JPS60501068A - 環状パツキングユニツト及びインサ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 環状バンキングユニット及びインサート本発明は一般的には環状吹出し防止器に 関するものであり、より一般的にはバッキングユニット及びそのようなバッキン グユニットのためのインサートに関するものである。

多年の間、吹き出し防止バッキングユニットの設計は米国特許第２．６１１９． ８３６号に記載の原理に従ってきた。そのようなバッキングユニットは詰め物の 長手方向軸線のまわりに等間隔に隔置μれ、弾性物質内に埋込まれた金属製イン サートを内蔵している。前記ユニットを井戸のドリルパイプ０のまわりに内向き に絞ると、即ち閉じると、前記弾性物質は前記インサートウェブが垂直方向に折 り重なり半径方向内向きに伸びパイプをシールするにつれて同つェグにより係止 される。

詰め物ユニットの長手方向孔内に何らパイプが存在しない場合の如く詰め物ユニ ットがそれ自身で閉じる時には、軸線に向けて前進する折り重ね部の前記弾性物 質は場合によっては６５０〜４００％程度も伸張又は延伸しなければならない。

繰返し封鎖を行なっている内に前記弾性物質部ちジム物質は摩耗し、疲労しその ような極端な伸張の故に詰め物の使用寿命が減少する。

米国特許第３．９５８．８０８号及び第３，９１７，２９３号はそのようなバッ キングユニットの繰返し寿命を顕著に増大するバッキングユニット及びインサー トを開示している。繰返し寿命の増大は前記インサートウェブの弾性物質内にお ける配置の仕方から得られており、該配置の仕方によれば、前記ウェブは中央長 手方向軸線との間隔及び互い自身との間隔が異なっており、内向き変位にさらさ れる弾性物質の円形隔置部分軸線のまわりにおけろ差分的係止作用が得られてい る。前記インサート間にはゴムの流路が開かれている。

前述の特許において開示された発明の一形態によれば、あるウェブによるゴムの 係止部は他のウェブによる係止部よりも中実軸線に近くなっている。言い方をか えるならば、前記軸線に効果的により近い部分とより遠い部分とが交互に前記軸 線のまわりをとりデいている。前記発明の他の形態においては、ウェブは全体と して前記軸線から等しく隔置されているが、ウェブのある対は他のウェブ対にく らべて軸線のまわりにおいてより近い円形隔置形態をとっている。前述の参照特 許において開示されている発明によれば詰め物繰返し寿命の顕著な増加が達成さ れろ。しかしながら、前述の発明によって達成される以上の詰め物繰返し寿命向 上というニーズが依然として存在している。

かくて、本発明の目的は詰め物ユニットの繰返し寿命を増大させ得るような詰め 物並びにそのためのインサートを提供することである。

本発明は、環状吹き出し防止器バッキングユニットにおいて用いられるようにさ れ、全体として長手方向のウェブにより連結された頂部及び底部プレートを備え たインサートにおいて、前記ウェブの内向きエツジがその前記頂部プレートとの 接続部から底部プレートへと全体的に半径方向内側から半径方向外側へと傾斜し ていることを特徴とするインサートを提供している。

本発明はまた軸線方向孔を備えた環状吹き出し防止器に用いろようにされた詰め 物ユニットを提供しており、同ユニットは前記孔の軸線に向けて圧縮状態の内向 き半径変位を行なうようにされている。前記詰め物ユニットは前記軸線のまわり にほぼ円形状に隔置された金属製インサートを有しており、同インサートは全体 的に長手方向に延びるウェブを・備えており、同つェズの内向きエツジは前記孔 の軸線から外向き半径方向において全体として下向きに傾斜している。前記イン サートはまた弾性物質からなる環帯を備えており、同環帯は前記軸線のまわりに 延びるとともに、詰め物が内向き圧縮変位を行なう際ウェブが弾性物質を係止す るよう同つェゾを埋込んでいる。

本発明に係るインサートはパイプ上の圧力プロフィルを逆転させることが出来、 ピーク圧力はバッキングユニットの下側端部へと移動する。かくてバッキングユ ニットの頂部プレートのまわりにはより少ない押出し作用しか生じないので、詰 め物ユニットの繰返し寿命が増大する結果となる。更には、前記インサートが埋 込まれている弾性物質はウェブの頂部部分において圧縮状態に置かれているので 、バッキングユニットの頂部プレート上方におけろ引き裂き及び押出し作用が第 １図は米国特許第３，９５８．８０８号及び第３，９１７．２９’３号に例示さ れた長、寿命パラキルグーニットの一実施例に従って構成された環状詰め物の上 部横断面図、 第２図は第１図のバッキングユニットに用いられろインサートのウェブの新規な 形状を示す図、第３図は本発明に係る前記新規なインサート及び一体のウェブ並 びにパイプのまわりに閉じられる環状吹出し防止器のバッキングユニットにおけ る圧力ｆロフイルを示す図、 第４図は従来技術のウェブ形状運びにそれを環状吹出し防止器のバッキングユニ ットに用いた時に得られる対応した圧力プロフィルを示す図である。

第１図は米国特許第３，９５８，８０８号及び第３，９１７，２９３号に開示さ れたバッキングユニットを横断”面にて例示している。以下に詳細に説明する本 発明は本発明の所有者である同−権利人が所有する前述の米国特許に開示された 発明と関連している。

第１図及び第２図を参照すると、抜は出し防止器１０は金属製ハウジング１１を 含んでおり、当該ハうジングは井戸ケーシング及び他の井戸機器忙ボルト爬合さ せることが出来る。前記ハウジングはｔストン１５な含んでおり、同ピストンは これに対して上向きに誘起される流体圧力に反応してチャンバ１６内を上向きに 移動することにより、詰め物外表面２３に対抗してピストンカム表面２２から誘 起される圧力を介して環状詰め物ユニット１８を拘束している。表面２２及び２ ３は円錐台形状をなしており、上向きに口が開いている。前記詰め物はそれが十 分半径方向内向きに変位させられた時、第２図ておける防止器１ｏ中を軸線方向 垂直に延びている井戸パイプ１９のまわりをシールする。パイプが存在していな い時には、詰め物ユニット１８はこれがピストン１５によって十分に絞られた時 に、防止器中の垂直方向通路２ｏを完全に閉じる。前記ピストンが下向きに移動 すると、詰め物は開口位置へと半径方向外向きに拡張する。詰め物ユニット１８ は通常ハウジングキャップの垂直方向下部に閉込められており、前記キャップの 下側内表面２７が第２図に例示されている。

前述の米国特許の開示するところ冗よれば、前記詰め物ユニットは全体としてユ ニツ）４０の長手方向中実軸線のまわりに円形に隔置された金属製インサート５ １及び５０を有している。前記インサートは全体として長手方向に延びるウェブ ３１及び３３を含んでぃウ　る。詰め物軸線のまわりを延びる弾性体物質３４の 環体階　はウェブをして前記物質が内向きに圧縮され詰め物を絞るように同物質 を打込む様装着亡しめている。前記き　ウェブの前記軸線からの間隔及びそれ自 身の間隔は、Ｆ　前記軸線のまわりにおける内向き変位作用にさらされ左　る弾 性物質をその円形隔置部分軸線のまわりに差分的に緊定させる効果を及ぼしてい る。前述の米国特許に２　示されるように、そのような差分的緊定を行なうこと ｎ　により、前記弾性物質の円形状に隔置された部分が差こ　公的に内側に流れ る、即ち押出されることが容易とな白　リ、結果として前記物質が極端に引伸ば されることが防止され、従って最大応力も減少される。

次に第４図を参照すると、従来技術のインサートン　５１（又は５０）が詰め物 ユニットとして例示されており、同インサートはパイプ１９のまわりに閉じられ １　ている。インサート５１のウェブ６０は頂部デレートロ１及び底部デレート ロ２と一体にされている。前記１　頂部プレート６１及び底部デレートロ２の形 状は第１図及び第４図に例示された形状とすることが出来るが、同形状はウニゾ ロ０の内向きエツジ形状に関している本発明にとっては重要なものではない。

従来技術のウェブ６０の特徴は内向きエツジにあり、同エツジがより大きな半径 ６３からより小さな半径６８へと下向きに傾斜していることにある。言葉を換え て言うならば、前記内向きエツジ、は外から内に向けて下向きに傾斜していると いうことである。第４図に例示される従来技術インサート６０は上向き井戸圧力 を受け、弾性物質３４が上向きの力を受けこれが上側プレート６１を通過して押 出される状態にある。従来技術のインサート５１を埋込んだ従来技術バッキング ユニットの圧力プロフィルが第４図の右側に示されているが、これは下向かつ内 向きに傾斜するウェブにおいてパイプ１９に対して作用する弾性物質３４の最大 圧力点がパイプに沿ってかなり高い位置に来ることを例示している。インサート ６０の内側エツジの上側に沿って弾性物質３４を示す矢印６４は同弾性物質が張 力状態にあり、詰め物ユニットがバイア’１９のまわりに閉じるにつれて、同弾 性物質が埋込まれたインサートより離れる傾向にあることを示している。そのよ うな張力は詰め物の繰返し開閉の際に上側デレートロ１の上側リッジ６６のまわ りに引き裂きが生じ、弾性物質３４のＬ側部分が点線６７によって示される如く 引き裂かれる原因となると考えられる。

第６図によれば、第１図に例示された詰め物ユニットのインナート５１又は５０ ０代りに甲いることの出来るインサート５１′又はインサート５０′は頂部デレ ートロ１′及び底部デレートロ２′を備えているが、本発明に係る一体つニゲ６ ０′を備えているのが例示されている。本発明によれば、ウェブ６０′の内向き エツジはより小さな上向き半径６０′からより大きな下方の半径６８′へと下向 きに傾斜している。言葉を換えて言うならば、前記インサートの内向きエツジの 傾斜はより小さな半径からより大きな半径へと変化している。ウェブ６０′の内 側エツジに関する新規な傾斜を特徴づける別の方法は、ウェブが埋込まれている バッキングユニットの長手方向軸線に関して内側エツジが正の角度（十〇）を以 って傾斜していると説明することである。

ウニゾロ０′の内側エツジの形状は従来技術インサートンサートェブ６０の内側 エツジは同ウェブが埋込まれているバッキングユニットの長手方向軸線に関して 負の角変（−〇）を以って傾斜しているという点で従来技術の内側エツジ形状と 区別されるものである。

第６図に例示されるように、ウェブ６０’の内向きエツジの傾斜の効果により、 より多くの弾性体物質３４部分がウェブ６０’の内側エツジの下側部分内に閉込 められる。ウニゾロ０′の内側エツジ上にそのような傾斜が存在することにより 、第６図の右側に示す如く、詰め物ユニットが閉じられるパイプ１９に対する圧 力プロフィルの最大地点が下側へと移動する。ウェブ６０’の内側エツジが下向 きかつ外向きに傾斜することにより、弾性物質は矢印６５で示す如くウェブ６０ ’の内側エツジに圧縮作用を与えながら変位すると考えられる。

バッキングユニットの下方の井戸圧力がと向きに作用してパイプ１９のまわりに ちぢみが発生し弾性物質３４が分離されようとする傾向の故に、バッキング要素 全体は張力状態に置かれるが、ウェブ６０′の内側エツジに結合された弾性物質 は圧縮状態に置かれる。ウェブ６０′の頂部内側エツジにおける弾性物質３４が 圧縮効果を受けるために、頂部プレートにおげろ上側エツジ６６′の裂傷が少な くなるという結果が得られる。

第２図は本発明の１つの好ましい実施例を示しており、同実施例においては２つ の異なる種類のインサート５０及び５１′を有する内側ウェブ６０′が第１図の Ｗ−め物ユーットであってインサート５０′及び５１′が従。

技術インサート５０及び５１の代りに用いられているユニットにおいて例示され ている。第２図は防止器１００線２−２に沿って眺めた断面図である。第２図は 下向きに傾斜する内側エツジがより小さな頂部内側半径からインサート５０′又 は５１′のウェブの内Ｉ１１エツジのより大きな底部内側半径へと変化している のを例示している。

かくて本発明に係る新規なインサートを備えた弾性物質による詰め物ユニットの 特徴とするところは、同詰め物ユニットの下側により多くの弾性物質が存在し、 同ユニットの北側により多くの金属が存在するということである。本発明に係る インサートのウェブの先導エツジの内側角度の好ましい範囲は、詰め物の幾何形 状一応じて正の６度から１２度の範囲であり、同角度によれば弾性物質は（第４ 図の従来技術インサートにおいて例示される如く）引き離されるよう移動するの ではなく、（第６図に例示されろ如く）ウェブのＦ向き部分内に入り込もうとす る効果が得られる。

前記インサートは第１図及び第２図に例示する如き差分インサートタイプのもの として示されているが、当該インサートは全て例えば米国特許第７．６’Ｏ’９ ，８３６号に記載の如く、詰め物ユニットの半径の捷わりに等分配層された等し い形状のものとすることも出来ろ。

かくて、本発明によれば、１つ又はそれ以北のそのようなインサートを埋込んだ インサート及び詰め物が提供されており、ウェブの内側エツジはより小さな内側 半径からより大きな内側半径へと下向きに傾斜している。前記ウェブの内向きエ ツジの形状によれば、ゴムはウェブの上側内向きエツジにおいて相対的に圧縮状 態となるよう配置されるので、ウェブの上側プレートにおける引き裂きが減少し 、圧力フ０ロフィルは詰め物ユニットの孔内に存在するパイプ又は他の物体に沿 って比較的下側に位置することになる。そのような下側圧力フ０ロフィルの故に 弾性物質の上側プレートにおける引き裂き発生の傾向が少なくなり、より長い寿 命を達成する効果が発生する。

前述の説明を読めば描業者にとって、本発明の精神から離脱することなく種々の 修整例及び変更例を案出することが可能であろう。前述の本発明の詳細な説明は 同発明の詳細な説明のためのものであり、例示した実施例の詳細は本発明の精神 から離脱することな１ く種々に構成し得る。

国際調査報告　−−−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．軸線方向孔を備えた環状バッキングユニットのためのインサートであって、 頂部プレートと、底部プレートと、前記頂部及び底部プレートと一体に構成され これらプレートに接続されたウェブとを有するインサートにおいて、前記ウェブ の内側エツジは前記孔の軸線から外向き半径方向において下向きに傾斜している ことを特徴とするインサート。 ２、請求の範囲第１項に記載のインサートにおいて、前記ウェブの内側エツジは 全体的に前記頂部プレート近くのより小さな半径から前記底部プレート近くのよ り大きな半径へと傾斜していることを特徴とするインサート。 ３、請求の範囲第１項又は第２項に記載のインサートにおいて、前記ウェブの内 側エツジは前記孔の軸線に関して６度から１２度の範囲内のある正の角度ななし て全体的に傾斜していることを特徴とするインサート。 ４、軸線方向孔を備える環状吹き出し防止器に用いるようＫされた詰め物ユニッ トであって、同ユニットは前記孔の軸線に向けて半径方向内向きに圧縮変位する ようにされており、前記ユニットは前記軸線のまわりにほぼ円形状に隔置され、 全体として長手方向に延びるウェブを備えた金属製インサートと、前記軸線の５ まわりに延びる弾性物質の環帯罠して、前記ウェブが前記物質を前記詰め物の内 向圧縮変位の際係止せしめるよう同つェゾを埋込んでいる環帯とを有する詰め物 ユニットにおいて、前記ウェブの内向きエツジは全体として前記孔の軸線から外 向き半径方向へと下向きに傾斜していることを特徴とする詰め物ユニット。 ５、請求の範囲第４項に記載の詰め物ユニットにおいて、前記インサートは前記 ウェブと一体のプレートを備えており、同プレートは前記軸線のまわりに円形状 に隔置されていることを特徴とする詰め物ユニット。 ６、請求の範囲第４項又は第５項に記載の詰め物ユニットにおいて、前記ウェブ の内向きエツジは前記詰め物ユニットの孔の軸線に関してろ変から１２度の範囲 の正の角度を以って全体的に傾斜していることを特徴とする詰め物ユニット。 １