DE3245926C2

DE3245926C2 - Ringförmiger Ausbruchspreventer und ringförmige Packung für Ausbruchspreventer

Info

Publication number: DE3245926C2
Application number: DE3245926A
Authority: DE
Inventors: Richard Mark 77084 Houston Tex. Church jun.; Bolie Calvin 77018 Houston Tex. Williams III
Original assignee: Cameron Iron Works Inc Houston Tex; Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1982-12-11
Publication date: 1986-11-27
Also published as: GB2112432B; GB2112432A; ATA464682A; DE3245926A1; CH650321A5; JPH0317999B2; NO824387L; NL8204567A; AR248173A1; NO164119C; FR2519111A1; US4460151A; FR2519111B1; MX156725A; AT382427B; AU9062082A; NO164119B; JPS58146693A; NZ202380A; AU551296B2

Abstract

Ein ringförmiger Ausbruchspreventer (10) weist ein Gehäuse (12) mit einer vertikalen Bohrung (13), eine Packung (20) innerhalb des Gehäuses (12) mit einem elastischen Ring (42) sowie eine Serie von irisblendenartigen, oberen Einlagen (44) und unteren Einlagen (46) aus Metall auf, die dazu dienen, die Auflage für den Ring (42) zu vergrößern, wenn dieser axial verformt wird und sich radial ausdehnt, um die vertikale Bohrung (13) abzusperren. Ein Stützring (52) im Ring (42) unter den Außenenden der irisblendenartigen, oberen Einlagen (44) aus Metall dient als Stütze gegen eine Aufwärtsbewegung der Innenenden der oberen Einlagen (44) beim Schließen des Ringes (42). Ein kreisförmiger Kolben (14), der innerhalb des Gehäuses (12) bewegbar ist, übt eine axiale Deformationskraft auf die Packung (20) aus, um sie in die geschlossene Lage zu bringen und die Bohrung (13) abzudichten.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen Ausbruchspreventer mit einem Gehäuse mit einer axialen Durchgangsbohrung und einer diese umgebenden Packungskammer, in der eine ringförmige Packung angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zur axialen Kompression der Packung, wobei die Packung einen elastischen Ring aufweist, der zumindest an seiner oberen, radial verlaufenden Ringfläche eine Gruppe von kreisförmig angeordneten, starren Einlagen trägt, die aus flachen, im wesentlichen dreieckförmigen und aneinander anliegenden Körpern bestehen, sowie auf eine ringförmige Packung für einen solchen Ausbruchspreventer.

Ein bekannter Ausbruchspreventer dieser Art (z. B. US-PS 28 12 197) enthält eine Packung mit einem elastischen Ring und an dessen Ober- und Unterseite angeordneten Einlagen, die in der Draufsicht dreieckförmig sind. Die Einlagen sind über starre Gelenkarme mit einem in die äußere Fläche des elastischen Ringes eingelagerten Buchsenteil verbunden. Beim Verlagern eines ringförmigen Kolbens in axialer Richtung wird auf die unteren Einlagen Druck ausgeübt, und dadurch werden diese unteren Einlagen verschwenkt und eine Verformung des elastischen Rings bewirkt, wobei über die Gelenkarme auch die oberen Einlagen in die Schließstellung verschwenkt werden.

Dieser bekannte Aufbau ist verhältnismäßig kompliziert, da er die Anlenkung der Einlagen an Gelenkarmen vorsieht, und darüber hinaus ist der erreichbare radiale Hub der Einlagen verhältnismäßig gering.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen ringförmigen Ausbruchspreventer bzw. eine Packung für einen solchen Ausbruchspreventer dahingehend iu verbessern, daß sich hei einfachem Aufbau ein größerer radialer Hub der Einlagen sowie eine stabile Halterung des elastischen Ringes ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ausbruchspreventer der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Einlagen irisblendenartig und in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der Durchgangsbohrung angeordnet sind, daß am radial inneren Ende jeder Einlage ein in Eingriff mit dem Ring stehender, sich axial erstreckender Steg vorgesehen ist und daß in die obere, radial verlaufende Ringfläche des Rings auf dessen radial außen liegender Seite ein die Einlagen abstützender Stützring eingebettet ist, wobei vorzugsweise auch an der unteren, radial verlaufenden Ringfläche des elastischen Ringes Einlagen vorgesehen sind, die identisch mit den Einlagen an der oberen Ringfläche ausgebildet und bezüglich dieser angeordnet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausbruchspreventer sind also die Einlagen nicht über ein Gestänge gekoppelt, sondern befinden sich auf der oder den radial verlaufenden Ringflächen elastischen Ringes. Wird dieser axial komprimiert, so wird durch den Stützring sichergestellt, daß die oberen Einlagen nicht mit ihren inneren Enden nach oben kippen und so eine Verlagerung des inneren Randbereiches des elastischen Ringes in axialer Richtung gestatten. Dieser Verlagerung in axialer Richtung wirken zusätzlich die an den Einlagen vorgesehenen, sich axial erstreckenden Stege entgegen.

Es ist zwar auch bereits bekannt (DE-AS 20 43 385), oberhalb und unterhalb eines elastischen Ringes einer Packung für einen Ausbruchspreventer Ringelemente anzuordnen, die einen sich axial erstreckenden Steg aufweisen, der in Eingriff mit dem jeweils inneren Randbereich des Ringes steht. Bei diesem bekannten Ausbruchspreventer sind jedoch keine irisblendenartig ausgebildeten Einlagen vorhanden, die an ihrer radial außenliegenden Seite mittels eines Stützringes abgestützt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine ringförmige Pakkung für einen eine Einrichtung zur axialen Kompression der Packung aufweisenden AusbruchsDreventer.

mit einem elastischen Ring, der zumindest an seiner oberen, radial verlaufenden Ringfläche eine Gruppe von kreisförmig angeordneten, starren Einlagen trägt, die aus flachen, im wesentlichen dreieckförmigen und aneinander anliegenden Körpern bestehen, und die sich dadurch auszeichnet, daß die Einlagen irisblendenartig und in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Ringes angeordnet sind, daß am radial inneren Ende jeder Einlage ein in Eingriff mit dem Ring stehender, sich axial erstreckender Steg vorgesehen ist und daß in die obere, radial verlaufende Ringfläche des Ringes auf dessen radial außen liegender Seite ein die Einlagen abstützender Stützring eingebettet ist, wobei vorzugsweise an der unteren, radial verlaufenden Ringfläche des elastischen Ringes Einlagen vorgesehen sind, die identisch mit den Einlagen an der oberen Ringfläche ausgebildet und bezüglich dieser angeordnet sind.

Eine derartige Packung bewirkt bei Einsatz in einem Ausbruchspreventer die vorstehend erläuterten Vorteile.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines ringförmigen Ausbruchspreventers, bei dem sich die Pakkung in entspannter oder offener Stellung befindet;

Fig.2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, bei der sich die Packung in geschlossener, dichtender Stellung befindet;

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Packung in entspannter oder geöffneter Stellung;

F i g. 4 eine Ansicht ähnlich F i g. 3, bei der sich die Packung in geschlossener oder dichtender Stellung befindet;

F i g. 5 einen Teilschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Packung.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte ringförmige Ausbruchspreventer 10 weist ein ringförmiges Gehäuse 12 mit einer axialen Durchgangsbohrung 13, einen ringförmigen Kolben 14, einen Rückhaltering 16, einen Sperrring 18 und eine Packung 20 auf. Das Gehäuse 12 hat einen mit einem Ansatz 24 verbundenen, unteren Flansch 22, einen vom Ansatz 24 nach oben verlaufenden, ringförmigen Rand 26 und einen äußeren, ringförmigen Gehäuseabschnitt 28, der sich vom Ansatz 24 aus radial nach außen und vom Rand 26 aus in einem Abstand nach oben und um diesen herum erstreckt. Zwisehen dem Rand 26 und dem Gehäuseabschnitt 28 unterhalb des unteren Endes des Rückhalterings 16 besteht ein ringförmiger Raum in Form einer Kammer 30. Der Kolben 14 ist verschiebbar montiert und liegt teilweise innerhalb der Kammer 30. Ein erster Durchlaß 32 erstreckt sich durch den Gehäuseabschnitt 28 in die Kammer 30, um der Unterseite des Kolbens 14 Flüssigkeit unter Druck zuzuführen und ihn dadurch nach oben zu bewegen, und um Flüssigkeit abzulassen, wenn sich der Kolben 14 nach unten bewegt. Ein zweiter Durchlaß 34 erstreckt sich durch den Gehäuseabschnitt 28 in die Kammer 30, um der Oberseite des Kolbens 14 Flüssigkeit unter Druck zuzuführen und ihn dadurch nach unten zu bewegen und Flüssigkeit abzulassen, wenn sich der Kolben 14 nach oben bewegt.

Die Packup." 2° ^tQt rincrffirmicr nnH liftfrt innfirhalh

einer Packungskammer 37 unter einer Schulter 36 des Rückhalterings 16 und über der Oberseite eines ringförmigen Auslegers 38, der an dem ringförmigen Kolben 14 angeordnet ist. Die Packung 20 steht an ihrer Unterseite mit dem ringförmigen Ausleger 38 des Kolbens 14 in Eingriff. Auf diese Weise übt dessen Ausleger 38 eine axiale Kraft auf die Packung 20 aus, wenn sich der Kolben 14 nach oben bewegt. Die Schulter 36 verhindert eine Aufwärtsbewegung der Packung 20, und die innere Fläche 40 des Rückhalterings 16 verhindert eine radiale Bewegung nach außen, wodurch die Packung 20 in ihre geschlossene oder dichtende Stellung bewegt wird, die in F i g. 2 dargestellt ist.

Die Packung 20 ist in den F i g. 3 und 4 genauer dargestellt und enthält einen elastischen Ring 42, eine ringförmige Serie starrer, oberer Einlagen 44, die auf der Oberseite des Ringes 42 angeordnet, befestigt und eingebettet sind, und eine ringförmige Serie starrer, unterer Einlagen 46, die in der Unterseite des Ringes 42 befestigt und eingebettet sind. Alle starren, oberen Einlagen 44 haben einen flachen, dreieckförmigen Körper 48 und an dessen innerem Ende einen Steg 50. Jeder Steg 50 erstredet sich im Innenbereich des Ringes 42 nach unten und ist so lang, daß sichergestellt ist, daß er durch die Bewegung des Ringes 42 nach innen bewegt wird und daß die Innenseiten der Körper 48, wie in F i g. 4 dargestellt, nach innen gedreht werden. Der Steg 50 endet in einem deutlichen Abstand von den Oberenden der Stege der unteren Einlagen 46, so daß ein ausreichend großer Bereich entlang der axialen Länge des Ringes 42 unbehindert bleibt, damit eine Dichtung, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, ermöglicht wird. In der entspannten offenen Stellung, dieF i g. 3 zeigt, stehen die dreieckförmigen Körper 48 schräg zur Achse der Packung 20 und liegen aneinander an, so daß die oberen Einlagen 44 gemäß F i g. 4 bei einer Bewegung des Ringes 42 in die geschlossene Stellung wie bei einer Irisblende in weniger schräge Stellungen gedreht und radial nach innen bewegt werden. Dadurch wird die Auflage für den Ring 42 vergrößert, indem die wirksame radiale Länge, d. h. die radiale Ausdehnung der Einlagen vergrößert wird.

Die starren, unteren Einlagen 46 sind gleich oder im wesentlichen gleich wie die oberen Einlagen 44 aufgebaut, sie sind jedoch nach Fig.4 umgekehrt wie die oberen Einlagen 44 ausgebildet, so daß sie dieselbe relative Bewegung wie letztere ausführen. Man nimmt an, daß die Verwendung starrer, unterer Einlagen 46, die mit den oberen Einlagen 44 identisch sind, vorteihaft ist. Die entgegengesetzte Drehung der unteren Einlagen 46 und oberen Enlagen 44 bewirkt eine leichte Verdrehung des Ringes 42. Diese Verdrehung unterstützt offenbar das öffnen des Ringes 42.

In das Äußere des elastischen Ringes 42 ist unmittelbar unterhalb des äußeren Bereichs der Körper 48 der oberen Einlagen 44 ein Stützring 52 eingebettet. Der Stützring 52, der gemäß F i g. 2 zwischen dem elastischen Ring 42 und den Außenenden der oberen Einlagen 44 angeordnet ist, stützt die oberen Einlagen 44, wenn die Packung des Ausbruchspreventers 10 in die Dichtungsstellung gebracht wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die radial inneren Enden der oberen Einlagen 44 im Inneren der durch den Rückhaltering 16 verlaufenden Durchgangsbohrung 13 nicht nach oben kippen. Diese Abstützung der oberen Einlagen 44 ermöglicht es, daß diese den elastischen Ring 42 kontinuierlich stützen, bis er sich gänzlich in die Dichtungsstellung bewegt hat.

Die Bewegung des elastischen Ringes 42 bei der axialen Verformung verursacht eine Drehbewegung der oberen Einlagen 44, um eine Auflage für das obere Ende des elastischen Ringes 42 zu schaffen. Diese Bewegung der oberen Einlagen 44 kann als Irisbewegung bezeichnet werden, da sie zur Reduzierung des Durchmessers der wirksamen Auflage durch die oberen Einlagen 44 führt. Die unteren Einlagen 46 führen eine ähnliche Iris-

bewegung durch.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 enthält einen elastischen Ring 42 mit oberen Einlagen 44 und einem Stützring 52, der von einer auf dem Rückhaltering 56 befestigten Rückhaltering-Kappe 58 in einer Ringnut 54 in der Innenfläche des Rückhalterings 56 gehalten wird. Die Einspannung des Stützringes 52 in der Ringnut 54 zwischen Rückhaltering 56 und Rückhaltering-Kappe 58 bewirkt eine durchgehende Abstützung für die äußeren Bereiche der oberen Einlagen 44 und stellt sicher, daß der Stützring 52 durch die Bewegung des elastisehen Ringes 42 nicht verschoben wird.

Bei normaler, fehlerfreier Funktion befindet sich der Kolben 14 in einer unteren Lage und die Packung 20 ist entspannt, wodurch ein Innendurchmesser 62 freigegeben wird, der mindestens so groß ist wie die in F i g. 1 dargestellte Durchgangsbohrung 13. Soll das Ausbruchspreventer 10 geschlossen werden, wird die Kammer 30 über den ersten Durchlaß 32 unter Druck gesetzt und der zweite Durchlaß 34 mit einem nicht dargestellten Auslaß verbunden. Dadurch wird der Kolben 14 nach oben bewegt, so daß der Ausleger 38 die Packung 20 zusammendrückt Die axiale Kompression bewegt den elastischen Ring 42, wie in F i g. 2 dargestellt, nach innen. Die oberen Einlagen 44 und die unteren Einlagen 46 drehen sich in die in den Fig.2 und 4 gezeigten Stellungen, um die Auflage für den mittleren Bereich des Ringes 42 zu vergrößern. Der Einschluß des Stützringes 52 während der axialen Verformung der Packung 20 eine zusätzliche Abstützung. Der Ring 42 wird dadurch entspannt, daß der Druck unter dem Kolben 14 über den ersten Durchlaß 32 aufgehoben und über den zweiten Durchlaß 34 von oben auf den Kolben 14 Druck ausgeübt wird. Dadurch bewegt sich der Kolben 14 in die in F i g. 1 dargestellte Lage, und die Packung 20 kehrt in die vollständig geöffnete Stellung zurück.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Ringförmiger Ausbruchspreventer mit einem Gehäuse (12) mit einer axialen Duchgangsbohrung (13) und einer diese umgebenden Packungskammer (37), in der eine ringförmige Packung angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zur axialen Kompression der Packung, wobei die Packung einen elastischen Ring (42) aufweist, der zumindest an seiner oberen, radial verlaufenden Ringfläche eine Gruppe von kreisförmig angeordneten, starren Einlagen (44) trägt, die aus flachen, im wesentlichen dreieckförmigen und aneinander anliegenden Körpern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (44) irisblendenartig und einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Durchgangsbohr'ing (13) angeordnet sind, daß am radial inneren Ende jeder Einlage (44) ein in Eingriff mit dem Ring (42) stehender, sich axial erstreckender Steg (50) vorgesehen ist und daß in die obere, radial verlaufende Ringfläche des Ringes (42) auf dessen radial außen liegender Seite ein die Einlagen (44) abstützender Stützring (52) eingebettet ist

2. Ausbruchspreventer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren, radial verlaufenden Ringfläche des elastischen Ringes (42) Einlagen (46) vorgesehen sind, die identisch mit den Einlagen (44) an der oberen Ringfläche ausgebildet und bezüglich dieser angeordnet sind.

3. Ausbruchspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (42) in eine Ringnut (54) in einem im Gehäuse (12) vorgesehenen Rückhaltering (56) eingelagert ist.

4. Ringförmige Packung für einen eine Einrichtung zur axialen Kompression der Packung aufweisenden Ausbruchspreventer, mit einem elastischen Ring (42), der zumindest an seiner oberen, radial verlaufenden Ringfläche eine Gruppe von kreisförmig angeordneten, starren Einlagen (44) trägt, die aus flachen, im wesentlichen dreieckförmigen und aneinander anliegenden Körpern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (44) irisblendenartig und in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Ringes (42) angeordnet sind, daß am radial inneren Ende jeder Einlage (44) ein in Eingriff mit dem Ring (42) stehender, sich axial erstreckender Steg (50) vorgesehen ist und daß in die obere, radial verlaufende Ringfläche des Ringes (42) auf dessen radial außen liegender Seite ein die Einlagen (44) abstützender Stützring (52) eingebettet ist.

5. Packung nach Anspruch 4, daduch gekennzeichnet, daß an der unteren, radial verlaufenden Ringfläche des elastischen Ringes (42) Einlagen (46) vorgesehen sind, die identisch mit den Einlagen (44) an der oberen Ringfläche ausgebildet und bezüglich dieser angeordnet sind.