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Die Erfindung betrifft eine verbesserte Dichtung für ein
Backenausbruchventil, die zur Abdichtung gegenüber der
Außenseite rohrförmiger Körper, welche in begrenztem Umfang
unterschiedliche Größen aufweisen können, wie dies im folgenden
erläutert wird, verwendet werden karin. Vor dieser Erfindung
gab es Dichtungskonstruktionen für Backenausbruchvenlile, die
in eine abdichtende Position gebracht werden konnten, und die
teure, sich im Umfang anpassende Einsätze oder eine Vielzahl
von Einzelteilen enthaltende Einsätze, welche miteinander
verbunden waren, umfaßten. Obwohl einige dieser bekannten
Anordnungen ihrer vorgesehenen Funktion gerecht wurden, hatten
diese eine komplizierte Struktur und waren aufwendig in der
Herstellung.
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US-A-4 229 012 offenbart eine veränderliche Bohrungsdichtung
für ein Backenausbruchventil, in welcher die Einsätze, die in
der elastischen Dichtung eingebettet sind, im Durchmesser
veränderliche Elemente darstellen, von denen jedes eine obere
Platte, eine untere Platte und eine Rippe, die zwischen der
oberen Platte und der unteren Platte verbunden ist, umfaßt.
Jede der Platten ist im wesentlichen dreieckig und dreht
sich, wenn sie sich mit der elastischen Ringdichtung nach
innen bewegt, so daß das elastische Material abgestützt wird&sub1;
wenn es sich in Dichtungskontakt mit der Außenseite eines
sich durch das Beckenausbruchventil erstreckenden
Rohrstranges befindet. Auch eine Verbindungskonstruktion ist
vorgesehen, um die gewünschte Bewegung der Dichtung beim
Abdichten zu ermöglichen und ihre Verbindung zum Schieber zu
halten.
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US-A-4 579 314 offenbart einen ringförmigen Typ eines
Backenausbruchventiles, bei welchem der elastische Ring mit oberen
und unteren Platteneinsätzen versehen ist, die im elastischen
Ring eingebettet sind, welches jedoch hauptsächlich auf einen
seitlichen Auslaß im Körper zielt, durch welchen der Ring
entfernt und ersetzt werden kann.
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US-A-3 915 426 offenbart ein Backenausbruchventil für
variable Bohrungen, bei welchen eine Vielzahl von paarweise
angeordneten, voneinander beabstandeten, sich radial
erstreckenden Platten vorgesehen sind, wobei eine einzelne sich
radial erstreckende Platte in einer Position an einer Seite
jedes Plattenpaares durch einen Verbinder gehalten wird,
welcher an den Außenkanten jeder der Platten befestigt ist und
Schlitze für die Schrauben aufweist, welche Verbindung zu den
Plattenpaaren haben, und solche Anordnungen oberhalb und
unterhalb der elastischen Dichtung angeordnet sind, um für
eine Abstützung zu sorgen und das Herausquellen des
elastischen Dichtungsmateriales zu verhindern, wenn es sich in
dichtendem Eingriff mit dem rohrförmigen Körper befindet und
einem Druck von unterhalb des Ausbruchventiles ausgesetzt
ist.
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GB-A-2 122 432 offenbart einen ringförmigen Typ eines
Backenausbruchventiles, bei welchem die axiale Bewegung eines
Kolbens eine Dichtung deformiert, um eine Bohrung abzudichten.
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US-A-4 332 367 offenbart eine variable Bohrungsdichtung zum
Einsatz im vorderen Backenschlitz eines
Backenausbruchventiles, wobei die Dichtung umfaßt: einen elastischen
Körper&sub1; der eine solche Größe aufweist, daß er in den vorderen
Schlitz der Backe paßt, in welcher er angeordnet ist, und an
seiner Frontseite eine zentrische Ausnehmung besitzt, eine
obere Platte, die in Kontakt mit dem oberen Teil des
elastischen Körpers angeordnet ist und eine Ausnehmung an ihrer
Frontseite aufweist, eine untere Platte, die in Kontakt mit
dem unteren Teil des elastischen Körpers angeordnet ist und
eine Ausnehmung an ihrer Frontseite aufweist; und
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist solch eine Dichtung
gekennzeichnet durch mindestens einen sich radial erstreckenden
metallischen Segmenteinsatz, der zwischen der oberen Fläche
des elastischen Körpers und der unteren Fläche der oberen
Platte und um die zentrische Ausneliniung des elastischen
Körpers herum angeordnet ist, wobei der oder jeder
Segmenteinsatz in den elastischen Körper eingebettet ist und eine
geeignete Länge aufweist, wu sich an einem Rohrkörper
anzulegen und gegen dessen Außendurchmesser abzudichten, wobei
dieser Außendurchmesser kleiner ist, als ein
Außendurchmesser, welcher durch die Dichtung ohne den Segmenteinsatz
(die Segmenteinsätze) abgedichtet werden könnte.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes
Backenausbruchventil, welches imstande ist, an der Außenseite von
rohrförmigen Körpern unterschiedlicher Größe innerhalb eines
begrenzten Größenbereiches abzudichten.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines
Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher
beschneben werden
Die Zeichnungen zeigen:
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Figur 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines
Backenausbruchventiles, an welchem die erfindungsgemäß
verbesserte Dichtung angeordnet ist.
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Figur 2 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform der
erfindungsgemäß verbesserten Dichtung.
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Figur 3 ist eine Teilschnittansicht der verbesserten
Dichtung, wie sie sich entlang der Schnittlinie 3-3 in Figur 2
ergibt, und welche die Dichtung in ihrer zurückgezogenen
Position zeigt.
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Figur 4 ist eine weitere Teilschnittansicht der Dichtung,
ähnlich der Figur 31 die die Dichtung in abdichtender
Position gegen die kleinste Größe eines Rohrstranges, welcher
sich durch die Bohrung eines Backenausbruchventiles er
streckt, und gegen welche die Dichtung abdichten soll, zeigt.
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Figur 5 ist eine weitere Teilschnittansicht einer Dichtung,
ähnlich den Figuren 3 und 4, welche die Dichtung zeigt, wie
sie gegen einen Strang mittlerer Größe abdichtet.
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Figur 6 ist noch eine weitere Teilschnittansicht einer
Dichtung, ähnlich den Figuren 3, 4 und 5, welche die Dichtung
zeigt, wie sie gegen den größten abzudichtenden Strang
abdichtet.
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Figur 7 ist noch eine weitere Teilschnittansicht einer
modifizierten Form der erfindungsgemäßen Dichtung, und zeigt
diese in ihrer zurückgezogenen oder entspannten Position.
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Figur 8 ist eine Teilschnittansicht einer anderen
modifizierten Form der Dichtung in ihrer zurückgezogenen oder
entspannten Position.
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Das Backenausbruchventil 10, wie es in Figur 1 dargestellt
ist, umfaßt einen Körper 12 mit einer Mittelbohrung 14, und
den Backenschlitzen 16, die sich radial auswärts der Bohrung
14 gegenüberliegen. Das Backenausbruchventil 10 ist dem
Backenausbruchventil ähnlich, das auf den Seiten 926 bis 938
des Bauteilekataloges für Ölfeld-Ausrüstungen 1986/87
dargestellt ist, und welches als "Cameron-U-Backenausbruchventil"
bekannt ist. Jede Backe 18 ist in ihrem Backenschlitz 16
angeordnet und mit einer geeigneten Betätigungseinrichtung 20,
z. B. einem Kolben 22, zur axialen Bewegung der Backen 18 in
ihren Backenschlitzen 16 versehen. Jede Backe 18 umfaßt einen
vorderen Schlitz 24 zur Aufnahme einer geeigneten Dichtung
mit Mitteln zum Zusammenwirken mit der Dichtung, um diese im
Schlitz 24 zu befestigen. Die Dichtungen, anders als bei
Dichtungen an verdeckten Stößeln, bestehen normalerweise aus
elastischem Material und wirken so, daß sie gegenüber der
Außenseite eines rohrförmigen Körpers, welcher sich durch die
mittlere Bohrung 14 erstreckt, und gegen welchen die
Stößeldichtung abschließen muß, angreifen und abdichten.
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Die verbesserte Dichtung 26, wie sie in den Figuren 1 bis 6
dargestellt ist, umfaßt einen elastischen Körper 28 in der
üblichen Form einer Dichtung, umfassend eine frontseitige
Ausnehmung 30, eine obere Platte 32 und eine untere Platte
34, welche im Körper 28 eingebettet sind, eine obere Serie
von Segmenteinsätzen 36 und eine untere Serie von
Segmenteinsätzen 38, wobei beide, wie dargestellt, so angeordnet
sind, daß deren innere Enden sich offen in der vorderen
Ausnehmung 30 befinden. Die oberen Segmenteinsätze 36 sind
unmittelbar unter der oberen Platte 32, und die unteren
Segmenteirisätze 38 sind unmittelbar unter den oberen
Segmenteinsätzen 36 angeordnet. Die Segmenteinsätze 36 sollen bei
der Bewegung des Körpers 28 in bezug zur oberen Platte 32
frei beweglich sein. Beide Segmenteinsätze 36 und 38 sollen
eine Einrichtung enthalten, um sie in Eingriff mit dem Körper
28 zu halten, so daß sie aus diesem nicht heraus und in die
mittlere Bohrung 14 fallen können, was zu schwerwiegenden
Problemen in der Bohrung unterhalb des Backenausbruchventiles
10 führen könnte.
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In der bevorzugten Ausführungsforin der Erfindung, die in den
Figuren 1 bis 6 dargestellt ist, sind die Platteneinsätze 36
und 38 in geeigneter Weise mit dem Material des Körpers 28
verbunden, es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß die
oberen Platteneinsätze 36 nicht mit den oberen Platten 32
oder miteinander verbunden werden.
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Die Größen der Platteneinsätze 36 und 38 sind vorbestimmt, so
daß sie sich in Eingriff mit der Außenseite eines
rohrförmigen Körpers bestimmter Größe bewegen, gegen welchen sie
angreifen, um eine Abstützung für den Körper 28 zu bilden, und
zu verhindern, daß das Material des Körpers 28 herausquillt.
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Wie in den Figuren 3 bis 6 zu erkennen ist, dient die
Dichtung 26 zur Abdichtung an einer begrenzten Anzahl von Größen
von rohrförmigen Körpern 39. Z. B. kann die Dichtung 26 so
bemessen sein, daß sie gegen die Rohrgrößen von 2 3/8 Zoll
Durchmesser, 2 7/8 Zoll Durchmesser und 3 1/2 Zoll
Durchmesser abdichtet. Bei dieser Konfiguration sind die oberen
und unteren Platten 32 und 34 so bemessen, daß sie zum Rohr
39c mit 3 1/2 Zoll Durchmesser passen, die Segmenteinsätze 38
haben eine Größe, daß sie zum Rohr 39a mit 2 3/8 Zoll
Durchmesser passen, und die Segmenteinsätze 36 haben eine Größe,
daß sie zum Rohr 39b mit 2 7/8 Zoll Durchmesser passen.
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Bei der Bemessung der Segmenteinsätze 36 und 38 wird nicht
nur deren innerer Radius auf den Außendurchmesser des Rohres
ausgerichtet, gegen welchen abzudichten ist, und deren
radiale Länge genügend lang ist, um sie in Eingriff mit der
Außenseite des Rohres bringen zu können, und außerdem noch
eine Abstützung für den elastischen Dichtungskörper 28 zu
bilden, um dessen Hervorquellen zu verhindern. Ein weiterer
Faktor ist, daß der Raum am Umfang zwischen dem einzelnen
Segmenteinsatz so gewählt wird, daß er ausreicht, die
gewünschte radiale, nach innen gerichtete Bewegung der Segmente
in ihre abstützende Position zu ermöglichen.
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Die abdichtende Position des Rohres 39c mit großem
Durchmesser ist in Figur 6 dargestellt. Die abdichtende Position
der Dichtung 26 an dem Rohr 39b mit mittlerem Rohrdurchmesser
ist in Figur 5 dargestellt. Die abdichtende Position der
Dichtung 26 am Rohr 39a mit kleinem Durchmesser ist in Figur
4 erkennbar.
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Die Dichtung 50, welche in Figur 7 dargestellt ist, ist eine
modifizierte Form der Dichtung 26, welche zum Einsatz mit
drei Größen von Rohren oder rohrförmigen Körpern vorgesehen
ist. Die Dichtung 50 umfaßt einen elastischen Körper 52, eine
obere Platte 54, eine untere Platte 56, eine obere Serie von
Segmenteinsätzen 58 und eine untere Serie von Segmenteinsät
zen 60. Es ist zu beachten, daß die Dichtung 50 und die
Dichtung 26 beide die übliche Einrichtung zu ihrer Befestigung im
vorderen Backenschlitz aufweisen. Jedes der Segmente 58
umfaßt eine herabstehende äußere Lippe 62 und jedes der
Segmente 60 umfaßt eine herabstehende äußere Lippe 64. Wie in
Figur 7 dargestellt ist, sind die Lippen 62 und 64 in den
elastischen Körper 52 eingebettet.
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Wenn die Dichtung 50 sich in abdichtender Position befindet,
stützen die Platten 54 und 56 den Körper 52 gegen das Rohr
mit großem Durchmesser ab, die oberen Segmenteinsätze 58
stützen den Körper 52 gegen das Rohr mit mittlerem
Durchmesser ab, und die unteren Segmenteinsätze 60 stützen den
Körper 52 gegen das Rohr mit dem kleinen Durchmesser ab.
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Die in Figur 8 dargestellte Dichtung 70 ist eine weitere
modifizierte Form einer erfindungsgemäßen Dichtuhg, und sie ist
zum Einsatz mit einem Rohr mit großem Durchmesser und einem
Rohr mit kleinem Durchmesser vorgesehen. Die Dichtung 70
umfaßt den elastischen Körper 72, eine obere Platte 74, eine
untere Platte 76 und Segmenteinsätze 78.
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In allen erfindungsgemäßen Dichtungen ist die Innenseite des
elastischen Dichtungskörpers an ihrer Frontfläche mit einem
hinterschnittenen Teil versehen, so wie es bei 80 in Figur 8
umuittelbar über der Innenfläche der unteren Platte zu
erkennen ist. Diese hinterschnittene oder mit einem Relief
versehene Fläche ermöglicht dem Gununi, einen dichtenden Kontakt
herzustellen, indem er in die Relieffläche eintritt und
dadurch den Druck des Gummis über die Frontfläche der Dichtung
verhindert. Durch Verminderung des Druckes des Gummis und
Erhöhung des Eindringens des Gummis erhöht die Relieffläche die
Lebensdauer der Dichtung und vermindert die Spannungen in den
Einsätzen. Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl es nicht
dargestellt wurde, die vorliegende Erfindung auch gut für
eine Anwendung bei einem Backenausbruchventil, das zum
Schließen von zwei Strängen und nicht nur für einen Strang,
wie vorstehend beschrieben, vorgesehen ist, angepaßt werden
kann. Die erfindungsgemäß verbesserte Dichtung kann für zwei
Stränge verwendet werden, indem lediglich die beschriebenen
Segmenteinsätze um beide der mittleren Frontausnehmungen der
Dichtung angeordnet werden.
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Die Verwendung der Segillenteinsätze bei der verbesserten
Dichtung hält den Gummi und vermindert den Hohlraum zum
Herausquellen der Dichlung auf der dem Druck gegenüberliegenden
Seite der Dichtung auf wenige Tausendstel Zoll und schafft
eine Dichtung, welche länger verwendet werden kann und welche
die Rohre, die einen Durchmesser innerhalb einer Reihe von
für das Ausbruchventil geeigneten Größen aufweisen,
erfolgreich abschließt und abdichtet. Die Verwendung eines
Befestigungshilfsmittels oder die herabstehenden Lippen dienen dazu,
zu sichern, daß die Segmente bei ihrem Zurückziehen sich
zusammen mit dem elastischen Körper bewegen. Die Segmente
bewegen sich mit dem elastischen Körper auch nach innen, um
eine Stützposition einzunehmen, wenn gegen die Außenseite
eines Rohres abgedichtet wird, das einen Durchmesser
innerhalb des Größenbereiches der Dichtung aufweist.