DE2920165A1

DE2920165A1 - Vorrichtung zum abdichten zylindrischer rohre u.dgl.

Info

Publication number: DE2920165A1
Application number: DE19792920165
Authority: DE
Inventors: Lloyd Carter Knox; Steven George Streich; Bobby Lee Sullaway
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1979-11-22
Also published as: AU4443979A; BR7900674A; CA1100865A; GB2021229B; US4184515A; NO791634L; IT1111220B; IT7921603A0; NL7900086A; GB2021229A

Description

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Betr.: H 509/Sch/Bs - Anmelder: Halliburton Company-Drawer 1431

Duncan, Oklahoma 73533 U. S. A.

Vorrichtung zum Abdichten zylindrischer Rohre und dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten vertikaler zylindrischer Rohre und dergleichen und insbesondere der Führungsrohre für die Plattform einer Bohrinsel (Offshore-Plattform). Diese Führungsrohre erstrecken sich beim Errichten der Plattform von ihrer Oberseite bis zu ihrem Boden, durch den die verschiedenen Bohrlöcher gebohrt werden. Um während des Errichtens der Plattform einen zusätzlichen hydrostatischen Auftrieb zu erhalten, wird das Innere eines jeden Führungsrohres abgedichtet, damit kein Wasser eindringen kann.

Zum Abdichten dieser Führungsrohre wurde bisher eine Stahlschale verwendet, die in ein zylindrisches Gehäuse von gleichem Durchmesser wie das Führungsrohr eingesetzt und mit diesem verschweißt wird. Die Stahlscheibe ist in dem zylindrischen Gehäuse mittels eines elastischen Formteils gehalten, in dem ein Zugseil spiralförmig aufgewickelt ist, mit dem die Stahlschale vom oberen Ende des Führungsrohres aus hochgezogen werden kann. Hierbei wird das elastomere Formteil allmählich aufgerissen, wodurch die Stahlschale in dem Führungsrohr freigelegt wird und aus diesem ausgebaut werden kann. Eine solche Abdichtungsvorrichtung kann zwar

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leicht hergestellt und eingebaut werden, ist aber nur einmal verwendungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdichtungsvorrichtung zum Unterschied von dieser bekannten Ausführung so auszubilden, daß sie in einem Führungsrohr mehrmals verwendet werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Abdichtungsvorrichtung im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem zentralen Abdichtungselement und gegebenenfalls aus Mitteln zum Druckausgleich besteht. Eine solche Abdichtungsvorrichtung kann durch Ersetzen einfacher Aufbrauchteile ohne Schwierigkeiten wiederholt verwendet werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert werden, in der zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind.

Es zeigen

Figur 1 den Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer in einem Teil eines Führungsrohres eingebauten Abdichtungsvorrichtung,

Figur 2 die Ausführungsform der Figur 1 im ausgebauten Zustand,

Figur 3 den Längsschnitt einer anderen

Ausführungsform der Abdichtungs-

vorrichtung im eingebauten Zu-

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stand,

Figur 4 die Ausführungsform der Figur 3 im ausgebauten Zustand.

In der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 besteht die Abdichtungsvorrichtung aus einem zylindrischen Gehäuse 11, einem zentralen Absperrelement 12 und einem Druckausgleichsorgan 13. Das zylindrische Gehäuse 11 besteht aus einem zylindrischen Teil 14 mit einer ersten abgeschrägten Ringfläche 15, einer ersten zylindrischen Innenfläche 16, einer zweiten * abgeschrägten Ringfläche 17» einer zweiten zylindrischen Innenfläche 18 und einer zylindrischen Außenfläche 19. ·

In der zylindrischen Außenfläche 19 sind mehrere Gewindebohrungen 20 angebracht, die das zylindrische Gehäuse 11 durchsetzen und an der zweiten zylindrischen Fläche 18 enden. Das untere Ende 21 des zylindrischen Gehäuses 11 liegt an dem Ende eines Teiles eines Führungsrohres 2 an.und ist mit diesem in geeigneter Weise, z. B. durch Verschweißen, verbunden. Das obere abgeschrägte Ende 22 des zylindrischen Gehäuses 11 liegt an dem unteren Ende eines anderen vertikalen Führungsrohres -1 an· und ist mit diesem ebenfalls z. B. durch Verschweißen verbunden. Das Führungsrohr hat einen größeren Innendurchmesser als das Führungsrohr 2. Die Abdichtungsvorrichtung 10 sollte beim Einbau mit der abgeschrägten Endfläche 22 seines zylindrischen Gehäuseteils 11 stets an dem Führungsrohr von größerem Durchmesser anliegen', um dadurch einen leichten Ausbau zu ermöglichen. Das zentrale Absperrelement 12 besteht aus einer kreisförmigen Ab-

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ORIGINAL INSPECTED

sperrscheibe 23, einem ringförmigen Vandteil 24, einem zylindrischen Teil 25, einer Schraubkappe 26 und einem Verstärkungsglied 27.

Die Absperrscheibe 23 hat einen kleineren Durchmesser als die zweite innere Ringfläche 18 des zylindrischen Gehäuseteils 11 und weist eine zentrische Gewindebohrung 28 auf, in die das mit Außengewinde versehene untere Ende 29 des zylindrischen Teils 25 eingreift, mit dem die Absperrscheibe 23 verschweißt ist, Die Absperrscheibe 23 ist mit dem ringförmigen Wandteil 24 verschweißt, in dem mehrere Sacklöcher 30 zur Aufnahme von Scherstiften 36 angebracht sind. Ferner sind in dem ringförmigen Wandteil 24 Dichtungsnuten 31 mit Dichtungen 32 und Dichtungsnuten 33 mit Dichtungen 34 angebracht. Die obere Ringfläche des Wandteils 24 ist abgeschrägt, damit das zentrale Absperrelement 12 durch das Führungsrohr 1 hochgezogen werden kann, während die untere Ringfläche 37 des Wandteils 24 an der Absperrscheibe 2 3 anliegt.

Die in die Dichtungsnuten 31 und 33 eingesetzen Dichtungen 32 und 34 haben einen beliebigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt und bestehen aus elastomeren Material. Anstelle, der Gewindebohrungen 30 kann das Wandteil 24 zur Aufnahme des Scherstiftes 36 eine fortlaufende ringförmige Ausnehmung oder eine Mehrzahl von Gewindebohrungen aufweisen.

Das ringförmige Wandteil 24 ist durch mehrere Verstärkungsglieder 27 verstärkt, deren unteres Ende mit der Innenseite 38 des Wandteiles 24 verschweißt ist, während ihr oberes Ende 39 an dem zylindrischen

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Teil 25 befestigt ist. Die Verstärkungsglieder 27 können an dem Wandteil 24 und zylindrischen Teil 25 auch auf jede andere geeignete Weise befestigt werden.und beliebigen Querschnitt haben, z. B. einen kreisförmigen, rechteckigen, quadratischen oder ähnlichen Querschnitt.

Das zylindrische Teil 25 hat ein mit Gewinde versehenes unteres Ende 29, das in die Gewindebohrun— gen 28 der Absperrscheibe 23 eingeschraubt ist, während sein oberes Ende 40 in die Schraubkappe 26 geschraubt und von mehreren Löchern 41 durchsetzt ist. Am unteren Ende sind eine Gewindebohrung 42 sowie zylindrische Bohrungen 43 und 44 vorgesehen.

Die Schraubkappe 26 hat eine Gewindebohrung 45 zur Aufnahme des mit Gewinde versehenen oberen Endes 40 des zylindrischen Teils 25» sowie eine zylindrische Bohrung 46 zur Aufnahme des oberen Endes der zylindrischen Stange 47 des Druckausgleichselements 13, das aus einem Hülsenteil 48, einem Dichtungsteil 49 und der zylindrischen Stange 47 besteht, deren unteres Ende 50 mit dem Dichtungsteil 49 verschraubt ist, während das andere Ende 51 mit einer Hängeöse 52 versehen ist. . -

Das Hülsenteil 48 hat eine erste zylindrische Außenfläche 53, eine mit Gewinde versehene Außenfläche 54, die in die Gewindebohrung 42 des zylindrischen Teils 25 eingeschraubt ist und den HUlsenteil 48 hierin festhält, sowie eine zweite zylindrische Außenfläche 55 mit Dichtungsnuten 56 und Dichtungen 57, eine dritte zylindrische Außenfläche 58 mit mehreren Ge-

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windebohrungen 59 zur Aufnahme von mit Gewinde versehenen Scherstiften 60 sowie eine erste abgeschrägte ringförmige Innenfläche 61, eine Bohrung und eine zweite abgeschrägte ringförmige Innenfläche 63. In die Bohrung 62 des Hülsenteils 48 ist das Dichtungselement 49 eingesetzt, das eine Außenfläche 64 mit Dichtungsnuten 65 zur Aufnahme von Dichtungen 66 und eine größere Anzahl von Sacklöchern 67, die einen Teil der Scherstifte 60 aufnehmen und eine Gewindebohrung 68 aufweisen, in die das untere Ende 69 der Stange 47 eingeschraubt ist, deren Mittelteil 70 die Bohrung 46 der Schraubkappe 26 durchsetzt und mit ihrem oberen Ende 51 in die Gewindebohrung 71 der Hängeöse eingreift, deren öffnung 72 ein nicht gezeigtes Hubmittel, z. B. ein Seil aufnimmt.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist das zylindrische Gehäuseteil 11 der Abdichtungsvorrichtung 10 mit den vertikalen Führungsrohren 1 und 2 verschweißt. Das Absperrelement 12 ist in dem zylindrischen Gehäuseteil 11 durch die in die Sacklöcher 30 des·ringförmigen Wandteils 24 eingreifenden Scherstifte 36 gehalten. Die in die Dichtungsnuten 31 und 32 eingesetzen Dichtungen 32 und 34 dichten die zylindrische Innenfläche 18 des Gehäuses 11 ab.

In gleicher Weise ist das Druckausgleichselement 13 in dem zentralen Absperrelement 12 durch das Hülsenteil 48 gehalten, dessen mit Gewinde versehene Außenfläche 54 in die Gewindebohrung 42 des zylindrischen Teils 25 eingreift, während das Dichtungsteil 49 in dem Hülsenteil 48 durch die Scherstifte 60 gehalten ist, die in die Gewindebohrungen '59 des Hülsenteils

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eingeschraubt sind, so daß deren Dichtungen 57 die erste Bohrung 43 des zylindrischen Teils 25 und das Dichtungsteil 49 mittels der Dichtungen 60 die Bohrungen 62 des Hülsenteils 48 abdichten.

In Figur 2 ist die aus den Führungsrohren 1 und 2 ausgebaute Abdichtungsvorrichtung 10 dargestellt. Zum Ausbau des zylindrischen Absperrelements 12 aus dem zylindrischen Gehäuse 11 wird auf die Hängeöse 52 eine Zugkraft ausgeübt, wodurch die von dem Hülsenteile 48 in den Dichtungsteil 49 ragenden Scherstifte 60 abgeschert werden. Da die Dichtung 66 des Dichtungsteils 49 nicht langer in die Bohrung 62 des Hülsenteils 48 eingreift, kann Flüssigkeit durch diese Bohrung 62 in die zweite zylindrische Bohrung des zylindrischen Teils 25 und aus deren Löcher 41 austreten. Wenn der Flüssigkeitsdruck über das Absperrelement 12 ausgeglichen ist, werden die sich vom zylindrischen Gehäuse 11 in das ringförmige Wandteil 24 erstreckenden Scherstifte 36 durch Hochziehen der Hängeöse 52 abgeschert..Hierauf wird das Absperrelement 12 von dem zylindrischen Gehäuseteil 11 durch weiteres Hochziehen der Hängeöse 52 entfernt, wobei auch das Absperrelement 12 von den Führungsrohren getrennt wird.. -

Falls das Absperrelement 12 während des Ausbaus in dem Führungsrohr 1 steckenbleiben sollte, wird die auf die Hängeöse 52 ausgeübte Zugkraft gelockert und mehrfach wiederholt , wodurch das Dichtungsteil 49 gegen die Schraubkappe 26 schlägt und das Absperrelement 12 in dem Führungsrohr 1 freigelegt wird.

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In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Abdichtungsvorrichtung 110 zwischen den Führungsrohren 1 und 2 eingebaut und mit diesen beispielsweise verschweißt. Die Abdichtungsvorrichtung 110 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 11, einem mittleren Teil 112 und einem Durckausgleichsorgang 113. Das zylindrische Gehäuse 11 besteht in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 aus einem zylindrischen Teil 14 mit einer ersten abgeschrägten Ringfläche 15, einer ersten zylindrischen Innenfläche 16, einer zweiten abgeschrägten Ringfläche 17, einer zweiten zylindrischen Innenfläche 18 und einer äußeren Zylinderfläche 19.

Die zylindrische Außenfläche 19 enthält mehrere Gewindebohrungen 20, die an der zweiten zylindrischen Innenfläche 18 enden. Die untere Endfläche 21 des zylindrischen Gehäuses 11 liegt an dem Führungsrohr 2 und die obere abgeschrägte Endfläche 22 an dem Führungsrohr 1 an.

Es sei bemerkt, daß das Führungsrohr 1 einen größeren Innendurchmesser hat als das Führungsrohr 2. Die Abdichtungsvorrichtung 110 sollte stets so eingebaut werden, daß die obere abgeschrägte Ringfläche 22 des zylindrischen Gehäuseteils 11 auf dem Führungsrohr von größerem Innendurchmesser anliegt, um dadurch einen leichteren Ausbau der Abdichtungsvorrichtung 110 zu ermöglichen. Das mittlere Teil 112 besteht aus einer gepreßten Absperrscheibe 123, einem ringförmigen Wandteil 124, einem zylindrischen Teil 125· und mehreren Hubgliedern 126.

Die Absperrscheibe 123 besteht aus einem gepreßten, kreisförmigen Absperrteil Von kleinerem Durchmesser als die zweite zylindrische Innenfläche 18 des Endteils

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129 des zylindrischen Teils 125, das mit der Absperrscheibe 123 z. B. durch Verschweißen verbunden ist. £>_er Außenrand der Absperrscheibe 123 ist z. B. durch Verschweißen mit dem ringförmigen Wandteil 124 verbunden.

Das ringförmige Wandteil 124 besteht aus einem zylindrischen Teil mit mehreren Sacklöchern 130, die zur Aufnahme von in Gewindebohrung 20 eingeschraubten Scherstiften 136 dienen. Das Wandteil 124 ist ferner mit einer ersten ringförmigen Dichtungsnut 131 mit Dichtungsmitteln 132 sowie mit einer zweiten Dichtungsnut 133 mit Dichtungsmitteln 134 versehen. Diese Dichtungsmittel 132 und 134 haben beliebigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt und bestehen aus beliebigem elastomeren Material.

Obwohl das ringförmige Wandteil 124 zur Aufnahme der Scherstifte 136 mit mehreren Löchern 130 zur Aufnahme der Scherstifte 136 versehen ist, kann auch eine fortlaufende ringförmige Aufnehmung mit mehreren Gewindebohrungen zur Aufnahme der Scherstifte 136 vorgesehen sein.

Ein Endteil .129 des zylindrischen Teils 125 greift in eine Bohrung 128 der Absperrscheibe 123 ein, und das andere Ende in das Druckausgleichsorgan 123. Das zylindrische Teil 125 hat mehrere Gewindebohrungen 140 zur Aufnahme der mit Gewinde versehenen Scherstifte 141, die sich in das Druckausgleichsorgan 123 erstrecken und dieses in seiner Lage innerhalb des' zylindrischen Teils 125 halten.

Das Druckausgleichsorgan 11*3 enthält ein Absperrglied

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149 und eine zylindrische Stange 147, deren unteres Ende in das Absperrglied 149 eingeschraubt ist und deren oberes Ende 151 als Hängeöse mit einer Öffnung 142 ausgebildet ist. Das Absperrglied 149 hat eine Außenfläche 164 mit einer Dichtungsnut 165, in die ein Dichtungsmittel 166 eingesetzt ist, sowie mehrere Sacklöcher 167 zur Aufnahme eines'Teiles der Abscherstifte 141 und eine Gewindebohrung 168 zur Aufnahme des Gewindeendteils 169 der zylindrischen Stange 147.

Die in die Dichtungsnuten 165 eingesetzten Dichtungsmittel 165 bestehen vorzugsweise aus elastomeren O-Ringen.

Das Hubmittel 126 besteht aus einem zylindrischen Teil, dessen unteres Ende mit der Absperrscheibe verbunden ist und dessen oberes Ende eine Öffnung enthält, durch welche ein beliebiges Huborgan, z. B. ein Bügel 200 und Seil 201 gesteckt werden kann. Das Hubmittel 126 kann statt mit einem zylindrischen auch mit einem beliebigen anderen Querschnitt ausgebildet sein.

Wie aus Figur 3 -ersichtlich ist, ist das Absperrorgan 110 zwischen den Führungsrohren 1 und 2 durch Verschweißen des zylindrischen Gehäuseteils 11 eingebaut. Das mittlere Teil 112 ist in dem zylindrischen Gehäuse 11 durch die Scherstifte 136 gehalten, die in die Sacklöcher 130 des ringförmigen Wandteils 124 des mittleren Teils 112 eingesetzt sind. Die Dichtungsmittel 132 und 134 sind in den Dichtungsnuten 131 und 133 des ringförmigen Wandteils 124 angeordnet und

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greifen dichtend an der zweiten zylindrischen Innenfläche 18 des zylindrischen Gehäuseteils 11 an.

In gleicher Weise ist das Druckausgleichsorgan 113 in dem mittleren Teil 112 durch die Scherstifte 141 gehalten, .die in den Gewindebohrungen 140 des zylindrischen Teiles 125 eingeschraubt sind und in die Sacklöcher 167 des Absperrorgans 149 hineinragen. Die Dichtelemente 166 des Absperrorgans 149 greifen dichtend in die Bohrung 162 des zylindrischen Teiles 125 ein.

Aus Figur 4 ist ersichtlich, wie das Absperrorgan von den Führungsrohren 1 und 2 getrennt wird. Um das mittlere Teil 112 des Absperrorgans 110 von dem zylindrischen Gehäuse 11 zu trennen, wird eine Zugkraft auf die zylindrische Stange 147 ausgeübt, wodurch die von dem zylindrischen Teil 125 in das Absperrorgan 149 ragenden Stifte 141 abgeschert werden. Wenn diese abgeschert worden sind, kann sich die Absperrscheibe 149 nach oben aus dem zylindrischen Teil 145 heraus bewegen.

Da diese Absperrscheibe 149 nicht länger in das zylindrische Teil· 145·eingreift, kann Flüssigkeit durch die Bohrung 162 des zylindrischen Teils 125 fließen. Wenn der Flüssigkeitsdruck durch den mittleren Teil 112 des Absperrorgans ausgeglichen worden ist, wird auf die Hubglieder 126 eine Kraft ausgeübt, um die von dem zylindrischen Gehäuse 11 in dem ringförmigen Wandteil 124 eingreifenden Stifte 136 abzuscheren.

Nach Abscheren der Stifte 136 wird das mittlere Teil

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112 von dem zylindrischen Gehäuse 11 durch fortlaufendes Ausüben der Zugkraft auf die Hubglieder 126 getrennt, wodurch auch das mittlere Teil 112 des Absperrorgans 110 von dem Führungsrohr 1 getrennt wird.

Das untere Teil 12 und 112 des Absperrorgans 10 und 110 nach Trennung von dem Führungsrohr in anderen Führungsrohren verwendet werden, wozu in dem zylindrischen Gehäuse 11 lediglich die Scherstifte 36, 60 und 136, 141 ersetzt werden, um das Absperrorgan 10 und 110 in dem zylindrischen Gehäuse 11 und Absperrteilen 49 und 149 in dem mittleren Teil 12 und 112 zu halten.

Das Druckausgleichsorgan 13 und 113 kann, falls gewünscht, aus dem Absperrorgan 10 und 110 ausgelassen werden. In diesem Falle ist es notwendig, die Führungsrohre mit Flüssigkeit anzufüllen, bevor versucht wird, entweder das Absperrorgan 10 oder 110 auszubauen, um den hohen hydrostatischen Auftrieb zu verhindern, der durch die in dem Führungsrohr befindliche Flüssigkeit auf das Absperrorgan ausgeübt wird.

- Patentansprüche -

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

"Π Vorrichtung zum Abdichten eines zylindrischen Rohres gegen das Eindringen einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rohr (1, 2) ein zylindrisches Gehäuseteil (11) befestigt ist, mit dem ein mittleres abdichtendes Teil (12, 112) mittels zerstörbarer Elemente, insbesondere Abscherstifte (36, 136) lösbar verbunden ist.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuseteil (11) ein Druckausgleichsorgang (13, 113) angeordnet ist, das den Druck einer durch das mittlere Gehäuseteil (11, 112) strömenden Flüssigkeit vor dessen Entfernung von dem zylindrischen Gehäuseteil {11) ausgleicht, um eine Flüssigkeitsströmung durch das Rohr (1, 2) zu ermöglichen.
3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mittleren Teil (12, 112) ein mit einer zentralen Öffnung (28, 128) versehenes kreisförmiges Absperrelement (23, 123) angeordnet ist, an dessen Aüßenrand ein ringförmiges Wandteil (24, 124) befestigt ist, dessen Außenfläche mit Sacklöchern (30, 130) zur Aufnahme der in das zylindrische Gehäuseteil (11) eingreifenden Scherstifte (36, 136) sowie mit Dichtungsmitteln (32, 34, 132, 134) zur Abdichtung gegen die Innenfläche des zylindrischen Gehäuseteils (11) versehen ist, dessen hohles Mittelteil (25, 125) an dem Rand der Öffnung (28, 128) des Absperrelements (23, 123) befestigt ist.

-H-

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4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Druckausgleichsorgan (13, 113) ein Zugorgan (47, 147) angreift, durch das des nach Zerstörung der Abscher-stifte (36, 136) von dem Absperrelement (23) lösbar ist.
5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsorgang (13, 113) in dem mittleren hülsenförmig ausgebildeten Teil (25, 125) durch zerstörbare Elemente, insbesondere Scherstifte (41 ι 141) gehalten und durch Dichtungsmittel (66, 166) gegen dieses abgedichtet ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungselement (23, 123) an seiner ringförmigen Außenfläche (64) mit Ausnehmungen (65, 67) zur Aufnahme der Abscherrstifte (36, 136) versehen ist.
7) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsvorrichtung (10, 110) zwischen zwei vertikalen Führungsrohren (1, 2) der Plattform einer Bohrinsel angeordnet und mit diesen fest, insbesondere durch verschweißen, verbunden ist. -

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