden Platten (44) einander gegenüber Hegende Seitenflächen (48) aufweisen, die im wesentlichen radial und über den größten Teil der Länge der Seiten im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.

ti. Dichtungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innersten Flächen

(47) der einander gegenüberliegenden Seitenflächen

(48) nach einwärts hin aufeinander zu verlaufen.

12. Dichtungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in zur Preventerachse (40) rechtwinkligen Ebenen die radiale Dicke des elastomeren Materials (34a,! radial einwärts von bestimmten Stegen (31) geringer ist als die radiale Dicke des elastomeren Materials (34öj radial einwärts von anderen Stegen (33).

13. Dichtungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in zur Preventerachse (40) rechtwinkligen Ebenen die radia.e Dicke des elastomeren Materials {34c) radial außerhalb bestimmter Stege (31) größer ist als die radiale Dicke des elastomeren Materials (34d) außerhalb anderer Stege (33).

14. Dichtungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze jeweils obere und untere Platten aufweisen, die mit den Stegen einteilig ausgebildet sind.

15. Dichtungseinheit nach Anspruch 5, 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten nebeneinanderliegender Platten einen Winkel einschließen, wobei ein Raum (200) gebild.?*, ist, der sich vom elastomeren Material (34) hinweg nach oben zu verjüngt.

16. Dichtungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (135) von bestimmten Einsätzen (136) kreisförmig verteilt mit Abstand zueinander auf einer ringförmigen Bahn und die Platten (138) von anderen Einsätzen (139) ebenfalls kreisförmig verteilt mit Abstand zueinander auf einer anderen ringförmigen Bahn angeordnet sind, wobei die beiden Bahnen konzentrisch zueinander liegen.

17. Dichtungseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Bahn zur anderen Bahn radial auswärts im Abstand liegt und jede der auswärts liegenden Platten (138) in Umfangsrichtung zwei der einwärts liegenden Platten (135) übergreift.

18. Dichtungseinheit nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die auswärts liegenden Platten (18) sich radial an die einwärts liegenden Platten (135) anlegen, wenn in Umfangsrichtung auf Abstand einander gegenüberliegende Seitenflächen (143) der einwärts liegenden Platten (135) und in Umfangsrichtung auf Abstand einander gegenüberliegende Seitenflächen (144) der auswärts liegenden Platten (138) ineinandergreifen.

19. Dichtungseinheit nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (160; 161) keilförmige, mit den Stegen (164; 165) einteilige

Platten (162; 163) aufweisen, welche auf einem gemeinsamen Kreis um die Preventeraehse (40) liegen, wobei der umfangsmäßige Abstand zwischen bestimmten Stegen größer ist als der zwischen anderen Stegen.

20. Dichtungseinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (154; 155) in radialen Längsebenen verlaufen, die die Platten (152; 153) winkelhalbiftren, wobei die Gesamtheit der Platten solche mit in Umfangsrichtung größerer und kleinerer Abmessung enthält

21. Dichtungseinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der kleineren Platten (153) zwischen aufeinanderfolgenden größeren Platten (152) angeordnet sind.

22. Dichtungseinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege gegenüber im wesentlichen radialen Längsebenen (162a; \65a) versetzt sind, die die Platten (162; 163) winkelhalbieren, wobei die Gesamtheit der Platten solche mit in μ Umfangsrichtung größerer und kleinerer Abmessung enthält

23. Dichtungseinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der größeren Platten (162) zwischen aufeinanderfolgenden kleineren Platten (163) angeordnet sind.

24. Dichtungseinheit nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (184; 185) in radialen Längsebenen verlaufen, die gegen radiale, die Platten (182; 183) Winkelhalbierende Längsebenen (182a; 183a; versetzt sind, wobei alle Platten (182; 183) gleiche Abmessung aufweisen.

25. Dichtungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Kanten (35) bestimmter, einteilig mit bestimmten Platten (50) ausgebildeter Stege (31) von der Preventerachse (40) weiter entfernt angeordnet sind als die inneren Kanten (37) anderer Stege (33), die einteilig mit anderen Platten (51) ausgebildet sind.

26. D'chtungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Schultern (120; 122aJ auf mindestens einem der Einsätze (30a; 32aJ, wobei die Schultern mit Schultern (121) an einem die Dichtungseinheit aufnehmenden Gehäuse (HaJ in Eingriff bringbar sind, welche die nach einwärts gerich'.ete Verschiebung der Pichtungseinheit begrenzen.

27. Dichtungseinheit nach Anspruch 2, mit einem Gehäuse zum Aufnehmen der Dichtungseinheit und mit einer im Gehäus*· angeordneten Einrichtung zur Einwärtsverschiebung der Dichtungseinheit, gekennzeichnet durch Schultern (120) an bestimmten Einsätzen (3OaJ mit den bestimmten Stegen (31), welche zur Begrenzung der einwärts gerichteten Verschiebung der Einsätze (3OaJ an Schultern (121) an dem Gehäuse (1 lajanlegbar sind.

28. Dichtungseinheit nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch Schultern (122aJ auf anderen Einsätzen (32ajmit anderen Stegen (33), welche zur Begrenzung der einwärts gerichteten Verschiebung μ dieser Einsätze (32a) an die Schultern (121) an dem Gehäuse (HaJ anlegbar sind, wobei die einwärts gerichtete Verschiebung der übrigen Einsätze (3OaJ eingeschränkt ist

65 Die vorliegende Erfindung betrifft eine ringförmige Dichtungseinheit für Ausblaspreventer, welche bezüglich der Längsachse des Preventers radial verschiebbar ist, mit metallenen Einsätzen, die kreisförmig und mit Abstand zueinander um die Preventerarhse angeordnet sind und Stege aufweisen, die im wesentlichen parallel zur Preventerlängsachse liegen, und mit einem Ringkörper aus elastomerem Material, der sich um die Preventerachse erstreckt und die Stege einbettet, wobei das elastomere Material bei der Radialverschiebung der Dichtungseinheit durch die Stege verankert ist.

Bei einem in der nicht zum Stand der Technik zählenden DE-OS 24 02 655 beschriebenen Ausblasventil mit veränderlichem Innendurchmesser sind sogenannte Antiextrusionskörper bzw. Stege vorgesehen, die verschieden ausgebildet und nach Radialverschiebung mit verschiedenem Abstand von der Preventerlängsachse angeordnet sind, damit sie mit einer Kelly-Vorrichtung oder einem anderen unrunden Gegenstand in Berührungung treten, sobald der Dichtungskörper damit eine Dichtur.gsfläche bildet.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Dichtungseinrichtung für einen Ausblaspreventer so auszubilden, daß eine differentielle Verankerung des elastomeren Materials der DichtungspackuHs bei dessen Zusammenpressen im Rahmen der nach innen gerichteten Bewegung erreicht wird, so daß die Belastung reduziert wird, welcher das elastomere Material dabei ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäö dadurch gelöst, daß die Stege ungleichmäßig von der Preventerachse und/oder voneinander auf Abstand liegen, wobei mit Abstand zueinander und kreisförmig um die Preventerachse verteilt liegende Teile des der Radialverschiebung ausgesetzten elastomeren Materials ungleichmäßig stark verankerbar sind.

Zweckmäßig ist das elastomere Material durch bestimmte Stege näher an der Preventerachse verankert als durch andere Stege.

Dabei weisen die Stege zweckmäßig innere Kanten auf. wobei die inneren Kanten bestimmter Stege näher an der Achse liegen als die inneren Kanten anderer Stege und die näher und entfernter zur Preventerlängsachse liegenden Stege umfangsmäßig abwechselnd angeordnet sind.

Zweckmäßig weisen die mit den Stegen versehenen Einsätze einteilige Platten auf, die um die Achse herum mit Abstand zueinander kreisförmig verteilt sind, wobei die Platten auf bestimmten Einsätzen Abschnitte aufweisen, die näher an der Achse angeordnet sind als die Platten auf anderen Einsätzen.

Vorteilhaft weisen die Platten umfangsmäßig beabstandete, einander gegenüberliegende Seitenflächen auf, von Jtnen radial einwärts liegende Seitenflächen der näher zur Achse liegenden Platten so ausgestaltet sind, daß sie bei der radialen Einwärtsbewogung der Dichtungseinheit einander angreifen. Die einander gegenüberliegenden Seitenflächen der entfernter zur Achse liegendet/ Platten können dabei nach einwärts hin aufeinander zu verlaufen.

Vorteilhaft werden die Seitenflächen der radial einwärts liegenden Platten ineinandergreifen, wenn die Einsätze der Dichtungseinheit maximal radial einwärts verschoben werden.

Dabei können ab-.r auch die Seitenflächen der radial einwärts liegenden Platten sich um die Achse herum überlappen, wenn die Einsätze der Dichtungseinheit maximal radial einwärts verschoben werden.