NO146255B - Elektrisk kobleinnretning. - Google Patents

Description

Hittil kjente elektriske kontakter for anvendelse på dypt vann eller i andre fiendtlige omgivelser, såsom i det ytre rom eller i kjernestrålingsatmosfære, har overfor hverandre liggende tilpassede elektriske kontakter anordnet i paral-lelle plan med tilpasningsbevegelse vinkelrett på disse plan,

se US patenter 3 657 681, 3 7B4 959 og 3 848 949.

Ved arbeider på dypt vann, såsom boring og produksjon utenskjærs var hittil kjente elektriske styresystemer til en viss grad begrenset i antallet av innbyrdes tilpassede elektriske kontakter fordi diameteren av rørledningen eller kapslingen påførte disse en plassbegrensning bestemt av slik diameter. De plane områder hvor de elektriske kontakter var anordnet, var vanligvis forholdsvis små. Dessuten anvendte mange tidligere kjente undervannskoblinger som var kjennetegnet ved overfor hverandre liggende plane anordninger av kontakter, ofte tyngdekraften for tilpasning av kontaktene og mekaniske fjærer ble brukt for å kompensere eller utjevne slike krefter. Slike typiske elektriske koblinger inkluderte et sylindrisk

hus med de elektriske kontaktelementer anordnet ved den ene ende av huset, såsom tvers over dettes endeflate.

Foreliggende oppfinnelse angår en hydrau-

lisk drevet elektrisk kobling innrettet for undervannsarbeide og med en utforming som er kjennetegnet ved anordning av elektriske kontakter over lengden av koblingen. Ideen med å anordne elektriske koblinger langs lengden av et koblingshus er attaktivt for arbeider på dypt vann fordi ved slike arbeider er bore- eller produksjonssystemene kjennetegnet ved lengde.

D.v.s. systemene strekker seg over noen få meter eller tusener

av meter med minimal dimensjon eller størrelse i sideretningen i kontrast til utstyr tilpasset for horisontal utbredning over et forholdsvis ubegrenset område.

Det primære formål med foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe en elektrisk kobling for anvendelse under vann og som benytter avlang, konisk geometri som uten videre lar seg tilpasse operasjoner med brønner utenfor kysten.

Et formål med oppfinnelsen er å skaffe en elektrisk kobling, hvor de elektriske kontakter er anbragt i langsgående og vinkelmessig forhold til hverandre over lengden av et langstrakt elektrisk kobleorgan.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe en elektrisk kobling hvor kontaktene anordnet i langsgående adskilt forhold over lengden av et langstrakt koblingshus, befinner seg på en avsmalnende flate av huset, idet en tilpasset elektrisk kontakt lett kan beveges til innstilling overfor, ved relativ lengdebevegelse av de elektriske kontakter som skal forbin-des .

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe organer for lett og positiv føring av adskillbare kob-lingselementer langs deres lengdeakser for innstilling i lengderetningen av de to elementer for korrekt tilpasning av de elektriske kontakter.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er

å skaffe en elektrisk kobling av den ovenfor beskrevne type som inkluderer organer for vinkelinnstilling av kontaktele-mentene på koblingselementene i korrekt aksial innstilling for tilpasning av disse ved relativ bevegelse i en radial retning.

Det er også et formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe en avlang elektrisk kobling som har en eller flere grupper av elektriske kontakter anordnet i tverrgående soner langs sin lengdeakse og hvor de nevnte elektriske kontakter tilpasses samtidig ved hjelp av hydraulisk fluidum under

trykk.

Et mer spesielt formål med foreliggende oppfinnelse

er å skaffe en elektrisk kobling som benytter fluidumtrykk-drivorganer og er forsynt med gjennomtrengende kontaktelementer som virker som et stempel i-en sylinder under fluidum-trykk for å bevirke elektrisk kontakt av det inntrengende kontaktelement med et fast kontaktelement. Ennå et formål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en elektrisk kobling med avlange, adskillbare elementer, på hvilke er anordnet tilpassede elektriske kontakter både vinkelmessig og aksialt og hvor trykk-kompenseringsorganer er anordnet ved den ene'ende av et av ele-mentene.

Ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse vil lett fremgå av følgende beskrivelse under henvisning til teg-ningene som viser et eksempel på en utførelse, av oppfinnelsen, idet fig. 1 er et snitt av en elektrisk kobling som omfatter denne oppfinnelse, idet snittet er tatt i etplan som skjærer koblingen i lengderetningen, og koblingen er delt i sin midtre del for bedre oversikt, fig. 2 er et delsnitt i større målestokk av den øvre del av koblingen på fig. 1, idet snittet er tatt i et lengdeplan som skjærer både den mottagende del og den koniske del som opptas inne i samme, fig. 3 er et tverr-snitt etter linjen 111 —111 på fig. 1, fig. 4 er et tilsvarende snitt etter linjen I V -1 V på fig. 1, og fig. 5 er et snitt etter linjen V-V på fig. 1 i større målestokk.

På fig. 1 er vist en elektrisk kobling, generelt betegnet med 10, som omfatter denne oppfinnelse og består av et langstrakt stikkontaktorgan 11 med. en lengdeakse og et indre, avlangt kammer 12 som gjennom den ene ende tar.imot et adskill-bart avlangt konisk element 14. Et antall samvirkende elektriske kontaktorganer, generelt betegnet med 15, er anordnet på nevnte stikkontaktorganer inne i kammeret og på det av-

lange koniske element 14. De elektriske kontaktorganer er anordnet i aksialt adskilte, tverrgående soner. Den elektriske kobling 10 er selvrensende og beregnet for bruk i fiendtlige eller barske omgivelser som f.eks. på dypt vann ved anlegg utenfor kysten. Et eksempel på slik anvendelse er som en del av en styreinnretning for dyptvanns-stigerørsystemer, idet styreanordningen befinner seg ved et grenrør som er anbragt

på havbunnen og betjener et antall satelittbrønner som beskrevet i en annen norsk patentansøkning tilhørende samme søker .

Stikkontaktorganene 11 omfatter et avlangt hult legeme 17 med en konisk vegg 18 med en konisk innerside 19. Den koniske flate eller innerside 19 avgrenser et kjeglefor-met stikkontaktkammer 20. Stikkontakthuset 17 er forsynt med en øvre sylindrisk endedel 21 som er forsynt med en radialt utstrakt flens 22. Nær flensen 22 kan den øvre ende 21 av huset være forsynt med en innover avsmalnende flate 23 som fører til en sylindrisk gjennomgang 24 som står i forbindelse med det koniske kammer 20 for opptak i dette av det koniske avsmalnende element 14. Den radiale flens 22 og lasker 22a på sidene skaffer egnede organer for feste av stikkontaktorganet til en undervanns-grenrørkonstruksjon eller andre kon-struksjoner som skal føre en slik elektrisk kobling.

Den nedre ende av det koniske kammer 20 ender i en nedover og innover rettet konisk flate 25 som kan tjene som en anleggsflate for den nedre ende av elementet 14. Den nedre ende av stikkontaktlegemet 17 har en bunnåpning 26.

Stikkontaktorganene 11 inkluderer også en sylindrisk kapsling 28 med/uforanderlig diameter og som har en øvre ende ført hylseformet utenpå en redusert del av den sylindriske øvre ende 21 av huset 17 og tettet til samme ved hjelp av egnede tetningsringer som f.eks. 29. Den nedre ende av kapslingen 28 har en innovervendt flens 30 for feste til en nedre, redusert, sylindrisk endedel 31 av huset 17, f.eks. ved hjelp av et antall skruebolter .32. Den nedre ende av kapslingen 28 avgrenser sammen med flensen 30 og den nedre ende 31 av stikk-kontaktlegemet 17 et ringformet kammer 33 som tjener et trykk-kompenserende formål som skal beskrives senere.

Det avlange, avsmalnende eller koniske element 14 er forsynt med en vegg 35 som har en ytre konisk flate 36 tilsvarende i konisitet til den koniske flate 19 av stikkontaktlegemet. V/eggen 35 avgrenser et avlangt indre kammer 37 i det koniske element 14, hvilket kammer 37 er stengt ved sin nedre ende av en del 38. Den øvre ende av elementet 14 er forsynt med utvendige koniske flater 39 for anlegg mot tilsvarende koniske flater 25 ved bunnen av gjennomgangen 24 for aksialt og i lengderetningen å innstille elementet 14 inne i stikkontaktkammeret 21. Den øvre ende av elementet 14 er forsynt med en gjenget del 4D for stengning og forsegling av den øvre ende av kammeret 37. Delen 40 er utstyrt med en åpning 41 og en del 42 for samme innrettet for å gi en forbindelse som kan lede høytrykksfluidum inn i kammret 37. Wonterings-delen 40 bærer også en elektrisk beskyttelsesfittings 45 for gjennomgang gjennom samme med trykkforsegling av et antall elektriske kabler 46. Høytrykksfluidumet kan komme fra en hydraulikkilde inne i en styresonde (ikke vist). De elektriske kabler som skal kobles til 45 går også inn i styresonden.

Den øvre ende av elementet 14 kan også inkludere en radial flens 48 innrettet for å gi en forbindelse med en styresonde eller annen innretning for å ta imot det koniske element 14 i stikkontakthuset.

Elektriske kontaktorganer 15 er anordnet både i stikk-kontaktveggen 18 og i veggen 35 av det koniske element 14. Et antall slike samvirkende elektriske kontaktorganer er vist, for korthets skyld og for oversiktens skyld skal bare et sett elektriske kontaktorganer beskrives.

I stikkontakthusets vegg 18 og i en sone på tvers av lengdeaksen for stikkontakthuset kan der anordnes et antall rundt omkretsen adskilte åpninger 55, hvori er anordnet en am-bolt eller fast kontaktskive 56 opptatt inne i et koppformet elastomert deksel 57. Dekslet 57 inkluderer en vegg 58 med valgt tykkelse som stikker frem innover fra den koniske flate 19. Sideveggene 59 av dekslet 57 er forsynt med en tett for-seglet pasning mellom omkretskantene av kontaktskiven 56 og kantene av åpningen 55. Veggene 59 av dekslet 55 kan inkludere en radialt utstrakt flens 60 for å lette forseglingen av dekslet 57 ved å anordne en i ett stykke utformet tetningspakning for å hindre lekkasje av isolasjonsolje i det ringformede rom inn i boringen og for å hindre forskyvning av dekslet 57 gjennom åpningen 55.

Organer for feste av den elektriske kontaktskive 56

og dekslet 57 i åpningen 55 inkluderer en underlagsplate 62 som ligger i en sirkulær fordypning 63 i veggen 18 og har en

indre overflate i anlegg mot kontaktskiven 56. Underlagsplaten 62 kan hensiktsmessig være festet ved hjelp av et antall bolter 64 til veggen 18 og kontaktskiven 56 kan være festet til underlagsplaten ved hjelp av egnede skruer eller bolter 65.

Til kontaktskiven 56 er også koblet en kontaktstift eller bolt 66 festet til kontaktskiven 56 i elektrisk ledende forhold og som strekker seg radialt utover fra underlagsplaten 62 for en hensiktsmessig fastklemt montering 68 med en elektrisk leder 69 som farer til et elektrisk støpsel 70 hensiktsmessig montert i en åpning 71 i veggen 21 av stikkontakthuset. Kontaktskiven 56 er således anbragt sikkert og ube-vegelig i åpningen 55 i den koniske vegg 18 av stikkontakthuset.

Elektriske kontaktorganer 15 inkluderer også et elektrisk kontaktgjennomtrengende element 75 montert i en åpning 76 anordnet i veggen 35 av det koniske element 14. Det gjennomtrengende element 75 bæres i et stivt legeme av dielektrisk materiale 77 som har et gjengefeste 78 i veggen 35 og har en utover utvidet flens 79 forsynt med et tetningselement 80 for tettende inngrep med en ytre forsenket grop 81 i den ytre flate 36 av veggen .35.

Den ytre koniske flate 36 av veggen 35 på elementet

14 kan være opptatt inne i en sammenhengende hylse 83 av elastomert materiale og ha en valgt tykkelse. I områder som støter inntil det gjennomtrengende element 75 kan tykkelsen av den elastomere hylse 83 være økt for å gi tilstrekkelig dybde for den tilspissede koniske ende 84 av det inntrengende element 75 og for å gi en pregeeffekt 85 inntil den elastomere vegg 58

som dekker amboltkontaktskiven 56. Når således det koniske element 14 er aksialt og dreibart orientert i stikkontakthuset vil et gjennomtrengende kontaktelement 75 ligge over-

for en amboltkontaktskive 56.

Det gjennomtrengende element 75 båret inne i den stive dielektriske plugg 77 er ved sin indre ende forsynt med hensiktsmessige tetningsringer 87 slik at det gjennomtrengende element 75 kan virke som et stempel som er glidbart be-vegelig i det sylindriske kammer 88 anordnet i pluggen 77.

Den bakre eller indre ende au det gjennomtrengende element 75 skaffer et flatt overflateareal for trykkflui dum innført i det sylindriske kammer 88 gjennom en åpning 89 som fører til det indre au kammeret 37. Likeledes er en elektrisk leder 90 forbundet med elementet 75 og strekker seg til og går gjennom den tettede koblingsdel 45 ved den øvre ende av elementet 14.

En innretning for drift av nevnte gjennomtrengende elementer gjennom det elastomere materiale 83 og dekslet 57 til elektrisk kontaktinngrep med amboltskiven 56 er anordnet ved å fylle kammeret 37 i det koniske element 14 med et dielektrisk trykkfluidum, såsom olje, gjennom åpningen 41. Når fluidumet i kammeret 37 er anbragt under et valgt trykk, blir de gjennomtrengende elementer 75 samtidig påvirket og drives gjennom de elastomere deksler 83 og 57. Trykkarealet ved enden av hvert gjennomtrengende element 75 er forholdsvis stort slik at når trykkfluidumet når et trykk på mellom 70 og 105 kg/cm 2, idet hvert gjennomtrengende element 75 vil med kraft danne elektrisk kontakt med sin tilhørende kontaktskive. Trykket av fluidumet i kammeret 37 bibeholdes ved hjelp av en egnet akkumulator og fluidumpumpe forbundet med trykkfluidum-systemet inne i styresondeorganene.

De elektriske kontaktorganer 15 utløses ved tilbaketrekning av de gjennomtrengende elementer 75 bevirket ved reduksjon av fluidumtrykket i kammeret 37 og ved virkningen av de elastiske krefter i det elastomere materiale 83 på de gjennomtrengende elementer 75. Den konisk tilspissede ende 84 av hvert element vil når den drives til elektrisk kontakt med skiven 56 med kilevirkning drive materialet 83 fremover og radialt utover i forhold til aksen for hvert gjennomtrengende element. Materialet 83 er således utsatt for komprimer-ende krefter som inkluderer en aksialt rettet kraftkomponent. Når det derfor opptrer en reduksjon av fluidumtrykket søker det elastomere materiale 83 å gjenvinne sin tidligere posi-sjon og utøver en aksialt rettet kraft på det gjennomtrengende element 75 for å fjerne dette aksialt bort fra sin til-hørende kontaktskive 56. I virkeligheten virker elastisiteten av det elastomere materiale 83 som en fjærende kraft for å forspenne det gjennomtrengende element til tilbaketrukket

stilling.

Under drift au den elektriske kobling som er beskrevet ovenfor kan stikkontakterganer 11 være festet og sikret med sin akse anbragt vertikalt. Det avsmalnende element 14 senkes ned i og styres ved egnede velkjente organer inn i den øvre åpning av stikkontaktorganene. Når det avsmalnende element 14 senkes ytterligere, vil dets koniske nedre ende tre inn i det sylindriske øvre kammer 24 og deretter tre inn i det koniske kammer 20 i stikkontaktorganet. Kjegleformens vinkel på den indre side 19 av stikkontaktorganet og kjegleformens vinkel på det koniske element 14 er tilnærmet den samme og som eksempel kan vinkelen på slik konisk form være omkring 3°.

Når den øvre del av det avsmalnende element 14 trer inn i det sylindriske øvre kammer 24 i stikkontaktorganet,

blir det avsmalnende element ført ennå mer nøyaktig på grunn av toleransen ved 95, fig. 2, mellom den utvidede flens 96 ved den øvre ende av det koniske element og den innvendige diameter av kammeret 24. Når flensen 96 trer inn i kammeret 24 dreies det koniske element inntil føringsknasten 50 griper inn i kilesporet 51 for derved å vinkelorientere det koniske element 14 i forhold til stikkontaktorganet. Slik vinkelorientering er bestemt på forhånd slik at de gjennomtrengende elementer 75 båret av det koniske element 14 vil komme til å ligge ved siden av den elektriske kontaktskive 56 båret av stikk-kontaktorganet:for å danne og bryte elektrisk kontakt med samme. Når det koniske element 14 senkes ytterligere ned i stikkontaktorganet, vil elementet bli orientert i lengderet-ning og aksialt i forhold til stikkontaktorganet ved anlegg av den nedre koniske flate 39 mot den koniske anleggsflate 25 anordnet på stikkontaktorganet.

Under innføringen av det koniske element 14 i kammeret 20 under vannet vil det forstås at kammeret 20 kan være fylt med sjøvann. Sjøvann i kammeret 20 forskyves gjennom åpningen

26 ved bunnen av stikkontaktorganet. Det skal også bemerkes at når det koniske element beveger seg aksialt til sin slutt-stilling, vil de fremstikkende ringformede preginger 85 glidende få kontakt med yttersiden av veggen 58 av dekslet for kontaktskiven 56. Som best fremgår av fig. 5, inkluderer grenseflaten mellom det elastomere materiale en plan flate.på v/eggen 58 og en konveks flate på den ringformede preging 85. Under be-vegelsen til den endelige aksiale stilling vil den glidende kontakt ved grenseflaten blåse ut sjøvann fra mellom flatene, særlig fordi i vinkelorientering spissen på den ringformede preging 85 umiddelbart overfor spissen av et gjennomtrengende element 75 er i en tangent til omkretsflaten, av- pregingen 85 til den plane flate side av veggen 58. Slik tangensial kontakt reduserer til et minimum den mulige oppfangning av sjø-vann mellom de to flater. Denne utblåsning av sjøvann mellom de to flater gjennomføres videre når de gjennomtrengende elementer aktiveres i en radial retning og spissen av det gjennomtrengende element utøver en radialt utover rettet kraft i forhold til aksen for det gjennomtrengende element på delene av det elastomere materiale ved spissen av det gjennomtrengende element. Når derfor det gjennomtrengende element trenger inn i den elastomere preging 85 og ytterligere trengercinn i veggen 58, vil sjøvann bli skjøvet radialt utover i forhold til aksen for det gjennomtrengende element og blåses ut og drives inn i det ringformede rom mellom koblingselementene.

Det vil også være klart at ved tilbaketrekning av det gjennomtrengende element vil det elastomere materiale trekke seg elastisk sammen og lukke eventuell åpning laget av det gjennomtrengende element 75.

Som vist på fig. 3, 4 og 5 er antallet elektriske kontaktorganer som er anordnet i en tverrgående sone gjennom den elektriske kobling 10, avhengig av diameteren av det avsmalnende element 14 og det avsmalnende kammer 20, hvori det er opptatt. I det viste eksempel inkluderer den nedre ende av den elektriske kobling 4 elektriske koblingsorganer 15 anbragt i 90° i forhold til hverandre, se fig. 5. I en mellomliggende del av den elektriske kobleinnretning er diameteren av denne tilstrekkelig til å anordne i hver tverrgående sone grupper på seks elektriske kobleorganer, se fig. 4. Ved den øverste ende av den elektriske kobleinnretning kan tilstøtende tverrgående soner inkludere grupper på åtte elektriske kobleorganer, se fig. 3. Anordningen av et økende antall grupper av elektriske kobleorganer 15 som varierer over lengden av den elektriske kobling 10, skaffer en effektiv anordning av elektriske kobleorganer, hvis antall er avhengig av lengden av kobleinnretnin-gen og den varierende diameter av konusen for det avsmalnende element 14 og det avsmalnende kammer 20. Ved undervanns-brønnoperasjoner kan således en elektrisk kobleinnretning av den ovenfor beskrevne type være forsynt med et stort antall kobleinnretninger avhengig av lengden og diameteren av koble-innretningen og alle de elektriske kobleorganer kan drives samtidig ved hjelp av dielektrisk fluidum under trykk i det hule kjernekammer i det avsmalnende element 14.

Claims (5)

1. Elektrisk kobling, omfattende for det første et langstrakt stikkontaktlegeme (11) med en lengdeakse og et avsmalnende, avlangt kammer (20) langs denne akse, hvilket kammer har en åpen ende og for det annet et avsmalnende avlangt element (14) som koaksialt kan opptas i nevnte kammer gjennom lien åpne ende, hvori en første (56) og en annen (75) gruppe av samvirkende elektriske kontaktorganer er fordelt i vinkel og i lengderetningen på stikkontaktlegemet (11) hhv. på det avlange element (14) og organer for innstilling i lengderetningen og orientering omdreiningsmessig for å bevirke innstilling ved siden av hverandre av de elektriske kontaktorganer (56, 75) hhv. på nevnte stikkontaktlegeme (11) og på det nevnte avlange element, karakterisert ved at den dessuten omfatter fluidumtrykkorganer (88, 89, 37, 41) for drift av de elektriske kontaktorganer i en (75) av nevnte grupper (56, 75) og kontakt av disse med de elektriske kontaktorganer i den annen gruppe (56).

2. Elektrisk kobling ifølge krav 1, karakterisert ved at de elektriske kontaktorganer (75) på det avlange element (14) omfatter stempel (75, 87) og sylinder (88) for drift av de elektriske kontaktorganer (75).

3. Elektrisk kobling ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert av de nevnte stempler (75, 87) er i ett stykke med en elektrisk kontaktdel og de nevnte sylindre (88) er forbundet med et trykkfluiduminneholdende kammer (37).

4. Elektrisk kobling ifølge krav 3, karakterisert ved at sylindrene (88) er anordnet inne i en vegg (35) av det avlange element (14) og det trykkfluiduminneholdende kammer (37) er avgrenset av nevnte vegg (35).

5. Elektrisk kobling ifølge krav 4, karakterisert ved at de nevnte sylindre (88) er utformet i plug-ger (77) festet i nevnte vegg (35).