DE2740791C2

DE2740791C2 - Ringförmiger Ausblaspreventer

Info

Publication number: DE2740791C2
Application number: DE2740791A
Authority: DE
Inventors: Herbert Houston Tex. Allen
Original assignee: Cameron Iron Works Inc Houston Tex; Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1986-07-03
Also published as: MY8100248A; MX145055A; GB1566592A; CA1073810A; AR225595A1; NO152347C; JPS5953433B2; US4099699A; JPS5334115A; DE2740791A1; FR2364324B1; FR2364324A1; NO152347B; NO773117L

Description

Die Erfindung betrifft einen ringförmigen Ausblaspreventer entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Ausblaspreventer ist aus der US-PS 09 836 bekannt. Dieser weist eine ringförmige Dichtungspackung auf, die von einem äußeren Ring umgeben ist. Der äußere Ring kann von einem ringförmigen Kolben in axialer Richtung zusammengepreßt werden, so daß die Packung radial nach innen zusammengepreßt wird und sich entweder gegen einen Rohrstrang abdichtend anlegt oder in sich abdichtend verschließbar ist. 'Jm sicherzustellen, daß die Packung wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt und den Durchgang durch den Preventer unbehindert freigibt, muß die gesamte Dichtung eine hohe Rückstellkraft haben, die beim Zusammenpressen überwunden werden muß. Das auf den Kolben wirkende Arbeitsfluid muß daher mit hohem Druck beaufschlagt werden, der auch im abgedichteten Zustand aufrechterhalten werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ausblaspreventer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Druck, mit dem das Arbeitsfluid beaufschlagt werden muß, möglichst gering ist und im abgedichteten Zustand nicht aufrechterhalten werden muß.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgcstaltun-

gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung wird erreicht, daß die Wirkung des Arbeitsfluids auf den Kolben und damit die Dichtungspackung zusätzlich durch den Druck eines durch die Axialbohrung des Preventers aufströmenden Fluids unterstützt wird. Da dieser Druck ständig zur Verfügung steht, kann er ausgenutzt werden, um die Packung im abgedichteten Zustand zu halten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. i bis 3 beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt des Ausblaspreventers der Erfindung in expandierter Lage der Packung,

F i g. IA einen Schnitt längs der Linie IA-M in F i g. 1,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt des Preventers, bei dem die Packung gegen einen durch die Axialbohrung des Preventers verlaufenden Rohrstrang abdichtend anliegt,

F i g. 2A einen Schnitt längs der Linie 2A-2A in F i g. 1,

F i g. 3 einen Vertikalschnitt des Preventers mit in sich abdichtender Packung, und

F i g. 3A einen Schnitt längs der Linie 3A-3A rfi F i g. 3.

In der Zeichnung ist der Preventer in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnet und weist ein Gehäuse 21 mit einer Bohrung 22 auf, die sich senkrecht durch das Gehäuse hindurcherstreckt Geeignete Vorrichtungen am unteren Ende 23 des Gehäuses dienen zum dichten Anschließen des Gehäuses an einem unteren Bohrkopf, während an dem oberen Ende 24 des Gehäuses Vorrichtungen zum dichten Anschließen an einem oberen Bohrkopf vorgesehen sind. Wenn der Preventer 20 auf diese Weise in einem Bohrkopf installiert ist, ist seine Bohrung 22 mit den Bohrungen der anderen Bohrköpfe fluchtend ausgerichtet und damit auch mit der Bohrung des Bohrloches unter ihm.

Das Gehäuse 21 besteht aus einem unteren in etwa schalenförmigen Körper 25 und einem oberen schalenförmigen Körper 26, der, wenn er an dem unteren Körper mittels Schrauben 27 befestigt wird, um die Bohrung 22 eine ringförmige Aussparung 28 bildet Das obere Ende 22A der Bohrung 22 ist in dem Körper 26 ausgebildet, während das untere Ende 22f? der Bohrung sich in dem unteren Körper 25 befindet. Das obere Ende 28A der Aussparung 28 befindet sich in dem unteren Ende des oberen Körpers 26, während das untere Ende 2SB der Aussparung sich auf einem nach oben gerichteten Absatz des unteren Körpers 25 befindet, und die Außenseite 28C der Aussparung auf der Innenseite der nach oben ragenden Wand des unteren Körpers liegt. Ein Verbindungsteil 29 ist auf dem unteren Ende der Aussparung 28 gelagert und mit Kanälen 30 versehen.

Eine Packung 31 befindet sich innerhalb der Aussparung 28 und weist einen Ringkörper 32 aus elastischem Material auf, der oben und unten in einer Führung sitzt, die von dem oberen Ende 2SA der Aussparung und der oberen Brückenoberfläche 29/4 gebildet wird, so daß er sich zwischen einer ausgedehnten oder expandierten Lage, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und zusammengezogenen Lagen, wie sie in F i g. 2 und 3 zu sehen sind, verschieben kann. In der ausgedehnten Lage des Ringkörpers bildet sein innerer Umfang 33 im wesentlichen eine Fortsetzung der Durchgangsbohrung 22 des Gehäuses. Wenn der Ringkörper zusammengezogen oder verengt ist, kann seine innere Umfangsfläche sich gegen eine Rohrleitung P innerhalb der Bohrlochbohrung abdichten, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, oder kann eine Abdichtung in sich selbst bewirken, wie dies in Fig.3 dargestellt ist

Die Packung 31 weist außerdem starre Einsätze 34 auf, die in dem Ringkörper 32 eingebettet sind. Jeder Einsatz weist eine senkrechte Rippe 35 auf, die an ihren Enden mit Flanschen 36 und 37 versehen sind, welche auf den oberen und unteren Seiten der ausgesparten Führung gleiten, wenn sich die Packung zwischen der ausgedehnten und der zusammengezogenen Lage bewegt Die in radialer Richtung äußeren Enden der Flansehe enden innerhalb des Außendurchmessers des Ringkörpers, so daß dieser eine ringförmige Oberseite erhält, die mit dem oberen Ende 28/4 der Aussparung in dichtender Berührung steht
Wie aus den F i g. 1A, 2A und 3A hervorgeht besitzen die Flansche 36 und 37 an den entgegengesetzten Enden der starren Einsätze eine modifizierte Dreieckform und sind so angeordnet daß sie Seite an Seite in gleitender Berührung stehen, wodurch sie veranlaßt werden, aus der in Fi g. IA gezeigten Stellung in die in den F i g. 2A und 3A gezeigten Stellungen zu schwenken.

Ein äußerer Ringkörper 38 aus el?."Jschem Material umgibt den Packüngsringkörper innerhalb der Aussparung 28, wobei sein Innenumfang sich eng um den Außenumfang des Packungsringkörpers schließt Wenn der äußere Ringkörper sich in einem entspannten Zustand befindet, dann ist sein Innenumfang ausgedehnt so daß die Packung ihre ausgedehnte Lage einnehmen kann. Wenn jedoch der äußere Ringkörper in Längsrichtung zusammengepreßt wird, wie dies in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, wird sein Innenumfang so verengt, daß der Packungsringkörper in die eingeschnürte Lage bewegt wird. Wenn dann der Druck in Längsrichtung reduziert wird, so daß sich der Innenumfang des äußeren Ringkörpers ausdehnen kann, kann sich die Packung frei in ihre expandierte Lage zurückbewegen. Der äußere Ringkörper besteht vorzugsweise aus elastischem Materia! mit einem Elastizitätsmodul, der unter demjenigen des Packungsringkörpers liegt, wodurch er sich leichter zusammenpressen läßt

Eine Hülse 39 umgibt dicht den Außenumfang des äußeren Ringkörpers 38 und legt sich relativ eng an die Außenseite 28C der Aussparung 28 an. Ein Ring 40 erstreckt sich in radialer Richtung von dem unteren Ende der Hülse nach innen und weist eine Obersfcite 42 auf, die die untere Stirnfläche 41 des äußeren Ringkörpers 38 berührt. Damit erstreckt sich diese Oberfläche in radialer Richtung im wesentlichen zusammen mit der stirnseitigen Oberfläche des äußeren Ringkörpers in seinem entspannten Zustand. Die untere stirnseitige Oberfläche des äußeren Ringkörpers und die obere Oberfläche des Ringes sind konisch geformt und erstrecken sich von ihrem Außenumfang zu ihrem Innenumfang in Abwärtsrichtung und nach innen zu, so daß der äußere Ringkörper nach innen gegen den Packungsringkörper gepreßt wird, wenn der äußere Ringkörper in Längsrichtung zusammengedrückt wird, um dadurch seinen Innenumfang zu verformen.

Das obere Ende des äußeren Ringkörpers 38 erstreckt sich in waagrechter Richtung in derselben Ebene wie das obere Ende der Packung und berührt somit das obere Ende 28/4 der Aussparung, Die unteren Enden des Rings und des äußeren Ringkörpers sitzen in einem Ringraum in der Aussparung radial außerhalb der Brükke 29 und damit tiefer als die Unterseite des Aussparungsdurchgangs. Wenn somit der äußere Ringkörper in die in den F i g. 2 und 3 gezeigten Stellungen gebracht wird, bleibt sein innerer Umfang mit der ganzen senkrechten Länge des äußeren Umfangs des Packungsrings

32 in Berührung.

Der Ring 40 wird mit Hilfe eines ringförmigen Kolbens 43, der mit dem oberen Ende der Hülse 39 verbunden und in einem Zylinder 44 im Gehäuse 21 hin- und herbeweglich ist, angehoben, um den äußeren Ringkörper in Längsrichtung zusammenzupressen. Das obere Ende der Hülse 39 ist in einem ringförmigen Durchgang 47 im Gehäuse abgedichtet gleitend gelagert, der den Zylinder mit der Aussparung 28 verbindet. Das antreibende Strömungsmittel innerhalb des Zylinders ist von ■dem Bohrlochdruck in der Aussparung 28 durch Dichtungen 55, 56, 57 und 58 isoliert, die in Nuten in dem Durchgang getragen werden und mit der Hülse in abdichtender Berührung stehen.

Der untere Körper 25 hat an seinem oberen Ende einen mit einer Gegenbohrung versehenen Abschnitt 50, während der obere Körper 26 auf seiner Unterseite einen einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 49 besitzt, der genau in den Abschnitt 50 hineinpaßt Der obere Körper 26 weist einen noch mehr reduzierten Durchmesserabschnitt 51 auf, der eine Außenumfangswand 45 besitzt, die sich in eine Innenumfangswand 46 einer nach oben gerichteten Fortsetzung der Außenwand 28Cder Aussparung 28 nach unten zu hineinerstreckt und von der Innenumfangswand 46 mit Abstand getrennt ist, so daß ein Durchgang 47 für die H ülse 39 zwischen den beiden Umfangswänden gebildet wird. Der Zylinder 44 ist zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Körper 26 und 25 des Preventergehäuses ausgebildet, und ein Dichtungsring 49a, der von dem Abschnitt 49 getragen wird, steht mit dem Abschnitt 50 in Dichtungsberührung, um dadurch das obere Ende des Gehäuses dicht zu verschließen.

Ein Dichtungsring 54 sitzt auf dem Kolben 43, und die Durchgänge 59 und 60 benutzen den Durchgang 47 zwisehen den Dichtungen 55 und 56 und den Dichtungen 57 und 58, um dadurch eine Leckage aus der Aussparung 28 in den Zylinder 44 hinein zu verhindern. Ein Kanal 61 erstreckt sich durch den oberen Körper 26 bis zum oberen Ende des Zylinders, während ein Kanal 62 durch den unteren Körper 25 zu dem unteren Ende verläuft. Auf diese Weise läßt sich unter Druck stehendes, antreibendes Strömungsmittel den oberen und unteren Enden des Kolbens zuführen oder aus diesen Enden abführen, um die Hin- und Herbewegung des Kolbens und damit das Anheben und Absenken der Hülse 39 zu steuern.

Der Bohrlochdruck unterhalb des Ringkörpers hat über die Kanäle 30 des Verbindungsteils 39 Zugang zu der Aussparung hinter der Packung, um dadurch mitzuhelfen, diese mit der Rohrleitung in dichter Berührung zu halten. Der Bohrlochdruck wirkt außerdem über der Querschnittsfläche der Hülse 39 des Kolbens 43, wodurch eine nach oben gerichtete Kraft erzeugt wird, die ebenfalls den Kolben und damit den Ring 40 in eine die Packung zusammenpressende Aufwärtsrichtung preßt. Somit wird die Packung nicht nur durch die von der Betriebsflüssigkeit, die durch den Durchgang 62 zugeführt wird, ausgehende Kraft dazu gebracht, mit der Rohrleitung P in Berührung zu treten, sondern auch durch die zusätzliche Kraft, die von dem Bohrlochströmungsmittel herrührt und auf die Packung und den Kolben einwirkt

Wenn der obere Körper 26 von dem unteren Körper 25 entfernt wird, wird nicht nur der Packungsring zugänglich und der äußere Ringkörper 38, sondern auch der Kolben, die Hülse und der Ring 40 des Betätigungssystems. Der obere Körper weist äußere und innere Abschnitte 26A und 26.8 auf, die bei 65 miteinander in Gewindeeingriff stehen, und der Außenumfang des Körperabschnitts 26ß ist etwas größer als der Außenumfang der Packung 32. wenn diese sich in ihrer ausgedehnten Lage befindet. Somit kann der innere Abschnitt 26θallein entfernt werden, um dadurch einen Austausch und eine Reparatur der Packung 31 unabhängig von dem äußeren Ringkörper und dem Betätigungssystem zu ermöglichen.

Die inneren und äußeren oberen Körperabschnitte sind durch einen Dichtungsring 67 gegeneinander abgedichtet. Dieser Dichtungsring wird von einem Haltering 69 an Ort und Stelle gehalten, der mit dem inneren Abschnitt 26.S durch Schrauben 70 verbunden ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ringförmiger Ausblaspreventer, mit einem Gehäuse, das eine durchgehende Axialbohrung und eine von dieser ausgehende ringförmige seitliche Aussparung aufweist, mit einer Packung, die aus einem elastischen Ringkörper besteht, der in der seitlichen Aussparung angeordnet und zwischen einer radial ausgedehnten Stellung, in der die Axialbohrung des to Gehäuses offengehalten ist sowie einer radial zusammengedrückten Stellung verschieblich ist, in der der elastische Ringkörper gegen einen durch die Axialbohrung des Gehäuses verlaufenden Rohrstrang abdichtend anlegbar bzw. die axiale Innen- ts. bohrung des elastischen Ringkörpers in sich abdichtend verschließbar ist, und mit einem weiteren elastischen Ringkörper, der die in der seitlichen Aussparung der Axialbohrung angeordnete Packung umschließt und mittels dessen diese aus der ausgedehnten in die zusammengedrückte Stellung durch Verengung des Innenumfangs des äu&eren Ringkörpers überführbar ist, wobei im Gehäuse ein Zylinderraum ausgebildet ist, in dem wenigstens ein Kolben angeordnet ist, der durch ein Arbeitsfluid beweglich und der mit einem ringförmigen Teil verbunden ist, das eine radiale Fläche aufweist die einenends gegen eine radiale Fläche des äußeren Ringkörpers andrückbar ist dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolben (43) aufnehmende Zylinderraum (44) über einen axialen Durchgang (47) mit der seitlichen Aussparung (28) in der Axialbohrung (22) des Gehäuses (21) verbunden ist durch den abgedichtet ein Verbindungselement (35) geführt ist das den Kolben (43) mit einem einene.nds axial gegen den äußeren elastischen Ringkörper (38) andrückbaren ringförmigen Teil (40) verbindet, und daß die Axialbohrung (22) des Gehäuses (2t) unterhalb der Innenpackung (31) mit der axial vom äußeren elastischen Ringkörper (38) abgewandten Fläche des ringförmigen Teils (40) in Strömungsmittelverbindung steht, wobei der Druck eines durch die Axialbohrung (22) des Gehäuses (21) aufströmenden Fluids zusätzlich zum Druck des den Kolben (43) beaufschlagenden Arbeitsfluids zur axialen Verdichtung des äußeren elastischen Ringkörpers (28) und zur damit verbundenen radialen Einwärtsbewegung der Innenpakkung (31) sowie zu deren Manifestierung in der radial zusammengedrückten Stellung ausnutzbar ist.

2. Ausblaspreventer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (61, 62) zur Zufuhr und Abfuhr von Arbeitsfluid in den bzw. aus dem Zylinderraum beidseitig des Kolbens (43).

3. Ausblaspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (40) tiefer angeordnet ist als der Kolben (43).

4. Ausblaspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (40) unter dem äußeren Ringkörper (38) sitzt.

5. Ausblaspreventer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (43) höher liegt als das ringförmige Teil (40).

6. Ausblaspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (44), der Kolben (43), der axiale Durchgang (47) und das Verbindungselement ringförmig ausgebildet sind.

7. Ausblaspreventer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement eine Hülse (39) ist die den äußeren Ringkörper (38) umgibt und daß sich das ringförmige Teil (40) von dieser Hülse (39) aus in radialer Richtung nach innen erstreckt

8. Ausblaspreventer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß eine ringförmige Dichtung (55,56, 57,38) vorhanden ist die von dem Gehäuse (21) an dem Innenumfang und Außenumfang des ringförmigen axialen Durchgangs (47) getragen und so angeordnet ist daß sie die Hülse (39) in im wesentlichen derselben waagerechten Ebene abdichtet

9. Ausblaspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das elastische Material des äußeren Ringkörpers (38) einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat als ihn das elastische Material des Packungsringkörpers (31) besitzt

10. Ausblaspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß sich das ringförmige Teil (40) unterhalb des äußeren Ringkörpers (38) befindet daß die Aussparung (28) mit einer Führungsbahn versehen ist die obere und untere Seiten (28/4, 29.4^ aufweist zwischen denen die Packung (31) radial verschiebbar ist sowie einen äußeren Ringraum (28Q, der sich tiefer erstreckt als die untere Seite (29.AJ der Führungsbahn, und daß die unteren Enden des ringförmigen Teils (40) und des äußeren Ringkörpers (28) innerhalb des Ringraums (28Q liegen, wenn sich die Packung (31) in der ausgedehnten Lage befindet wobei bei einer Aufwärtsbewegung des ringförmigen Teils (40) der äußere Ringkörper (38) mit dem gesamten Außenumfang der Packung (31) in Berührung haltbar ist

11. Ausblaspreventer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das eine Ende des äußeren Ringkörpers (38) und die Oberfläche des ringförmigen Teils (40), die gegen dieses Ende anliegt, konisch geformt sind.