NO167596B - Stanglaaseanordning. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en stanglåseanordning som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. En spesiell anvendelse for slik stanglåseanordning er den stempelaktuator som er forbundet med avstengerne i en boresikringsventil på et oljefelt.

Ved bruk av boresikringsventiler er det av og til nødvendig å låse avstengerne i stengestillingen. På området boresikringsventiler finnes tallrike anordninger for låsing av en avstenger i dens stengestilling. Slike anordninger kan være alt fra en enkel mekanisk skrue som er innskrudd gjennom ventillokket til inngrep med ytterenden av avstengerens forbindelsesstang eller stempel for å hindre dens bevegelse i utadretningen, til kompliserte anordninger slik som vist i US patent nr. 4 305 565 der en låsekjegle reagerer på fluidtrykk under avstengerens bevegelse for å føre låsekilene til inngrep med de innvendige skråflater i huset.

En annen avstenger-låsekonstruksjon, som vist i US patent nr. 3 941 141, omfatter kilekonstruksjoner som samvirker med en svalehaleanordning for bevegelse av kilene til inngrep med gjengene på halestangen.

Andre patenter, såsom US patenter 4 052 995 og 4 076 208

og 4 290 577 viser avstengerlåser der en låsemutter hindres fra omdreining ved hjelp av en clutchmekanisme med sperretenner.

US patent nr. 2 845 902 viser en selvlåsende, lineær fluidaktuator som anvender kjegler i en avsmalnende seksjon for låsing etter bevegelse, men som frigjøres under påvirkning av hydraulisk trykk.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret stanglåseanordning som enkelt og hurtig vil låse stangen til en hydraulisk sylinder i en ønsket stilling, særlig avstengerskaftet i en boresikringsventil, som reagerer på fluidtrykk og som ikke er utsatt for slike vanskeligheter og komplikasjoner som kjente avstengerlåser.

Et spesielt formål er å tilveiebringe en avstengerlås for en boresikringsventil der låsestillingen kan varieres for å kompensere for slitasje på avstengerpakningen, og der man unngår problemer i forbindelse med sammenstøt mellom låsen og avstengerskaftet.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en stanglåseanordning av den innledningsvis nevnte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etterfølgende krav.

Ovennevnte, samt andre formål og fordeler med foreliggende oppfinnelse er angitt og forklart i det følgende i tilknytning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et snitt gujennom den forbedrete avstengerlås ifølge foreliggende oppfinnelse i ulåst stilling. Fig. 2 er et annet liknende snitt gjennom den forbedrete avstengerlås vist i låsestillingen.

Fig. 3 er et liknende snitt av den forbedrete avstengerlås

i tilbaketrukket stilling.

Fig. 4 er et snitt gjennom en annen utføringsform av foreliggende oppfinnelse.

I fig. 1 er en skaftforlengelse 10 festet til avstenger-aktuatorskaftet 11 til en boresikringsventil av avstengertypen (ikke vist) og strekker seg gjennom et hus 12 som er i form av et rørkryss 14. Skaftforlengelsen 10 og aktuatorskaftet 11 strekker seg gjennom husboringen 16 på tvers av tverrboringen 20 og gjennom låseenheten 18 som er beliggende i husets tverrboring 20. Boringens 16 ytterende er lukket som vist og endedeksler 20a og 20b er festet til huset 12 for å lukke tverrboringens 20 ender.

Låseenheten 18 omfatter en hoveddel 22 som strekker seg langs boringen 20 og oppviser en boring 24 som opptar skaftforlengelsen 10 som vist. I sin ulåste stilling som vist i fig. 1, kan skaftforlengelsen 10 fritt bevege seg frem og tilbake sammen med avstengeraktuatoren som den er forbundet med. Når avstengeraktuatoren beveger seg innad inntil de to avstengerne (ikke vist) ligger an mot hverandre i stengestillingen, er skaftforlengelsens 10 avskrådde ender 26 beliggende som vist i fig. 2, slik at den kan ligge an mot hoveddelens 22 skråflate 28 for å låse avstengerne i stengestillingen. Drivorganer er anordnet for å bevege hoveddelen 22 frem og tilbake i boringen 20. Slike drivorganer omfatter et drivstempel 30 som er festet til hoveddelen 22 ved en dødgangsforbindelse

32. Forbindelsen 32 omfatter en pinne 34 som er festet i hoveddelen 22 og strekker seg gjennom en langsgående sliss 36 i stempelet 30. Stempelet 30 har en avtrappet hoveddel der utspringet 38 har en minste diameter og et utvendig spor 40 som strekker seg rundt dets utside nær slissen 36, en mellomseksjon 42 med en skulder 44 mellom utspringet 38 og seksjonen 42, en endeseksjon 46 og en avsluttende flens 48. En aktuatorkonus 50 er anordnet rundt utspringet 38 mot skulderen 44 og er festet i denne stilling ved hjelp av en delt trykkring 52 som er anordnet i sporet 40. Elementene 54 i en delt låsekonus omslutter aktuatorkonusen 50 og omfatter inngrepsender 56 som griper inn i et spor 58 rundt hoveddelens 22 utside. En delt låsering 60 omgir elementene 54 og omfatter inngrepsender 62

som griper inn i et spor 64 på utsiden av et låsestempel 66. Låsestempelet 66 omfatter et hovedparti 68 og en rorforlengelse 70 som omgir utsiden av drivstempelets 30 endeseksjon 46. Tetningsorganer såsom 0-ringer 72 og 74 er anordnet for avtetting mellom utsiden av endeseksjonen 46 og innsiden av rørforlengelsen 70, samt mellom hovedpartiets 68 utside og tverrboringens 20 innvendige overflate 76.

Drivstempelets 30 motsatte sider kommuniserer gjennom en port 78a i endedekselet 20a og gjennom en port 78b i endedekselet 20b. Endedekslene 20a og 20b er festet til huset 12 ved hjelp av egnete midler (ikke vist) såsom hodeskruer og avtettet mot boringen 20 ved hjelp av tetningsorganer såsom O-ringer 73a og 73b. En kanal 80 i skaftforlengelsen 10 kommuniserer gjennom en pinneskrue 83 med en gjennomgående kanal og en kanal 81 i aktuatorskaftet 11 til den side av avstengeraktuatorstempelet som bevirker tilbaketrekning av avstengeren. Trykk fra porten 78a virker på drivstempelets 30 låseside. Trykk fra porten 78b virker på stempelets 30 frigjøringsside og på låsestempelet 66 gjennom en port 82 i hoveddelen 22 og kanal 84 gjennom stempelets 30 utspring 38 inn i rommet mellom låsestempelet 66 og låsekonuselementene 54 og aktuatorkonusen 50. En rotasjons-hindrende pinne 85 er innført i et hull 87 i skaftforlengelsen 10 og opptas i et spor 89 i huset 12 for å hindre omdreining av forlengelsen 10 og derved sikre at skaftforlengelsens 10 overflate 26 forblir stort sett parallell med hoveddelens 22 skråflate 28. På tegningene er rørkryssets 14 ben vist i rett vinkel med hverandre, men det er også tenkelig at tverrboringens 20 akse kan skråne slik at hoveddelens 22 skråflate 28 står vinkelrett på boringens 16 senterlinje og passer til å ligge jevnt an mot en ikke avskrådd, plan ytterende på skaftforlengelsen 10. Dersom rørkrysset 14 er skrått slik at skråflaten 28

er vinkelrett på boringens 16 senterlinje, kan dessuten et modifisert lengre aktuatorskaft 11 anvendes istedenfor skaftforlengelsen 10.

Hver gang boresikringsventil-avstengeren beveges til stengestilling, beveges skaftforlengelsen 10 til den i fig. 2 viste stilling. Trykk blir så innført gjennom porten 78a til stempelet 30 for å bevirke at låseenheten 18 beveges til den i fig. 2 viste stilling der hoveddelens 22 skråflate 28 ligger an mot skråflaten 26 på skaftforlengelsens 10 ytterende. Ved tilsetning av trykk vil først låseenheten 18 bevege seg mot høyre inntil den er i låsestilling, og deretter vil trykket virke på låsestempelet 66 slik at den delte låsering 60 ved kilevirkning bringes i låseinngrep mellom boringens 20 overflate 76 og utsiden av låsekonuselementene 54.

Ved bruk virker den forbedrete anordning ifølge foreliggende oppfinnelse som ovenfor beskrevet og vist i tegningene fra en hvilestilling der den er uvirksom som vist i fig. 1 til en stilling der den er virksom og låst som vist i fig. 2. I hvilestillingen er skaftforlengelsen 10 i sin tilbaketrukne stilling med sin ytre skrå ende nær boringens 16 lukkete ende og med låseenheten 18 i dens ytterstilling nær endedekselet 20a. Når avstengeren som aktuatorskaftet 11 er forbundet med beveges til sin stengestilling, beveges skaftforlengelsen 10 i boringen 16 slik at ytterenden 26 er beliggende i den nedre del av boringen 20 som vist i fig. 2. Dersom det er ønskelig å

låse avstengeren i dens virksomme stilling, påvirkes låseenheten 18 ved innføring av trykkfluid gjennom porten 78a i endedekselet 20a. Dette trykk bevirker at låseenheten 18 beveger seg mot høyre i boringen 20 fordi trykket er innesluttet i boringen 20 til venstre for stempelet 30 og låsestempelet 66. Når skråflaten 28 på hoveddelen 22 er i fast inngrep med skaftforlengelsens 10 ytre skråflate 26 stopper hoveddelens 22 bevegelse, og derpå

følgende bevegelse på grunn av trykk gjelder bare den uavhengige bevegelse av låsestempelet 66 som tvinger den delte låsering 60 til låsestilling mellom innsiden av boringen 20 og utsiden av låsekonuselementene 54. Låsekonuselementene 54 tvinges mot konusens 50 utside for å hindre enhver aksialbevegelse av låseenheten 18 inntil det tidspunkt da det er ønskelig å frigjøre låseenheten 18. Denne virksomme og låste stilling er vist i fig. 2.

Avstengerne i boresikringsventiler anvender frontpakninger (ikke vist) som utsettes for slitasje etter gjentatte stengnin-ger. På grunn av denne eventuelle slitasje og vanlige maskineringstoleranser stopper ikke avstengerne alltid i samme stilling ved stengning. Enhver avstenger-låseanordning som benyttes må derfor kunne låse avstengerne i sin stilling som ikke vil være nøyaktig kjent. I fig. 2 har skråflaten 28

kommet til anlegg mot skråflaten 26 etter at låseenheten 18 har gjennomløpt nesten hele sitt tillatelige slag. Dette vil skje når avstenger-frontpakningene oppviser betydelig slitasje. Ved nye avstenger-frontpakninger vil skråflaten 28 komme til anlegg mot skråflaten 26 nær inntil boringen 24. Ved bruk av skråflåtene 28 og 26 oppnås et stort område av trinnløse låsestillinger, slik at slitasje og maskineringstoleranser kan opptas.

Ettersom skråflåtene på komponentene i låseenheten 18 er selvlåsende kileflater, vil skaftforlengelsen 10 og dens avstenger holdes i stengestillingene når trykkfluidet avlastes fra porten 78a og låseenheten 18. Når det er ønskelig å frigjøre låseenheten 18 og bevege avstengeren til den åpne stilling, innføres trykkfluid gjennom porten 78b i endedekselet 20b. Dette trykk virker på låseenheten 18, men innledningsvis beveges bare stempelet 30 og låsestempelet 66. Den innledende bevegelse opptas av en dødgangsforbindelse 32. Denne bevegelse fører til at aktuatorkonusen 50 og den delte låsering 60 be veges mot venstre og derved frigjør låsekonuselementene 54.

Ved denne bevegelse utløses låsingen av låseenheten 18, og hele enheten beveger seg mot venstre. Denne bevegelse er forholdsvis hurtig såsnart låseringen 60 er frigjort. Bevegelsen av hoveddelen 22 avdekker øvre ende av kanalen 80 i skaftforlengelsen 10 som kommuniserer med den side av avstengeraktuatorstempelet som anvendes for tilbakebevegelse av avstengeren og skaftforlengelsen 10. Før der foregår noen vesentlig bevegelse av skaftforlengelsen 10 vil låseenheten 18 ha beveget seg til sin hvilestilling. Porten 80 frilegges ikke fullstendig før låseenheten 18 har beveget seg en betydelig strekning og oppnådd en hastighet slik at tidsforløpet før trykkfluidet når avstengeraktuatorstempelet og innleder dets tilbaketreknings-bevegelse, tillater låseenheten 18 å bevege seg helt frem til hvilestillingen hvor boringen 24 i hoveddelen 22 korresponderer med boringen 16. I denne bevegelse fremgår frigjøringen av kilevirkningen fra aktuatorkonusen 50, låsekonuselementene 54

og låseringen 60 ved en viss overdrivelse av rommet mellom komponentene under frigjøringsbevegelsen av enheten vist i fig. 3.

For det tilfellet at boringen 24 i hoveddelen 22 ikke skulle være fullstendig i flukt med boringen 16 når skaftforlengelsen 10 begynner sin oppadbevegelse, har øvre ende av skaftforlengelsen 10 også en avfaset kant 86 som sikrer at skaftforlengelsen 10 kommer i flukt med og passerer gjennom boringen 24.

En annen utføringsform av foreliggende oppfinnelse er den forbedrete lås 118 for hydraulikk-sylinder 119 som vist i fig.

4. Låseenheten 118 omfatter et stempel 130, en aktuatorkonus 150, elementer 154 av en delt låsekonus, en delt låsering 160

og et låsestempel 166, idet virkemåten for disse deler er den samme som for tilsvarende deler vist i fig. 1 til 3 i den foretrukne utføringsform som ovenfor beskrevet. Hydraulikksylinderen 119 omfatter et hus 116, en hoveddel 117 hvorfra strekker seg en stempelstang 122. Stangen 122 har gjenger 123 eller andre passende organer på sin frilagte ende for inngrep med et arbeidsstykke (ikke vist). Stempelstangen 122 strekker seg gjennom et endedeksel 120b og er avtettet mot dette ved en pakningsenhet 121. Pakningsenheten 121 er sikret ved hjelp av en støttering 123 og låsering 125.

En typisk anvendelse for hydraulikksylinderen 119 vil være å heve og fastholde en last (ikke vist) som er festet til stanggjengene 123 ved innføring av høytrykksfluid gjennom porten 178a i endedekselet 120a inn i kammeret 183. Under hevingen av lasten avlastes fluidtrykk fra hulrommet 179 gjennom en port 181 ved hjelp av passende ventilorganer (ikke vist). Når lasten er blitt hevet til ønsket høyde, blokkeres fluid i hulrommet 183 ved hjelp av de passende ventilorganer og delene som utgjør låseenheten 118 vil være anordnet i en låsestilling lik låsestillingen for låseenheten 18 i fig. 2 i den foretrukne utføringsform. Ettersom skråflaten på komponentene i låseenheten 118 er selvlåsende kileflater, vil den hevete last fortsatt fastholdes av låseenheten selv om fluidtrykk i hulrommet 183 avlastes, under forutsetning av at fluidtrykk ikke foreligger i hulrommet 179 eller innføres gjennom porten 181 inn i hulrommet 179.

Lasten kan senkes eller lasten frigjøres ved innføring av fluidtrykk gjennom porten 181 inn i hulrommet 179. Dersom det er ønskelig å senke lasten på kontrollert måte, bør imidlertid hulrommet 183 stå under fluidtrykk som så kan avlastes gradvis gjennom porten 178a etterhvert som fluidtrykk samtidig gradvis innføres gjennom porten 181 inn i hulrommet 179. På denne måten vil låseenheten 118 frigjøres som vist i fig. 4 og vil sakte senke lasten som er festet til gjengene 123.

Claims (4)

1. Stanglåseanordning omfattende et hus (12; 116) med en gjennomgående boring (20), et deksel (20a, 20b; 120a, 120b) festet til hver ende av huset (12; 116), en i husboringen (20) anordnet hoveddel (22; 117) som er operativt forbundet med stangen (11; 122) som skal låses, et primærstempel (30; 130) anordnet i husboringen (20) for frem- og tilbakegående bevegelse i denne som reaksjon på hydraulikk-trykk på motsatte sider av primærstemplet (30; 130), hvilket stempel er forbundet med hoveddelen (22; 117) via en dødgangsforbindelse (32), organer (78a, 78b; 178a, 181) for tilføring av hydraulisk trykkfluid til motsatte ender av huset (12; 116), karakterisert ved at den videre omfatter et låsestempel (66; 166) som er forbundet med og bevegelig i forhold til primærstemplet (30; 130), en avsmalnende delt låsering (60;

160) som er forbundet med låsestemplet (66; 166), en aktuatorkonus (50; 150) som er festet til primærstemplet (30; 130), og koniske elementer (54; 154) som er forbundet med hoveddelen (22; 117) og anordnet radialt mellom aktuatorkonusen (50; 150) og låseringen (60; 160), idet bevegelse av primærstemplet (30;

130) og hoveddelen (22; 117). i en første retning ved tilføring av trykk til husets (12; 116) ene ende beveger aktuatorkonusen (50; 150) inn i de koniske elementer (54; 154) for utadkiling av de koniske elementer, og idet påfølgende bevegelse av låsestemplet (66; 166) forårsaket av nevnte trykk, beveger låseringen (60; 160) til kileinngrep mellom de koniske elementer (54; 154) og husets (12; 116) indre for å låse hoveddelen (22;

117) mot bevegelse i. dette, og idet tilføring av trykk til husets andre ende beveger stemplene (30; 130 og 66; 166) i retning motsatt den første retning for frigjøring av kileinn-grepet mellom de koniske elementer (54; 154) og huset (12; 116).

2. Låseanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en skråflate (28) på hoveddelen (22), en sideåpning (16) i huset (12) , idet stangen (10) strekker seg gjennom åpningen (16) inn i huset (12) i stilling for anlegg av hoveddelens (22) skråflate (28) mot dens ende (26) for låsing av stangen (10) i stilling.

3. Låseanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at stangen (122) strekker seg fra enden av hoveddelen (117) bort fra stemplet (30) og igjennom endedekslet (120b) ved enden av huset (119) i avstand fra stemplet (130).

4. Låseanordning ifølge krav 2, omfattende midler for opplagring av låsehuset på en boresikringsventil, hvor stangen (10) er skaftet til boresikringsventilen og hvor skaftet er forbundet med boresikringsventil-avstengerens aktuatororganer som skyver boresikringsventil-avstengerne inn og ut, karakterisert ved en gjennom skaftet utformet kanal (80) som kommuniserer med avstenger-aktuator-organenes innskyvningsside fra skaftets ytre ende, idet hoveddelens (22) inngrep med skaftet stenger skaftkanalen, hvorved hoveddelen tilbaketrekkes fra en låsestilling forut for den trykkforårsakete tilbaketrekning av avstengeren.