NO173840B - Anordning for aa opprettholde tetthet mellom to deler som kan rotere i forhold til hverandre - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte og en anordning for å opprettholde tetthet mellom to deler som kan bevege seg i forhold til hverandre. Det spesielle ved anordningen er at den omfatter minst to tetningsenheter (39, 40) som hver kan innta minst to mulige tilstander, en første tilstand hvor den sikrer tetthet mellom nevnte deler (33, 34), og en annen tilstand hvor slik tetthet ikke opprettholdes. Tetningsenhetene (39, 40) er deformerbare og trer vekselvis i virksomhet, idet minst én av enhetene alltid er i den første tilstand. Oppfinnelsen er særlig beregnet på. å sikre tetthet mellom to rør som dreier i forhold til hverandre og som tjener til å overføre fluid under trykk.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for å opprettholde tetthet mellom to deler som kan rotere i forhold til hverandre, omfattende minst to deformerbare tetningsenheter som hver har minst to ulike tilstander, en første tilstand for å sikre tetthet mellom de to deler, og en annen tilstand hvor tetthet ikke er sikret. Anordningen er særlig beregnet på

bruk mellom to koaksiale rør for transport av fluid under meget høyt trykk.

En slik anordning tillater f.eks. overføring av et fluid under trykk mellom to maskindeler som dreier i forhold til hverandre. Den er særlig egnet for denne funksjon når rotasjonsbevegelsene mellom de to deler foregår sakte og som oftest vekslende og med liten amplitude, når fluidtrykket er meget høyt og den nødvendige levetid meget lang.

Det er kjent anordninger for opprettholdelse av tetning mellom to koaksiale rør som dreier i forhold til hverandre,

dvs anordninger som generelt betegnes dreiekoplinger, som anvender pakninger av elastisk materiale i forbindelse med sylindriske eller flate og ringformete lagerflater som de trykkes mot, særlig av selve fluidtrykket. Omdreining av et av de koaksiale rør i forhold til det andre kan bare finne sted ved at pakningen glir på sin lagerflate.

Når trykket i fluidet som skal overføres er meget høyt blir disse pakninger presset meget hardt mot sin lagerflate og glidebevegelsen fører til hurtig slitasje av pakningene. Under glidning ved høyt fluidtrykk blir dessuten pakningsleppene ut-satt for høy skjærspenning. De kjente materialer som er aktu-elle for fremstilling av disse pakninger, og som har den nød-vendige fleksibilitet for perfekt tilpasning til lagerflatene som de samvirker med for å sikre tetning, har generelt ikke en tilstrekkelig skjærfasthet og leppene kan bli ødelagt ved opp-riving, særlig ved omkasting av rotasjonsretningen.

Teknikkens stilling kan illustreres ved følgende U.S. patenter, US-A-3.944.263, US-A-2.253.932 og US-A.3.689.082

samt franske patenter FR-A-2.227.784, FR-A-1.572.520, FR-A-1.585.213 og FR-A-1.310.665. Disse patenter angår statiske koplinger eller dreiekoplinger.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å komme frem til en ny anordning for opprettholdelse av tetningen mellom to koaksiale rør som dreier i forhold til hverandre, som er istand til å inneslutte et fluid under meget høyt trykk og hvis robusthet og slitefasthet tillater en meget lang effektiv levetid uten nedbryting. Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning av den innledningsvis angitte art, ved at drivmidler er anordnet for intermitterende påvirkning av hver tetningsenhet som reaksjon på omdreining av de to deler, at hver av de to deler omfatter et trykkfluid-overføringsrør som kan rotere om en felles akse, og at minst én av de to deformerbare tetningsenheter omfatter en elastisk vridnings-deformasjonsinnretning som er anordnet mellom trykkfluid-overføringsrørene for å forbinde trykkfluid-overføringsrørene med hverandre. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende krav 2 - 15.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen vil således de elementer som kommer i kontakt for å sikre tetthet ikke utsettes for noen relativ rotasjonsbevegelse og kan, uten skade, presses mot hverandre så sterkt som nødvendig, for å danne en effektiv sperre uansett trykket i fluidet som skal innesluttes.

Foreliggende oppfinnelse kan med fordel anvendes for å erstatte de tidligere kjente dreiekoplinger som anvendes for væskeoverføringsinnretningene, f.eks. mellom marine konstruksjoner og et skip såsom et olje-tankskip, særlig når de to konstruksjoner er forbundet med en arm og de fritt kan rotere i forhold til hverandre.

Trekkene og fordelene ved oppfinnelsen vil lettere forstås på bakgrunn av følgende beskrivelse av forskjellige utfø-ringseksempler i tilknytning til tegningene hvor: Figur 1 er et lengdesnitt av en første utførelse av tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor hylsen som er elastisk deformerbar ved vridning omfatter bøyelige bøssinger og hvor de midlertidige koplingsorganer omfatter en krage forbundet med røret som skal koples, Figur 2 er et lengdesnitt av en annen utførelse av tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor hylsen som er elastisk deformerbar véd vridning er et bøyelig rør, og hvor de midlertidige koplingsorganer omfatter en deformerbar ring, Figur 3 er et lengdesnitt av en tredje utførelse av tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor hylsen som er elastisk derformerbar omfatter et antall bøyelige, ringformete skiver og hvor koplingsorganene omfatter en oppblåsbar og sammentrekkbar skjøt, Figur 4 er et lengdesnitt av en variant av oppblåsbar ekspanderbar tetning, vist i sin opprinnelige stilling uten trykk, Figur 5 er et lengdesnitt av den samme oppblåsbare tetning vist i dens oppblåste og ekspanderte stilling, Figur 6 er et skjematisk forenklet riss som viser koplingsorganenes hydrauliske drivkrets, Figur 7 er et skjematisk forenklet riss som viser en annen versjon av koplingsorgan-drivkretsen, og Figur 8 er et tverrsnitt av anordningen, som særlig viser en metode for regulering av fordeler-sleideventilstillingen i forhold til kammen. Figur 1 viser en første utførelse av anordningen som opp-rettholder tetthet mellom to koaksiale rør 1 og 2 som roterer i forhold til hverandre rundt sin felles akse 3, idet trykkfluidet som de håndterer, strømmer fra det ene til det andre f.eks. i retning av pilen -4.

Disse to rør styres i rotasjon ved hjelp av lagre 5 og 6. Røret 2 omfatter to krager 7 og 7a som er innesperret i spor 8 og 8a hvorav det første skyldes sammenstillingen av huset til donkraften 9 med stempelet 10 og flensen 11, og det andre skyldes sammenstillingen av huset til donkraften 9a, som med fordel er identisk med 9, med stempelet 10a og flensen lia, som hensiktsmessig er identiske med henholdsvis 10 og 11. Hvert stempel 10 (eller 10a) er forbundet med huset til donkraften 9 (eller 9a), via bøssinger 12 og 13 (12a og 13a) laget av et elastisk deformerbart materiale, for å danne det ringformete kammer 14 (eller 14a) som, som senere angitt, via en åpning såsom 15 er forbundet med den hydrauliske krets som det forsyner med trykkfluid.

Huset til donkraften 9a og stempelet 10a er vist i deres opprinnelige relative stilling når kammeret 14a ikke mates med trykkfluid. I denne stilling har rørets 2 krage 7a ingen kontakt med sidene i sporet 8a, som dannes av flensen lia og stempelet 10a, og røret 2 kan dreie fritt i forhold til røret 1. På den annen side er huset til donkraften 9 og stempelet 10 vist i en stilling der det utøver en innvendig trykk-kraft,

idet et trykkfluid er innført i det ringformete kammer 13.

Denne trykk-kraft har skilt stempelet 10 fra huset til donkraften 9 som følge av en translasjonsbevegelse i retning av lengdeaksen 8, som får sporet til å krympe.

Kragen 7 blir da presset hardt mellom flensen 11 og stempelet

10. Hvert av de således beskrevne to sett av midlertidige koplingsorganer 16 og 16a, som hvert omfatter et hus 9 (eller 9a),et stempel 10 (eller 10a) og to elastiske bøssinger 12 og 13 (eller 12 og 13a), og som utstyrer flensene 11 og lia er forbundet med røret 1 via en hylse 17 (eller 17a) som er elastisk deformerbar ved vridning om akselen 3. Denne hylse omfatter en stiv bøssing 18 (eller 18a) som over en del av sin lengde er festet til en bøssing 19 (eller 19a) av et elastisk deformerbart materiale, og over en annen del av sin lengde fester til en annen bøssing 20 (eller 20a) av elastisk deformerbart materiale. Bøssingene 19 og 19a fester også til henholdsvis flensene 11 og Ila, mens bøssingen 20 også fester til flensen 21 i forlengelse av røret 1, og mens bøssingen 20a også fester til flensen 22 i forlengelse av røret 2 gjennom den sylindriske mantel 23 og flensen 21. En rekke kanaler 24, 25, 26 og 27 er utformet gjennom element-ene 21, 20, 18, 19, 11 og 9 til den elastiske hylse 17 og kop-lings anordningen 16, for å bringe åpningen 15 som munner ut i ringkammeret 14 i kommunikasjon med roret 28 som er forbundet med trykkfiuid-tilførselskretsen som er beskrevet i det følg-ende .

En annen rekke ikke viste kanaler gjennom den elastiske hylse 17a og koplingsanordningen 16a forbinder likeledes ringkammeret 14a med trykkfluid-tilførselseskretsen som er beskrevet i det følgende.

Som man vil se omfatter denne krets en hydraulisk fordeler

i form av en sleideventil 29 som er rotasjonsfast forbundet med

raret 2 via en bæreinnretning 30, hvis sleide påvirkes av rullen 31 som følger konturen på kammen 32 som er rotasjonsfast forbundet med røret 1 via flensene 22 og 21 og mantelen 23.

Figur 2 viser en annen utførelse av anordningen for å opprettholde tetning ifølge oppfinnelsen mellom to koaksiale rar 33 og 34 som roterer i forhold til hverandre om sin felles akse 35, idet det trykkfluid de overfører strømmer fra det ene til det andre, f.eks. i retning av pilen 36.

Disse to rør styres i rotasjon ved hjelp av lagre 37 og 38. Anordningen omfatter to identiske systemer som hvert omfatter en hylse 39 (eller 39a) som er elastisk deformerbar ved vridning om aksen 35, tilknyttet et sett midlertidige koplingsorganer 40 (eller 40a). Hver hylse 39 (eller 39a) omfatter et bøye-lig rør av elastisk deformerbart materiale 41 (eller 41a) som fordelaktig er forsterket med en skrueviklet trådarmering 42 (eller 42a) som gir den en motstand mot trykket i fluidet som strømmer fra røret 33 til røret 34 som det midlertidig opptar slik det fremgår av det følgende. Dette bøyelige rør 41 (eller 41a) er ved sin ene ende, f.eks. ved hjelp av en krage 43 (eller 43a), festet til flensen 44 som er forbundet med røret 33 (eller 44a og flensen 44). Det bøyelige rør 41 (eller 41a) er ved sin andre ende, f.eks. ved hjelp av kragen 46 (eller 46a) festet til flensen 47 (eller 47a) som bærer settet med midlertidige koplingsorganer 40 (eller 40a).

Dette sett 40 (eller 40a) omfatter, forskyvbart opptatt i en dobbelt boring 48 (eller 48a) som er sentralt utformet i flensen 47 (eller 47a), et ringformet avtrappet stempel 49 (eller 49a) utstyrt med tetninger 50 og 51 (eller 50a og 51a) og en ring 52 (eller 52a) av elastisk deformerbart materiale, som befinner seg mellom stempelet og en ringformet flens 53 (eller 53a) som stenger boringen 48 (eller 48a). Stempelet 49 (eller 49a) avgrenser sammen med flensen 47 (eller 47a) et ringformet kammer 54 (eller 54a) med variabel geometri, som er forbundet med den nedenfor beskrevne trykkfluid-tilførselskrets, via det bøyelige rør 55 (eller 55a) og kanalen 56 (eller 56a) som er utformet i flensen 44 (eller 44a). Som vist på figur 2 er de to kretser, omfattende hylsene 39 og 39a samt koplingsorganene 40 og 40a som omfatter ringene 52 og 52a, anordnet rundt røret 34. Koplingsorganene 40 er vist i en stilling hvor ringen av elastisk deformerbart materiale 52, sammentrykket mellom flensen 53 og stempelet 4 9 under påvirkning av trykket i fluidet som er innført i ringkammeret 54, har endret form og, idet den oppfører seg som et ukomprimerbart fluid, radielt over-fører den aksielle skyvekraft den mottar, og fast omgir røret 34. På den annen side er koplingsorganene 40a vist i den stilling der, ettersom trykkfluidtilførselen er stoppet, ringen 52a på .grunn av sin elastiske stivhet har gjeninntatt sin opprinnelige form ved tilbakeskyving av stempelet 49a, og er ikke lenger i kontakt med røret 34.

Som det fremgår av det følgende omfatter varianten av anordningen vist på figur 2 også en fordeler i form av en sleideventil 57 som er rotasjonsfast forbundet med røret 34 via bæreinnretningen 58. Omstillingen av fordeler-sleideventilen styres av rullen 59 som følger konturen til kammen 60 som er rotasjonsfast forbundet med røret 33 via mantler 61 og 45 og flenser 44 og 44a.

Figur 3 viser en tredje utføringsform av anordningen for

å opprettholde tetthet, ifølge oppfinnelsen, mellom to koaksiale rør 62 og 63 som roterer i forhold til hverandre om sin felles akse 64, idet det trykkfluid de håndterer strømmer f.eks. i retning av pilen 65. De to rør styres i rotasjon ved hjelp av lagre 66 og 67. Anordningen omfatter to identiske systemer hvert av hvilke omfatter en hylse 68 (eller 68a) som er elastisk deformerbar ved vridning om aksen 64, tilknyttet et sett midlertidige koplingsorganer .74 (eller 74a). Hver hylse 68 (eller 68a) består av en stabel ringformete skiver av elastisk deformerbart materiale, såsom 70, og stive ringformete skiver, såsom 71, idet hver av de stive skiver er plassert mellom to skiver av elastisk deformerbart materiale, til hvilke de er festet, f.eks. ved liming. Skiven av elastisk deformerbart materiale beliggende ved en ende av hylsen 68 (eller 68a) er festet til en flens 72 (eller 72a) som er forbundet med røret 63, og ringen av elastisk deformerbart materiale beliggende ved hylsens andre ende er festet til en flens 73 (eller 73a) som bærer settet av koplingsorganer 74 (eller 74a). Hvert sett 74 (eller 74a) omfatter en mot-flens 75 (eller 75a) som sam-

virker med flensen 73 (eller 73a) for å avgrense et innvendig spor 76 (eller 76a) og på tettende måte presser festestengene 77 og 78 (eller 77a og 78a) til den oppblåsbare tetning 79 (eller 79a).

Det indre spor 7 6 er tilknyttet et ytre spor 80 som er utformet i den sylindriske mantel 81 som koaksialt forlenger roret 62 ved å omslutte de to midlertidige koplingsorganer 74 og 74a for derved å danne et ringformet hus 82 som fullstendig omslutter den-bevegelige del 83 av den oppblåsbare tetning 79. På samme måte er det indre spor 76a tilknyttet et ytre spor 84 som også er utformet i mantelen 81, for derved å danne et ringformet hus 85 som fullstendig omslutter den bevegelige del 83a av den oppblåsbare tetning 79a. På figur 3 er tetningen 79 vist i den stilling hvor det indre kammer med variabel geometri som den avgrenser er tilfort et trykkfluid gjennom kanalene 85, 86, 87 som er utformet i flensen 73, i stabelen av boyelige og stive skiver 70 og 71, i flensen 72, og i veggen til roret 63, frem til tilkoplingen 153 for forbindelse med den nedenfor beskrevne trykkfrembringerkrets. I denne stilling ekspanderes tetningens 79 bevegelige vegg 83 mot utsiden og presses fast mot veggen i sporet 80. På den annen side er tetningen 79a, hvis indre kammer også er forbundet med den nedenfor beskrevne trykkfrembringerkrets, nemlig via rorene 85a, 86a og 87a, vist i en stilling hvor, idet trykkfluidtilforselen er avbrutt, den er bragt tilbake, på grunn av sin egen elastisitet til sin opprinnelige fremstillingstilstand, dvs. tilbaketrukket. I denne stilling er den ikke lenger i kontakt med veggen i sporet 84.

Som det fremgår av det folgende omfatter den i figur 3 viste variant av anordningen likeledes en fordeler i "form av en sleideventil 88 som er rotasjonsfast forbundet med roret 63 via bæreinnretningen 89. Omstillingen av denne fordeler-sleideventil styres av rullen 90 som folger konturen til kammen 91 som er rotasjonsfast forbundet med roret 62 via mantelen 81.

Forbindelsen mellom de forskjellige typer vridningshylser og de forskjellige koplingsorganer, såsom valgt i figur 1, 2 og 3, er bare gitt som eksempel. Det vil være klart at man kan tilknytte, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, hvilken som helst av de tre typer beskrevne vridningshylser med hvilken som

helst av de tre beskrevne koplignsorganer.

Figur 4 og 5 viser en variant av det anvendte, oppblåsbare tetningssystem, som f.eks. figur 3, som en del av de midlertidige koplingsorganer. Denne oppblåsbare tetning 92 omfatter en sylindrisk, ekspanderbar hylse 93 av elastisk deformerbart materiale, forsterket med en av flettede, lite strekkbare tråder utformet armering 94 som er fast forankret på to endeflenser såsom 95. Disse flensene er forbundet med endeflensen 96 på den ved vridning elastisk deformerbare hylse som f.eks. på figur 3 er beregnet med tallet 68 eller 68a, slik at den sammen med tetningen 92 danner et ringformet kammer 97 som kan tilføres trykkfluid gjennom delen 98. Hylsens 93 forsterkningsarmering 94 består av to lag skrueviklede tråder eller kabler av lite strekkbart materiale 99 og 99a som danner en ad hoc vinkel 100, f.eks. nær 20°, slik at når kammeret 97 mates med trykkfluid strekkes disse kabler og inntar en mer stabil orientering og danner således en ny vinkel 101, f.eks. nær 55°, som bevirker en øking av diameteren av den ekspanderbare hylse 93, som vist på figur 5, hvor hylsen presses fast mot mantelens 102 inner-vegg. Når på den annen side, som vist i figur 4, trykkfluid-tilførselen avbrytes, vil hvert element av elastisk deformerbart materiale, såsom 103, innesluttet mellom kablene og oppvisende en ruteform, som ble deformert som følge av endringen i disse kablers orientering, ved elastisk tilbakeføring søke å gjenoppta sin opprinnelige .form. Den elastiske tilbakeføring av alle ele-mentene 103 har bevirket elastisk tilbakeføring av hele hylsen 93 som har gjeninntatt sin opprinnelige sylindriske form og har ikke lenger noen kontakt med mantelen 10 2. Det skal bemerkes at økingen i diameter"av hylsen 93 under trykkpåvirkning følges generelt av en minsking av dens lengde. Dette er grunnen til at i utføringseksempelet vist i figur 4 og 5, er det vist at hylsens 93 endeflenser såsom 95, kan være forbundet med flensen 96 som bærer den via bøssinger, såsom 104, av elastisk deformerbart materiale,, til hvilke de er festet og hvis skjær-deformerbarhet i aksialretningen tåler denne lengdeminsking.

Dessuten vil det være mulig, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, å lage en oppblåsbar tetning som, istedenfor å ekspandere under påvirkning av et innvendig trykk og komme i kontakt med den indre vegg av en mantel som omgir den, omvendt ville ha evnen til å krympe under påvirkning av et utvendig trykk og ville' komme i kontakt med ytterveggen til overførings-røret .

Figur 6 viser skjematisk et forenklet eksempel på utfør-else av trykkfluid-tilførselskretsen til de ovenfor beskrevne koplingsorganer, hvor de to elementer som mottar dette fluid, donkrafter eller oppblåsbare tetninger, som påvirker koplingsorganene, er symbolisert ved- de to hus 10 5 og 10 5a.

I dette tilfelle er fluidet en hydraulisk væske som trek-kres fra den mot atmosfæren åpne tank 106, og som, under trykk ved hjelp av pumpen 10 7, lagres i olje- og trykkluftakkumulatoren 108. To rør 109 og 110 forbinder de to hus 105 og 105a med pumpen 107 på den ene side og tanken 10 6 på den andre via en hydraulisk fordeler 111 som omfatter en sleideventil 112 som påvirkes av føleren 113 som følger den med tre profilnivåer 119, 120 og 121 utformete kam 114 mot hvilken den holdes i kontakt på grunn av fjærens 115 skyvekraft. Sleideventilen 112 omfatter tre seksjoner, som er symbolisert ved tre rektangler 116,

117 og 118 i hver av hvilke to piler angir retningen av fluid-strømmen gjennom de innvendige åpninger. I denne figur 6 er sleideventilen vist i sin midtstilling tilsvarende det midtre nivå 119 av kammens 114 profil, og i denne stilling er begge husene 105 og 105a i kommunikasjon med pumpen 107 og tilføres trykkfluid. Det vil lett forstås at ved ytterligere dreining av kammen 114 i forhold til ventilen 111 kan føleren 113 be-finne seg foran nivået 120 til kamprofilen nærmest dens omdreiningsakse, idet sleideventilen 112 er blitt omstilt slik at de indre åpninger av dens seksjon 116 svarer til rørene 109 og 110. I denne stilling står huset 105a i forbindelse med pumpen 10 7 og under trykk, og huset 105 står i forbindelse med atmosfæretanken 106 og er således trykk-avlastet. På samme måte vil det lett forstås at ved dreining av kammen 114 i motsatt retning i forhold til fordeleren 111 kan føleren 113 være foran vannprofilnivået 121 lengst fra dens omdreiningsakse, idet sleideventilen 112 er omstilt i motsatt retning slik at de indre åpninger av dens seksjon 118 svarer til rørene 109 og 110.

I denne stilling står huset 105 i forbindelse med pumpen 107 og mates med trykkfluid, og huset 105a står i forbindelse med atmosfæretanken 10 6 og er således trykk-avlastet.

Olje- og trykkluftakkumulatoren 108 er tilknyttet pumpen 107 for å opprettholde anordningens trykkfluidmating over en viss tid når driften av pumpen av en eller annen grunn avbrytes.

Figur 7 viser, på en skjematisk og forenklet måte, en variant av utførelsen av de ovenfor beskrevne, midlertidige koplignsorganers trykkfluid-matekrets, hvor trykkfluidet kommer direkte fra rørledningen 13 9, som skal innesluttes, bestående av de to koaksiale rør 124 og 125 som dreier i forhold til hverandre. De to deler som mottar dette fluid, donkrafter eller oppblåsbare tetninger, som påvirker disse koplingsorganer, er symbolisert ved de to hus 122 og 123. Kammen 126 drives rundt av røret 125 og fordeleren 127 av røret 124. Trykkfluid trek-kes ut fra røret 124 gjennom åpningen 128. Kanalen 129 forbinder denne åpning med fordeleren 127, kanalen 130 forbinder fordeleren med atmosfæretanken 131. Kanalene 132 og 133 forbinder fordeleren 127 med de to hus henholdsvis 122 og 123 via to trykkforsterkere 134 og 13 4a. Hver trykkforsterker 134

eller 134a omfatter et avtrappet stempel 13 5 (eller 13 5a) som er forskyvbart anordnet i en tett kropp 136 (eller 136a) med to koaksiale boringer 137 og 138 (eller 137a og 138a) av for-skjellig tverrsnitt, slik at utløpstrykket på siden med en boring 13 8 (eller 13 8a) som har minst diameter er høyere enn inn-løpstrykket på siden ved boringen 137 (eller 137a) som har størst diameter, dvs. høyere enn trykket i kretsen 13 9.

Denne tilfrøsels- eller matekrets virker på samme måte som kretsen ifølge figur 6, idet bare trykkfluidkilden er forskjel-lig. Trykkfluidet som kommer fra kretsen til pumpen 107 ifølge figur 6 kommer direkte fra rørledningen 139 i denne variant.

I figur 8 er der vist en utførelse av befestigelsen av sleideventilfordeleren 140 som, i likhet med i de ovenfor beskrevne utføringseksempler, er tilknyttet en kam 141 hvis av-trappede profil omfatter tre nivåer 142, 143 og 144. Hver av fordelerens 3 posisjoner svarer til et nivå på kammen. Fordeleren 140 er forskyvbart montert på en ring 145 som er rotasjonsfast forbundet med ett av.fluidoverføringsrørene (ikke vist) ved akse 146, som dreier om denne akse i forhold til det andre rør 147 med samme akse som bærer kammen 141. Fordeleren 140

kan f.eks. forskyves på ringen 145 ved hjelp av styregafler 148 og 149, idet gaffelen 149 bærer låseskruene 150 og 150a.

Som det fremgår av det følgende er det av interesse på denne måte å kunne regulere fordelerens 140 opprinnelige stilling i forhold til profilen til kammen 141,. særlig når omdrei-ningen av de to fluidoverføringsrør i forhold til hverandre om aksen 146 er begrenset til en vinkelbevegelse med en vinkel som er mindre enn vinkelen 151 som svarer til omkretsen av et enkelt kamprofilnivå som f.eks. 142 eller 144.

Den beskrevne anordnings virkemåte er lett å forstå. Denne virkemåte skal først beskrives i forbindelse med utførelsene ifølge figur 3 og 6, og deretter vil virkemåten, slik det fremgår, være den samme for de andre utførelser ifølge figur 1, 2,

4, 5 og 7.

Under de to fluidoverføringsrørs 62 og 63 omdreining i forhold til hverandre rundt aksen 64, opprettholdes tetthet mellom disse to rør i henhold til et multiplum av tre på hverandre følg-ende virkningssekvenser, tilsvarende tre utforminger av anordningen.

Som vist på figur 6 svarer den første sekvens til en ut-forming av anordningen hvor følerrullen 113 (90 på figur 3) beveger seg langs kammens 114 (91 på figur 3) nivå 120. For-delersleiden 116 befinner seg da i en ytterstilling, idet fjæren 115 er avlastet, hvor den oppblåsbare tetning 105 (79 på figur 3) står i forbindelse med atmosfæretanken 106, og hvor den oppblåsbare tetning 105a (79a på figur 3) står i forbindelse med trykkfluidtilførselen, f.eks. med pumpen 107. Det fremgår følgelig av figur 3 at den trykkavlastede tetning 79

har ingen kontakt med mantelen 81 som er forbundet med røret 62, og at flensen 74 som bærer den kan dreie fritt med røret 63. På den annen side ligger den trykksatte tetning 79a fast an mot mantelen 81, slik at den for det første sikrer tetthet mellom denne mantel og flensen 74a som bærer den, og på den annen side omdreining av denne flens ved mantelen 81. Den elastiske hylse 68a hvis ender er festet til de to flenser 72a

og 74a som, drevet av rørene 62 og 63, dreier i forhold til hverandre, utsettes for en vridningsdeformasjon som nødvendig-vis er vinkelmessig begrenset, f.eks. til 20° i begge dreie-retninger.

Når hylsens 68a vridningsdeformasjon er nær den tillatelige grense, dvs. f.eks. ved en vridning på 18°, når føler-rullen 113 nivået 119 på kammen 114 som den da beveger seg på under f..eks. en dreining på 2°. Under denne andre arbeids-sekvens er fordelerens 111 sleide i en midtstilling, og de to oppblåsbare tetninger 105 og 105a (79 og 79a på figur 3) blir samtidig satt under trykk. Tetthet opprettes ved nivået til både den oppblåsbare tetning 79 og den oppblåsbare tetning 79a, og fluidet som er innesperret mellom disse to tetninger har av-løp gjennom åpningen 152 til en ikke vist lekkasje-gjenvinnings-krets.

Flensen 74, som bærer tetningen 79, drives innledningsvis med mantelen 81 som er forbundet med rørat 62, og den elastiske hylse 68 gjennomgår en innledende dreiebevegelse på f.eks. 2°, idet vridningen av hylsen 68a når den maksimalt tillatelige vinkel under hensyn til skjærfleksibiliteten til de elastomeriske skiver, såsom 70, som den er bygget opp av.

På dette tidspunkt når følerrullen 113 nivået 121 på kammen 114 som den beveger seg langs under en omdreining på f.eks. 18°. Under dette tredje arbeidstrinn er sleiden i fordelerventilen 111 i en ytterstilling motsatt den stilling den inntok under det første trinn, og hvor fjæren 115 er sammentrykket. I denne tilstand står den oppblåsbare tetning 10 5

(79 på figur 3) fremdeles i forbindelse med trykkfluidtil-førselen, f.eks. med pumpen 107. På den annen side er den oppblåsbare tetning 10 5a bragt i forbindelse med atmosfæretanken 106. Følgelig er tetningen 105a (79 på figur"3) trykk-avlastet og ikke lenger i kontakt med mantelen 81 som er forbundet med røret 62. Som følge av den elastiske tilbakegang av dens elastomeriske deler, såsom 70, kommer den elastiske vridningshylse 68a tilbake til sin opprinnelige stilling og er således klar til igjen å oppta det første trinn. De tre ovenfor beskrevne trinn kan gjentas så mange ganger som nødvendig for å tillate omdreining av rørene 62 og 63 i forhold til hver-

ordningen, idet inneslutning bare avbrytes ved at en av de to like deler arbeider vekselvis, f.eks. 68, bare når den er sikret av den andre, f.eks. 68a.

Det vil lett forstås at virkemåten blir den samme om de oppblåsbare tetninger er av tetningstypen 92 vist i figur 4 og 5. Likeledes er virkemåten den samme når de elastiske vridningshylser er av samme type som hylsene 17 og 17a i figur 1 eller 39 og 39a i figur 2, og når den midlertidig tette kop-ling oppnås på samme måte som vist i figur 1 ved hjelp av settet av tetningsorganer 16 og 16a, eller figur 2 ved hjelp av de elastiske ringer 40 og 40a.

Virkemåten er likeledes den samme om trykkfluidtilførsel-en, som på figur 7, kommer direkte fra rørledningen 139 for fluidet som skal innesluttes, idet trykkforsterkerne 134 og 134a som er innkoplet i kretsen bare anvendes til å øke trykknivået i oppblåsbare tetninger til en verdi som er høyere enn trykknivået i rørledningen 139, for å sikre at disse holder tett. I dette tilfelle må det imidlertid forklares at stemplene 135 og 13 5a i disse trykkforsterkere kan innta to stillinger avhengig av hvorvidt røret 133 eller 132 som forbinder dem med fordelerventilen 127 står i forbindelse med trykkfluidkilden gjennom kanalen 129, eller med atmosfæretanken 131 gjennom kanalen 130. I første tilfelle blir stempelet 135 (eller 13 5a) under påvirkning av fluidtrykket som virker i boringen 137 (eller 137a) skjøvet mot boringen 138 (eller 138a) hvis innhold skyves mot den midlertidige koplingsorganaktuator 122 (eller 123). I det andre tilfelle vil aktuatoren 122

eller 123 ) på grunn av sin elastiske tilbakebevegelse, til-bakeføre det fluid den inneholder mot boringen 138 (eller 13 8a) for å skyve stempelet 135 (eller 135a) mot boringen -137 (137a) hvis avluftete innhold skyves mot tanken 131.

Fordelene med foreliggende oppfinnelse skyldes i det vesent-lige den mulighet anvendelse av denne anordning gir til å erstatte organer som skal sikre tetthet mellom to flater som beveger seg i forhold til hverandre, med organer som skal sikre tetthet mellom to flater som er stasjonære i forhold til hverandre. Som kjent er det enkelt å oppnå tetthet mellom to stasjonære flater for høye trykk, selv om fluidet er en gass.

På den annen side blir det trykknivå som nåes, pålite-ligheten og levetiden begrenset dersom tetthet skal oppnås mellom flater som'beveger seg i forhold til hverandre, særlig dersom rotasjonsbevegelsene er vekslende, og således innbefatter hyppig omskifting av bevegelsesretningen.

Tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen kan anvendes ved alle systemer som omfatter høytrykksrør som roterer sakte i forhold til hverandre, og de fleste bevegelser såsom vekslende svingninger med liten amplitude, mens rotasjonsbevegelse på

mer enn én omdreining forekommer. Den er særlig egnet for dreiekoplinger som anvendes i forbindelse med undersjøiske olje-felt, .for overføring av produksjon som kan være olje eller gass, mellom en marin konstruksjon med en fast stilling i forhold til sjøbunnen og en flytende konstruksjon som kan være et behandlingsfartøy eller et lagringsfartøy og som under påvirkning av vind, strøm og bølger svinger rundt den marine konstruksjon.

Claims (15)

1. Anordning for å opprettholde tetthet mellom to deler som kan rotere i forhold til hverandre, omfattende minst to deformerbare tetningsenheter (17 og 17a; 39, 40 og 39a, 40a;

68 og 68a) som hver har minst to ulike tilstander, en første tilstand for å sikre tetthet mellom de to deler, og en annen tilstand hvor tetthet ikke er sikret, karakterisert ved at drivmidler er anordnet for intermitterende påvirkning av hver tetningsenhet som reaksjon på omdreining av de to deler, at hver av de to deler omfatter et trykkfluid-overføringsrør (1, 2; 33, 34; 62, 63) som kan rotere om en felles akse (3; 35; 64), og at minst én av de to deformerbare tetningsenheter omfatter en elastisk vridnings-deformasjonsinnretning som er anordnet mellom trykkfluid-overføringsrørene for å forbinde trykkfluid-overførings-rørene med hverandre.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at minst én av tetningsenhetene omfatter en hylse (17, 17a; 39, 39a; 68, 68a) som er innrettet til å utsettes for elastisk vridningdeformasjon langs sin akse (3; 35; 64), hvilken hylse ved sin ene ende er tett forbundet med ett av trykkfluid-overføringsrørene (1; 33; 62) og ved sin andre ende omfatter en endeflens (11; 44, 47; 72, 73) som er utstyrt med organer (16; 40; 74) for midlertidig tilkopling til det andre trykkfluid-overføringsrør (2; 34; 63).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at hylsen (17) omfatter minst én stiv bøssing-innretning (18) som over en første del av sin lengde er forbundet med de to trykkfluid-overføringsrør (1) gjennom en første bøssing utformet av et elastisk deformerbart materiale (20) med to sylindriske sideflater hvorav den ene er festet til trykkfluid-overføringsrøret mens den andre er festet til den stive bøssinginnretning (18), og at den stive bøssing-innretning over en annen del av sin lengde er forbundet med flensen (11) som er forsynt med midlertidige koplingsorganer via en andre bøssing (19) utformet av elastisk deformerbart materiale med to sylindriske sideflater hvorav én er festet til flensen og den andre er festet til den stive bøssing-innretning (18).

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at hylsen (68) omfatter en stabel av flate elastisk deformerbare ringer (70) og stive flate ringer (71), idet hver av de stive flate ringer er plassert mellom og festet til to flate elastisk deformerbare ringer, idet den flate elastisk deformerbare ring er beliggende ved en av endene av hylsen festet til endeflensen (72) som er forbundet med én av de to trykkfluid-overføringsrør (63) og den flate elastisk deformerbare ring beliggende ved den andre ende av hylsen festet til endeflensen (73) utstyrt med midlertidig koplingsinnretning (74) til det andre trykkfluid-overføringsrør.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsen (39) innbefatter et fleksibelt rør som er utformet av elastisk deformerbart materiale (41) forsterket med trådarmering (42) av høy strekkfasthet og at en ende av hylsen innbefatter den første flens (44) som er forbundet med en av de to trykkfluid-overføringsrør (33) og den andre ende omfatter den andre flens (47) som er utstyrt med den midlertidige koplingsinnretning (44) til det andre trykkfluid-over-føringsrør (34).

6. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at de midlertidige koplingsorganer (16) omfatter en elastisk deformerbar ring (52) som er beliggende rundt en omkrets av det andre fluidtrykk-overføringsrør (34) i et spor som er utformet i en endeflens (47, 53) hos hylsen, idet en sidevegg av den elastisk deformerbare ring er bevegelig og påvirkes av en ringformet hydraulisk donkraft (48, 49, 54), idet den elastisk deformerbare ring har en opprinnelig form og en annen form når den midlertidig utsettes for en langs dens akse virkende trykkspenning forårsaket av den ringformete donkraft, som overfører trykkspenningen radielt rundt trykkfluid-overf øringsrøret for samtidig å besørge tetthet mellom hylsen og det andre trykkfluid-overføringsrør, samt den rotasjonsmes-sige drift av hylsens endeflens ved hjelp av trykkfluid-over-føringsrøret.

7. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at de midlertidige koplingsorganer omfatter en tett og elastisk membran (79) som er forbundet med hylsens flens (73) innrettet til å utsettes for elastisk vridningsdeformasjon hvormed den danner et variabelt geometrisk ringformet kammer som er konsentrisk med et av trykkfluid-overføringsrørene, idet den elastiske membran er innrettet til, avhengig av hvorvidt det ringformete kammer som den danner er tilført trykkfluid eller ikke, en første oppblåst stilling hvor membranen ligger fast an mot det ene trykkfluid-overføringsrør (81) og således sikrer tetthet mellom hylsen og det ene trykkfluid-overføringsrør, og ved friksjon bringer hylsens flens i rotasjon ved hjelp av trykkfluid-overføringsrøret, og en andre ikke-oppblåst stilling (83a) hvor den elastiske membran på grunn av sin elastiske stivhet er tilbakeført mot flensen i sin opprinnelige hvilestilling, og ikke lenger er i kontakt med trykkfluid-overføringsrøret.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at de midlertidige koplingsorganer omfatter en tett og elastisk membran (92) som er forbundet med hylsens (96) endeflens og med hvilken den danner et variabelt geometrisk ringformet kammer (97) konsentrisk med trykkfluid-overførings-røret, idet den elastiske membran er innrettet til, avhengig av hvorvidt det ringformete kammer er tilført et trykkfluid eller ikke, å anta en første oppblåst stilling hvor membranen ligger fast an mot trykkfluid-overføringsrøret og således sikrer tetthet mellom hylsen og trykkfluid-overføringsrøret, idet den tette og elastiske membran er et elastomerrør som ved begge ender er festet til hylsens endeflens, med hvilken den danner et ringformet trykkammer (97) og hvis innvendige armeringsmidler (94) innbefatter flettete tråder (99, 99a) for å sikre trykkfasthet og elastisk deformerbarhet hos elastomer-røret, hvilke flettete tråder mellom seg danner en vinkel (100) på ca. 20°, slik at under påvirkning av trykket i det ringformete trykkammer øker en diameter av elastomerrøret som følge av en modifikasjon av vinkelen som dannes mellom de respektive flettete tråder og går elastisk tilbake til en opprinnelig diameter når trykkfluidtilførselen til det ringformete trykkammer stoppes.

9. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at de midlertidige koplingsorganer (16) omfatter en krage (7) som er forbundet med det andre trykkoverføringsrør (2) festet i et spor (8) utformet i hylsens (17) endeflens (11), idet sporets sidevegger dannes av et stempel, en hydraulisk donkraft, og endeflensen, idet et trykkfluid som tilføres en sylinder i den hydrauliske donkraft bevirker sammenføring av sporets sidevegger for å gripe kragen for å sikre tetthet mellom hylsen og det andre trykkfluid-overfø-ringsrør samt også ved friksjon rotasjonsmessig å drive hylsens endeflens ved hjelp av det andre trykkfluid-overfø-ringsrør.

10. Anordning ifølge krav 6 eller 9, karakterisert ved at den hydrauliske donkraft omfatter et donkrafthus (9) med stempelet (10) koaksialt anordnet i forhold til huset, idet stempelet og huset er anordnet på motsatte sider av et ringformet trykkammer (14) som de danner, idet stempelet og huset er forbundet med hver sin elastisk deformerbare bøssing (12, 13) hver av hvilke har motsatt anordnete flater, idet de motsatt anordnete flater på én av bøssingene er festet til henholdsvis donkrafthuset og -stempelet, idet de motsatt anordnete flater på den andre av de to bøssinger er festet til stempelet og den hydrauliske donkraft, idet stempelet er aksielt forskyvbart i en retning ved at trykk i et trykkfluid som befinner seg i det ringformete kammer tolereres av en skjærdeformasjon av fleksibelt materiale i hylsen, og er aksielt forskyvbart i motsatt retning når en trykkstigning i det ringformete kammer avbrytes.

11. Anordning ifølge et av kravene 1 til 10, karakterisert ved at drivinnretningen omfatter en kam (60), midler som er forbundet med et av de to trykkfluid-overføringsrør (33), og en posisjonsdetektor-innretning (37) som er forbundet med kaminnretningen og festet til det andre trykkfluid-overføringsrør (34), idet posisjonsdetektorinnretningen innleder en operasjon av de midlertidige koplingsorganer (40 og 40a) forbundet med tetningsenhetene.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at posisjonsdetektorinnretningen (37) omfatter tre posisjonsventilinnretninger (111) med et sleideelement (112) og en følerinnretning, hvilken kaminnretning (114) har en trenivå-kontur på hvilken følerinnretningen kan ligge an, idet et første og andre rør som er forbundet med henholdvis kommuniserer med de midlertidige koplingsorganer som er forbundet med tetningsenhetene, idet et tredje rør kommuniserer med en trykkfluid-generator (107) som er forbundet med en trykk-akkumulator (108), og idet et fjerde rør kommuniserer med en mottakertank (106) som er avluftet til atmosfæren hvorfra trykkfluidgeneratoren (107) suger fluidet når den settes under trykk, og at ventilinnretningen styrer kommunikasjonen mellom rørene slik at de tre stillinger til sleide-ventilinnretnin-gens sleideelement svarer til aktiveringssekvenser av tetningsenhetene hvorunder suksessivt bare én av de to tetningsenheter aktiveres, deretter begge tetningselementer, deretter bare den andre tetningsenhet, idet hver av disse sekvenser respektivt svarer til én av nevnte nivåer på kaminnretningen.

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at for å sikre trykkfluid-tilførsel til de midlertidige koplingsorganer (122, 123) er anordnet et rør (129) som forbinder sleideventilinnretningen (127) med anordningen (129) omfattende de to koaksiale fluidoverføringsrør (124, 125) for derved direkte å anvende energi fra fluidet som skal innesluttes for å drive koplingsorganene.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at minst en trykkforsterker (134) omfattende et avtrappet stempel (135) som er forskyvbart anordnet i et tett hus (136) med to koaksiale boringer (137, 138) er innkoplet i et trykkfluid-tilførselssystem hos de midlertidige koplingsorganer .

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at posisjonsdetektorinnretningen (140) er forbundet med trykkfluid-overføringsrøret som ikke er forbundet med kammen (141) ved hjelp av i asimut innstillbare festeorganer (148, 149, 150, 150a) som er egnet for å innstille detektorens opprinnelige stilling i forhold til kaminnretningens profil.