NO156109B - Kopling av innstikk-typen egnet for bruk i fluidmiljoe. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kopling av innstikk-typen egnet for bruk i et fluidmiljø. I det følgende skal,

bare som eksempel, refereres til en elektrisk kopling hvis kontakter er beskyttet mot det omliggende miljø, slik at det blir mulig å etablere eller avbryte elektriske forbindelser selv om koplingen er neddykket i et væskemiljø som kan være ledende.

Det er kjent forskjellige koplingstyper som er spesielt konstruert slik at pluggen og holderen som koplingen består av kan settes sammen mens de er helt neddykket i en væske.

En av disse koplinger som er beskrevet i fransk patent

nr. 1 490 351, anvender en tett membran som beskytter holderens elektriske kontaktdeler. Når den elektriske forbindelse etableres', trenger pluggen gjennom membranen slik at den ødelegges. Man kan således bare utføre en enkelt koplingsoperasjon med pluggen og holderen i neddykket tilstand. En slik kopling er derfor uegnet når elektrisk forbindelse må etableres og avbrytes flere ganger i et væskemiljø.

For å unngå denne ulempe er der foreslått andre koplinger der holderens elektriske kontaktdeler beskyttes ved hjelp av en egnet væske. Et tilbaketrekkbart stempel holder denne væske i holderen og trykker væsken inn i et til dette formål anordnet rom når pluggen trenger inn i holderen. U.S. patentskrifter nr. 3 508 188, 3 845 450, 4 039 242 og 4 172 770 viser to ut-føringsformer av denne koplingstype som kan manipuleres gjentatte ganger i neddykket tilstand.

Ulempene ved denne type anordninger ligger i den omsten-dighet at ved hver manøvrering av koplingen vil en viss mengde beskyttelsesvæske unnslippe fra holderen. Dessuten har det vist seg at når faste partikler er suspendert i væsken som koplingen er neddykket i, vil en større eller mindre mengde av disse partikler trenge inn i holderen og før eller senere føre til nedbryting av koplingen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en ny elektrisk kopling av den innledningsvis angitte art,

som ikke er beheftet med ovennevnte ulemper, og dette formål oppnås ved å utforme koplingen som angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen vil bedre forståes og dens fordeler tre klarere frem ut fra følgende beskrivelse av utføringsformer i tilknytning til tegningene, hvor: Fig. IA og IB viser skjematisk et snitt gjennom en første utføringsform av en holder og en plugg som sammen utgjør koplingen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2A og 2B viser en annen utføringsform av oppfinnelsen, Fig. 3A og 3B viser skjematisk en tredje utføringsform, Fig. 4A til 4D viser en tetningsanordning som er festet til enden av holderen. Fig. IA og IB er en skjematisk illustrasjon av prinsippet ved en første utføringsform av en holder 1 og en plugg 2. Holderen 1 er f.eks. fast forbundet med utstyr såsom et på sjøbunnen neddykket brønnhode. Holderen omfatter et hus 3 med en boring 4 innrettet til å oppta pluggen 2. I boringen 4 er der anordnet elektriske kontaktringer eller -flater 5a, 5b, 5c. Tre koaksialt anordnede kontaktflater er vist som eksempel, men også et annet antall kan benyttes. De elektriske kontakter 5a, 5b, 5c er forbundet med elektriske ledninger som for klarhets skyld ikke er vist på figuren. På samme måte er konstruksjonsdetaljer ved holderen som en fagmann vil kjenne til, ikke vist.

Holderens frie ende er utstyrt med en tetningsanordning

6 som skal beskrives nærmere i det følgende.

I holderhuset 3 er utformet et hovedkammer 7 som her er vist ringformet. I kammeret er forskyvbart anordnet et stempel 8 som avgrenser et rom 7a som permanent kommuniserer med bunnen av boringen 4 via kanaler 9 og et rom 7b i hvilket er anordnet en kalibrert fjær 10 som virker på stemplet 8. Stemplet 8 utsettes for det ytre hydrostatiske trykk gjennom kanaler 11 som munner ut i kammeret 7b og ved husets 3 utside. Ettersom holderen må være innrettet for bruk i et væskemiljø der faste partikler kan være suspendert, avgrenser en fleksibel membran 12 som er festet til huset 3 et lukket rom 13 som kanalen 11 egentlig munner ut i. Det hydrostatiske trykk i det omgivende miljø overføres således til stemplet 8 gjennom membranen 12 og via en væske, f.eks. olje, som fyller det lukkede rom 13 og rommet 7b i hovedkammeret 7.

Rommet 7a i hovedkammeret 7 samt boringen 4 i holderen

er fylt med et isolerende fett for beskyttelse av de elektriske kontakter 5a, 5b, 5c når pluggen 2 ikke er i inngrep med holderen 1. Stemplet 8 er således i den med heltrukne linjer viste stilling i nedre del av fig. IA.

Den i fig. IB skjematisk viste plugg 2 omfatter et sylindrisk parti eller pinne 14 som motsvarer boringen 4 i holderen 1 og har elektriske kontaktflater eller -terminaler 15a, 15b, 15c, motsvarende de respektive kontaktflater 5a til 5c i holderen 1.

Under innføringen av pluggen 2 vil så godt som alt fett

i boringen 4 trykkes gjennom kanalene 9 inn i rommet 7a i hovedkammeret 7, hvorved stemplet 8 forskyves til den med brutte linjer viste stilling i øvre del av fig. IA.

I prinsippet kan en slik kopling arbeide i ubegrenset

tid dersom hele fettmengden forblir i holderen hver gang pluggen trekkes ut. I praksis vil en større eller mindre fettmengde til tross for tetningsanordningen 6 klebe til pluggen 2

og således trekkes ut av holderen når de to koplingsdeler skil-les ad.

For å avhjelpe denne mangel av holderen 1 utstyrt med

et kompensasjonskammer 16 som i den viste utførelse er ringformet og omfatter et forskyvbart stempel 17 som deler kompen-sas jonskammeret i et rom 16a fylt med fett og et rom 16b fylt med en væske, f.eks. olje, som utsettes for det hydrostatiske trykk i det omgivende miljø ved hjelp av en fleksibel membran 18 som rundt holderhuset avgrenser et avtettet rom 19 som kommuniserer med rommet 16b via kanaler 20.

En kalibrert fjær 21 trykker stemplet 17 i en retning

som bevirker reduksjon av volumet i kammeret 16a. Der er anordnet organer for overføring, om nødvendig, av en viss mengde av fettet i kompensasjonskammeret 16a til enheten hovedkammer 7a - boring 4.

Fig. IA viser et eksempel på en mekanisk utførelse av disse overføringsorganer som i hovedsaken omfatter en boring 22 som i sin ene ende kommuniserer med boringen 4 og i sin andre ende med kompensasjonskammeret 16a via en fast tilbakeslagsventil 23 og kanalen 24.

Tilbakeslagsventilen 23 er anordnet for å muliggjøre overføring av fett fra kompensasjonskammeret 16a til boringen 22 under de nedenfor angitte forhold.

Boringen 22 opptar et glidestempel 25 som er utformet

med en gjennomgående kanal 26 som munner ut på hver side av stemplet 25. En kalibrert tilbakeslagsventil 27 hindrer at fett strømmer til kompensasjonskammeret 16a. Med uttrykket "kalibrert" menes at ventilen ikke åpner før et visst terskel-trykk er overskredet. Anslag 28 og 29 begrenser stemplets 25 bevegelse i boringen 22.

Pluggen 2 har en forlengelse i form av en manøverstav

30 av passende lengde og med en diameter som er vesentlig mindre enn boringens 22 diameter.

Ved bruk av anordningen fylles kompensasjonskammeret 16a, samt boringene 4 og 22 med fett før koplingen neddykkes. Stemplene 8 og 17 er i de med heltrukne linjer i fig. IA viste stillinger og glidestemplet 25 er i anlegg mot anslaget 28.

Koplingen mellom pluggen 2 og holderen 1 opprettes som ovenfor angitt, ved bruk av en hensiktsmessig anordning som fører de to koplingsdeler mot hverandre, eller ved hjelp av en dykker.

Pluggen 2 innføres i holderen 1. Pluggens sylindriske parti 14 virker som et stempel og presser fettet inn i hovedkammeret 7. Stemplet 8 forskyves mot venstre i fig. IA, hvor-etter manøverstaven 30 kommer i berøring med glidestemplet 25 mot hvilken den utøver en kraft som er tilstrekkelig til å åpne ventilen 27. Stemplet 25 forskyves i boringen 22 og kommer til anlegg mot anslaget 29. Når pluggen 2 er helt inn-ført i holderen 1, forskyves fettet som fyller den del av boringen 22 som ligger mellom stemplet 25 og tilbakeslagsventilen 23 inn i den del av boringen 22 som kommuniserer direkte med boringen 4, stemplet 8 er i den med brutte linjer øverst på . fig. IA viste stilling og de elektriske kontaktflater 5a, 5b, 5c står i elektrisk forbindelse med kontaktterminalene, hen-holdsvis 15a, 15b, 15c.

Ikke viste låseorganer opprettholder kontakten mellom

de to koplingsdeler.

Når pluggen 2 trekkes ut av holderen 1, fylles det frie rom etter den sylindriske pinne 14 automatisk av fett som pres-ses ut av rommet 7a under påvirkning av stemplet 8 som av fjæren 10 forskyves til det kommer i stillingen vist med heltrukket linje i nedre del av fig. IA.

Samtidig vil ventilen 23 åpnes under påvirkning av det høyere trykk i kompensasjonskammeret 16, slik at fettet kan strømme gjennom og skyve stemplet 25 tilbake, idet den kalib-rerte ventil 27 forblir lukket, og fylle den del av boringen 22 som ligger mellom stemplet 25 og ventilen 23. Ved denne forskyvning av stemplet 25 injiseres en bestemt fettmengde inn i boringen 4. Denne mengde er lik volumet i boringen 22 mellom ventilen 23 og stemplet 25 når sistnevnte er i den på fig. IA viste stilling. Denne fettmengde er slik valgt at den er minst lik det fettvolum som pluggen 2 trekker med seg, og den er fortrinnsvis tilstrekkelig til at en liten mengde fett trenger ut av holderen 1 gjennom tetningsanordningen 6 idet pluggen 2 trekkes ut, slik at ingen væskeformige eller faste fremmedlegemer kan trenge inn i holderen 1 når pluggen 2 trekkes ut.

For å kompensere for denne fett-overføring, gjennomgår stemplet 17 en liten forskyvning mot venstre i fig. IA. Når stemplet 17 etter gjentatte koplings- og frakoplingsoperasjoner har inntatt den på fig. IA med brutt linje viste stilling, må kompensasjonskammeret 16a etterfylles ved bruk av et passende verktøy som kan være tilpasset fettpressen skjematisk vist ved 40. Denne operasjon kan utføres etter at holderen 1 er hevet til overflaten eller mens den er i neddykket tilstand.

I det tilfellet hvor pluggen 2, etter at den er trukket

ut av holderen 1, igjen innføres i denne, er der anordnet en kalibrert ventil 31 som forbinder hovedkammeret 7a med kammeret 16a og begrenser trykkøking i hovedkammeret ved re-sirkule-ring av en del av fettet inn i kompensasjonskammeret 16a.

Som en fagmann lett vil forstå gjør membranen 12 og 18

det mulig å anvende koplingen i enhver dybde. Det er imidler-tid mulig, uten å avvike fra oppfinnelsestanken, å erstatte disse membraner med stive vegger, idet den kraft som er nød-vendig for å føre de to koplingsdeler mot hverandre da vil

avhenge av neddykkingsdybden, samt karakteristikken til fjæren 10 som kan erstattes av en gass.

Fig. 2A og 2B viser en utføringsform hvor kompensasjonskammeret befinner seg i pluggen 2 som er skjematisk vist i lengdesnitt i fig. 2B.

Pluggen omfatter en boring 122 som via en kalibrert ventil 123 og kanaler 124 kommuniserer med kompensasjonskammeret 116 hvor rommet 116a er fylt med fett. I denne utføringsform påvirkes stemplet 117 av en trykkgass som befinner seg i rommet 116b.

I boringen 122 er forskyvbart anordnet et stempel 125

som er utstyrt med en kalibrert tilbakeslagsventil 127 og forlenget med en hul manøverstav 130 som rager ut fra enden av pluggen 2. For at kraften som forskyver stemplet 125 skal være uavhengig av holderens 1 neddykkingsdybde, utsettes samtidig stemplet 125 via en kanal 132 for det samme gasstrykk som hersker i rommet 116b i kammeret 116.

Koplingens virkemåte er den samme som den ovenfor be-skrevne. Fordelen med denne utføringsform er at kompensasjonskammeret 116 blir lettere å fylle, ettersom pluggen 2, når de to koplingsdeler er adskilt, normalt heves til vannoverflaten der rommet 116a eventuelt kan fylles ved hjelp av fettpressen 140.

Fig. 3A og 3B viser en annen utføringsform av oppfinnelsen

1 hvilke organene for overføring av fett fra kompensasjonskammeret 16 til boringen 4 i holderen 1 omfatter en elektroventil 33. Denne er anordnet i serier i en boring 39 som står i forbindelse med kompensasjonskammeret 16 og boringen 4. Elektroventilen omfatter en styrespole 33a som er forbundet med to ledninger 35 og 36 til to kontaktflater 37 og 38. Pluggen 2 omfatter to kontaktterminaler 137 og 138 som motsvarer kontakt-flatene 37 og 38. Boringen 39 har et kalibrert tverrsnitt 34.

Når pluggen 2 er i stilling i holderen 1 tilføres spolen 33a elektrisk strøm i et forutbestemt tidsrom At. Dette bevirker åpning av elektroventilen 33 og øver overføring av.den nødvendige fettmengde fra kammeret 16 til boringen 4.

I denne utføringsform begrenser også elektroventilen 33, som i fravær av elektrisk signal holdes lukket ved hjelp av en kalibrert fjær, likeledes trykkøkingen i boringen 4 som ovenfor angitt.

Selvsagt kan boringen 39, uten at man avviker fra oppfin-nelsens ramme, munne ut i hovedkammeret 7 istedenfor i boringen 4, eller utføringsformen vist i fig. 2 kan modifiseres ved å oppta elektroventilen og kompensasjonskammeret i pluggen 2.

Det er likeledes mulig å anordne et anslag 41 mot hvilket stemplet 8 kan ligge an etter at fettet er overført fra kompen-sas jonskammeret til boringen 4 og hovedkammeret, idet dette anslag er slik anordnet at stemplet 8 stopper når volumet i rommet 7a som er fylt med fett overstiger volumet i boringen 4 med en forutbestemt verdi. Under disse forhold er det ikke nødvendig å kalibrere boringen 39 og under overføring av fett er det tilstrekkelig å åpne elektroventilen ved fjernmanøvre-ring inntil stemplet 8 kommer til anlegg mot anslaget 41.

Fig. 4A viser i snitt tetningsanordningen 6 som utgjør

en forlengelse av holderen 1. Denne tetningsanordning består av et elastisk materiale med en høy utvidelseskoeffisient, f.eks. et neopren-materiale med en forlengelse på 500 til 600 %.

Tetningsanordningen omfatter et sylindrisk parti 6a, hvis innvendige diameter er lik den innvendige diameter i boringen 4 i holderen 1. Henvisningstallet 6b betegner et annet sylindrisk parti hvis innvendige diameter er mindre enn boringens 4 innvendige diameter i et forhold som er forenlig med utvi-delseskoeffisienten til materialet som tetningsanordningen består av. De to sylindriske partier er innbyrdes forbundet via et konisk parti 6c.

Tetningsanordningens frie ende er lukket av en membran

som strekker seg vinkelrett på tetningsanordningens akse og utgjøres av sirkelsektorpartier 6d, 6e , hvilke partier grenser mot hverandre som vist i fig. 4D som er et enderiss sett fra venstre i fig. 4A.

Når pluggen 2 trenger inn i holderen 1, skyver manøver-staven 30 membranens forskjellige partier 6d til 6k bort og trenger inn i partiet 6b, hvilket sikrer tetning rundt manøver-staven 30 som vist i fig. 4B. Deretter bevirker pluggen 2 ekspansjon av tetningsanordningens 6 ende og griper inn i holderen 1, idet tetningsanordningen 6 opprettholder tetningen rundt det sylindriske parti 14 som vist i fig. 4C.

En fagmann på området kan utføre tillempninger og modi-fikasjoner uten å avvike fra rammen til foreliggende oppfinnelse. F.eks. kan koplingen omfatte flere pinner og holderen flere komplementære boringer som, slik det ovenfor er angitt, kommuniserer med minst ett hovedkammer og minst ett kompensasjonskammer.

Ved utføringsformen vist på fig. IA og IB forskyves stemplet 25 ved hjelp av en manøverstav 30 i forlengelse av pluggen 2. Men denne manøverstav kan erstattes av en elektromagnet som virker på stemplet 25. Dessuten er det mulig å benytte et massivt stempel 25, idet ventilen 27 da vil være innskrudd i en boring som munner ut i boringen 4 og i kanalen 22 nær anslaget 29.

Oppfinnelsen er bare som eksempel beskrevet i forbindelse med en elektrisk kopling, men den kan også anvendes ved hvilken som helst type kopling som har to komplementære deler som passer inn i hverandre, f.eks. en mekanisk låse- eller posisjo-neringskopling.

Claims (10)

1. Kopling av innstikk-typen egnet for bruk i et fluidmiljø, omfattende en holder (1) i hvilken er utformet minst én boring (4), en plugg (2) utstyrt med minst én pinne (14) som passer inn i boringen (4), et hovedkammer (7) som kommuniserer med boringen (4) og er fylt med et beskyttelsesfett, hvor volumet i kammeret varieres automatisk for å fylle boringen med be-skyttelsesfettet når pinnen trekkes ut av boringen, karakterisert ved at det i holderen (1) eller pluggen (2) også er utformet et kompensasjonskammer (16, 116) fylt med beskyttelsesfett under et høyere trykk enn det trykk som hersker i hovedkammeret (7), samt boring (22, 39, 122) for overføring av en bestemt mengde beskyttelsesfett fra kompensasjonskammeret til enheten hovedkammer (7) - boring (4) i holderen (1).

2. Kopling ifølge krav 1, karakterisert ved at kompensasjonskammeret (16) og boringen (22, 39) er anordnet i koplingens holder (1) .

3. Kopling ifølge krav 1, karakterisert ved at kompensasjonskammeret (116) og boringen (122) er anordnet i pluggen (2).

4. Kopling ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at boringen (39) har et tverrsnitt som forbinder kompensasjonskammeret (16) med enheten hovedkammer (7) - boring (4) i holderen, og en fjernstyrt elektroventil (33) som muliggjør overføring av beskyttelsesfett gjennom boringen (39).

5. Kopling ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den omfatter et stempel (25) som er anordnet i boringen (22) forskyvbart mellom to stillinger, idet stemplets to motsatte flater kommuniserer gjennom en kalibrert ventil (27) som hindrer tilbakestrømning av beskyttelsesfett til kompensasjonskammeret, en innretning (30) for forskyvning av stemplet i boringen (22) når pluggen (2) innføres i holderen (1) samt organer for begrensning av trykket i hovedkammerets (7) indre.

6. Kopling ifølge krav 5, karakterisert ved at innretningen for forskyvning av stemplet består av en manøverstav (30) i forlengelse av pluggens (2) pinne (14), idet denne stav (30) trenger inn i boringen (22) for forskyvning av stemplet når pluggen innføres i holderen.

7. Kopling ifølge krav 4 og 5, karakterisert ved at innretningen for forskyvning av stemplet består av en fjernstyrt magnetspole (33a).

8. Kopling ifølge krav 5, karakterisert ved at den omfatter en fast tilbakeslagsventil (23) som er anordnet mellom boringen (22) og kompensasjonskammeret (16) for å hindre at beskyttelsesfett strømmer tilbake til kompensasjonskammeret .

9. Kopling ifølge krav 1.og 3, karakterisert ved at pluggen (2) omfatter en boring (122) som munner ut i kompensasjonskammeret (116) , et hult stempel (125) som kan forskyves i denne boring mellom to stillinger, en hul stav (130) som er utformet i ett med stemplet(125) og munner ut ved enden av pluggens pinne (14), hvilken stav (130) bevirker relativ forskyvning av det hule stempel i dets boring når pluggen innføres i holderen, en kalibrert ventil (127) som er opptatt i det hule stempel og hindrer at beskyttelsesfett strømmer inn i kompensasjonskammeret, samt innretning for begrensning av trykket i hovedkammerets (7) indre.

10. Kopling ifølge krav 9, karakterisert ved at den omfatter en fast tilbakeslagsventil (123) anordnet mellom boringen (122) og kompensasjonskammeret (116) for å hindre tilbakestrømning av beskytteslesfett til kompensasjonskammeret.