NO177158B - Rörkopling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en rørkopling som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

Rørkoplinger er vanlig brukt i undervanns- og brønnsoner. I slike omgivelser er koplingene utsatt for korrosjon, slita-sje og skadelige innvirkninger av slam, smuss og sirkulerende fluider. Ved anvendelse av en slik rørkopling er det dessuten mest fordelaktig at denne er av minst mulig diameter av hensyn til diametrisk plassbesparelse.

Det er tidligere frembrakt mange rørkoplinger som er fjernstyrbare. Som typisk eksempel på slike koplinger kan nevnes de rørkoplinger av flenstype som er beskrevet i US-patentskrift 3 321 217 og 3 353 595. Hver av disse koplinger betjenes av et antall trykkdrevne eller hydrauliske drivmeka-nismer som styrer en klemmeanordning inn i inngrep med motsva-rende endepartier av den rørdel som er plassert rett overfor rørdelen med de trykkdrevne anordninger. Slike koplinger er ikke egnet for anvendelse i rom av begrenset diameter. De har også den ulempe at låseelementene ikke er beskyttet mot korro-sjonsfremkallende eller annen, ugunstig innvirkning fra den omgivelse hvori enheten skal innmonteres.

Et annet eksempel på kjent teknikk er omtalt i US-patentskrift 3 241 864 som omhandler en nedre, traktformet innfø-ringsdel for styring av den øvre ende av rørdelen under innfø-ring i koplingen. Låsingen foregår automatisk ved anvendelse av en rekke elastiske, perifert fordelte fliker som utgår fra en øvre rørdel og som bringes inn i og ut av inngrep med et låsespor på yttersiden av den rørdel som skal forbindes med koplingen. En lignende konstruksjon er kjent fra US-patentskrift 3 918 485. Denne konstruksjon innbefatter fleksible låsetunger og dessuten en betjenbar kamflens som styrer tungene inn i låsestilling eller frigjør den fra denne stilling. Låsetungene påvirkes av det lokale miljø.

GB-patentskrift 2 165 908 omhandler en rørkopling hvor radielt bevegelige låseknaster aktiveres av en aksielt for-skyvbar hylse for sammenlåsing av to rørdeler. Som ytterligere eksempler på kjent teknikk kan nevnes US patentskrifter 3 321 217 og 3 333 870.

En annen konstruksjon av kjent type er i det etterfølgen-de beskrevet i tilknytning til den viste konstruksjon ifølge figur 2. Selv om denne konstruksjon har vist seg egnet for anvendelse i brønner, er dens låseelementer ikke beskyttet mot påvirkninger fra det miljø hvori den installeres. Ikke ved noen av de hittil kjente rørkoplingstyper er de tilhørende låseelementer beskyttet, og mange er helller ikke egnet for innmontering i kanaler av begrenset diameter.

Det er et formål ved oppfinnelsen å frembringe en forbedret rørkopling som er egnet for anvendelse under vann og i brønner og hvor låseelementene er beskyttet mot omgivelsen.

Et annet formål er å frembringe en forbedret rørkopling med en påført metalltetningsring for metall-mot-metall-avtet-ning mellom rørdelene.

Et annet formål er å frembringe en forbedret rørkopling som er egnet for anvendelse i trange borehull.

Et ytterligere formål er å frembringe en forbedret rør-kopling som vil tjene som føring mellom de to rørdeler og derved sikre nøyaktig sammenkopling.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en rørkopling av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1. Fordelak-tige utføringsformer av oppfinnelsen fremgår av de øvrige

etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et vertikalriss av et undervanns-brønnhode, hvor en rørkopling ifølge oppfinnelsen er innført i en brønn. Figur 2 viser et vertikalriss, delvis i kvartsnitt, av en rørkopling av kjent type for anvendelse i en brønn. Figur 3 viser et vertikalriss, delvis i kvartsnitt, av den forbedrete rørkopling ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor de to rørdeler er adskilt og klar for sammenkopling. Figur 4 viser et vertikalriss, delvis i kvartsnitt, hvor rørdelene er ført nærmere hverandre for sammenkopling. Figur 5 viser et lignende riss av koplingen, hvor rørde-lene er ført ytterligere mot hverandre og låsetungene brakt delvis i inngrep. Figur 6 viser et annet og lignende riss av koplingen i montert og låst stilling. Figur 7, bestående av figur 7A og 7B, viser forstørrete delsnitt av koplingen i dens monterte og låste stilling, hvor figur 7B viser den nedre del eller forlengelse av koplingen ifølge figur 7A.

Det er i figur 1 vist en undervannsbrønn 10 omfattende en bunnramme 12 som understøtter en samleledningskopling 14 og forbundet med et brønnhode 16 i en brønn 18 gjennom en rør-kopling 20, et hovedventilaggregat 22, en rørkopling 24 og et ledningsforlengelsesrør 26 med utstyret, innbefattende koplingen 14, på bunnrammen 12. Koplingene 14, 20 og 24 represente-rer anvendelsestilfeller hvor rørkoplingen ifølge oppfinnelsen er egnet for bruk.

En kjent rørkopling 28, som vist i figur 2, er blitt benyttet i slike installasjoner. Koplingen 28 omfatter en

første rørdel 3 0 med en innvendig, konisk endetetningsflate 32 i den øvre ende og med gripespor 34 i ytterveggen, og en andre rørdel 36 med en flens 38 i den øvre ende og en nedre, innvendig og konisk endetetningsflate 40 og et utvendig låseknast-spor 42 i den nedre ende, og en hylse 44 som omslutter den andre rørdel 3 6 og er forsynt med låsetunger 4 6 som er plassert mellom det nedre innerveggparti 48 av hylsen 44 og det nedre ytterveggparti av den andre rørdel 36. Hver låsetunge 46 består av et skaft 50 med en innadrettet knast 52 i den øvre ende, som strekker seg inn i låseknastsporet 42, og innadvendte felter eller ribber 54 som er adskilt fra hverandre og dimensjonert for låsende inngrep i inngrepssporene 34 i ytterveggen i den øvre ende av den første rørdel 30.

Hylsen 44 er glidbart montert på ytterveggen av den andre rørdel 36 og utstyrt med en innerribbe 56 som strekker seg inn i en øvre forsenkning 58 i ytterveggen av den andre rørdel 36. Forsenkningen 58 er forsynt med en egnet tetning, hvorved det dannes et øvre og et nedre stempelkammer 60 og 62 som veksel-vis mottar hydraulisk fluidum gjennom kanaler henholdsvis 64 og 66. Ved overføring av trykkfluidum til det øvre kammer 60 vil hylsen 44 skyves nedad på rørdelen 36, hvorved låsetungene 46 styres innad, som følge av at hylsens innervegg befinner seg i anlegg mot yttersiden av tungene 46, til låsende inngrep i inngrepssporene 34 og låseknastsporet 42, og fullfører derved sammenkoplingen av de to rørdeler. Den øvre ende av hylsen 28 er forbundet med føringsstenger 68 som strekker seg gjennom tilpassete åpninger i flensen 38.

Som det fremgår av tegningene og av ovenstående beskri-velse, er rørkoplingens 28 låsetunger og innersiden av koplin-gens hylse 44 plassert under kamrene 60 og 62, blottlagt mot omgivelsen rundt rørdelene 30 og 32. Ved denne kjente rørkop-ling 28 kan det også oppstå vanskeligheter når overenden av den første rørdel 30 skal innskyves i låsetungene 44.

Den forbedrete rørkopling 70 ifølge oppfinnelsen er vist i de øvrige figurer. Rørkoplingen 7 0 omfatter en nedre rørdel 72 med en øvre, konisk tetningsinnerflate 74, en øvre, ring-formet ytterribbe 7 6 og en nedre ytterribbe 78 som er belig-gende i forutbestemt avstand nedenfor den øvre ribbe 76, som beskrevet i det etterfølgende. Videre innbefatter rørkoplin-gen 70 et øvre rørelement 80, en hylse 82 og låsetunger 84.

Den øvre rørdel 80 omfatter en nedre, konisk tetningsinnerflate 86 med en påført tetningsring 88 som fastholdes ved hjelp av en utvendig ribbe 90 som ligger an mot en låsering 92 i et innerspor 94 nær den nedre ende av rørdelen 80, som tyde-ligst vist i figur 7. Rørdelen 80 innbefatter en nedre ytter-muffe eller -ribbe 96, en ytre innstillingsribbe 98 i avstand over ribben 96, en ytre frigjøringsribbe 100 i avstand over ribben 98 og en kammeravgrensende ytterribbe 102 i avstand over ribben 100, som vist og nærmere beskrevet i det etterføl-gende. En O-ring 101 som er innført i sporet 103 på yttersiden av ribben 102, avtetter mot innersiden av hylsen 82. En tetningsring 104 omslutter ytterveggen av rørdelen 80 i avstand over ribben 102 og har en innerpakning 106 og en ytter-pakning 108 som avtetter mot henholdsvis ytterveggen av rørde-len 80 og innerveggen av hylsen 82. En låsering 110 er innskrudd på rørdelen 80, som vist, og danner et øvre anslag i anlegg mot tetningsringen 104.

Den nedre ende av hylsen 82 som omslutter underenden av rørdelen 80, rager ut over underdelen 80 når denne nedføres mot den underliggende rørdel 72, som vist i figur 3. Hylsen 82 innbefatter en innerribbe 112 med en 0-ring 114 som er innført i et spor 116 på innersiden av ribben 112 og anordnet for å tette mot ytterveggen av rørdelen 80, mellom ribben 102 og tetningsringen 104. Et nedre innerveggparti 118 av hylsen 82 skråner innad og oppad for opptakelse av yttersiden av låsetungene 84 i ulåst stilling. En anslagsflate 120 som er anordnet ved den øvre ende av innerveggpartiet 118, skråner innad og oppad mellom veggflaten 118 og en øvre, konisk vegg-flate 122. En ring 124 som er innskrudd på underenden av hylsen 82, innbefatter et indre spor 12 6 som opptar en O-ring 128, en overside 130 som skråner oppad og innad for opptakelse av underendene av låsetungene 84, på en underside 132 som skråner bratt, for å medvirke til sentrering av den nedre rør-del 72 i hylsen 82. En ring 134 er innskrudd på den øvre ende av hylsen 82 og utstyrt med en indre avstrykerpakning 136 som ligger an mot ytterveggen av rørdelen 80 ovenfor ringen 110.

Hver av låsetungene 84 består av et skaft 138 med en ytterside 140 som skråner oppad og innad, en skrånende underside 142 i anlegg mot oversiden 130 av ringen 124, et innerspor 144 med skråflater 14 6 og 148 i den øvre og nedre ende, et øvre innerspor 150 som ender i en ribbe 152 med en nedre anslagsflate 154 og en øvre anslagsflate 156. Sporet 144 er slik dimensjonert at anslagsflåtene 14 6 og 148 kan bringes i klemmende anlegg mot et skulderparti 158 på den øvre del av ribben 96 på den øvre rørdel og et skulderparti 160 på den nedre del av ytterribben 76 på den nedre rørdel 72, for fast-holding av den øvre rørdel 80 og den nedre rørdel 72 i tett-sluttende anlegg mot tetningsringen 88.

Den forbedrete rørkopling 70 er sammensatt av hylsen 82 som omslutter den øvre rørdel 80, som vist i figur 3, og den nedre ring 124 som er anbrakt under den nedre ende av den øvre rørdel 80. I denne stilling nedføres enheten til en posisjon i flukt med og nær overenden av den nedre rørdel 72. Idet ringen 124 når ribben 76 på den nedre rørdel 72, vil ringens skråflate 132 medvirke til sentrering av den nedre rørdel 72 i hylsen 82. Under innskyvingen i ringen 124 vil ribben 76 føl-ge en sylindrisk bane som leder til den avtettete inngreps-stilling i forhold til underenden av den øvre rørdel 80 og tetningsringen 88. Denne sylindriske bane dannes av innersiden av ringen 124 og innersiden av den nedre del av låsetungene 84 som strekker seg oppad til omsluttende stilling rundt ribben 96 på den øvre rørdel 80. Når ribben 7 6 er brakt i anlegg mot ribben 96 og tetningsringen 88, som vist i figur 4, overføres trykk gjennom en kanal 162 i den øvre rørdel 80 til et reguleringskammer 164 mellom tetningsringen 104 og inner-ribben 112 på hylsen 82 og en luftekanal 166 og et utløserkam-mer 168. Under påvirkning av trykket skyves hylsen 82 nedad, og medfører låsetungene 84 i deres stilling i hylseinnerveggen 118. På dette stadium er den nedre anslagsflate 154 på ribben 152 brakt i anlegg mot oversiden av ribben 98, som vist i figur 5, hvorved fortsatt, nedadgående bevegelse av låsetungene 84 forhindres. Under den fortsatte, nedadgående bevegelse av hylsen 82 under påvirkning av trykket i innstillingskamme-ret 164, er låsetungene 84 tvunget oppad over anslagsflaten 120, til anlegg mot skråflaten 122, som vist. Grunnet den koniske form av flatepartiet 122 tvinges låsetungene 84 innad slik at ribbene 76 og 96 opptaes i låsetungenes 84 innerspor 144. Som følge av styrevirkningen ved fortsatt bevegelse av hylsen 82 vil anleggsflåtene 146 og 148 tvinges fast mot anslagsflåtene 158 og 160 på ribbene 9 6 og 7 6 hvorved rørdele-ne 72 og 80 bringes i låst stilling med tetningsringen 88 innpasset i fast metall-mot-metall-avtetningsinngrep med de to rørdelers innerveggpartier 74 og 86, som vist i figur 6 og 7.

Det fremgår av tegningene, at i denne låste stilling er O-ringen 128 på innerveggen av ringen 124 plassert i tettende anlegg mot yttersiden av ribben 78, og pakningen 136 avtetter mot ytterveggen av rørdelen 82 og beskytter derved låsetungene 84 og det indre av hylsen 82 som omslutter rørdelene 72 og 80 samt regulerings- og utløsingskamrene henholdsvis 164 og 168 mot fluider, smuss, forurensninger og andre, uønskete stoffer som finnes i omgivelsen og i rørkoplingen 70.

Rørkoplingen 70 frigjøres fra sin låste stilling ved avleding av hydraulisk trykk fra reguleringskammeret 164 gjennom kanalen 162 og tilføring av hydraulisk trykk gjennom kanalen 166 til utløsingskammeret 168. Trykket tvinger hylsen 82 oppad, og ved denne bevegelse av hylsen 82 bringes skråflaten 122 ut av sitt styrende inngrep med yttersiden av låsetungene 84. Samtidig med at bevegelsen av hylsen 82 opphører bringes låsetungenes 84 nedre endeflate 142 i anlegg mot oversiden 130 av ringen 124 og den øvre anslagsflate 156 på ribben 152 i anlegg mot undersiden av ribben 100. Hylsen 82 stoppes derved i en stilling med sine ribber 112 i kort avstand under tetningsringen 104, som vist i figur 3.

Claims (7)

1. Rørkopling omfattende en første rørdel (72) og en andre rørdel (80), en hylse (82) som er forskyvbart montert rundt utsiden av den andre rørdel, og et antall i hylsen opplagrete låsetunger (84) som hver har en innvendig profil (144) som kan beveges til inngrep med en utvendig profil (76, 96) på rør-delene for sammenlåsing av disse når hylsen beveges aksielt til en låsestilling, idet hylsen har en flate som kommer i

inngrep med låsetungene når de er i sin tilbaketrukne stilling og som tvinger dem til en stilling hvor profilene er i inngrep med hverandre, idet minst et parti av hylsen (82) befinner seg i avstand fra én (80) av rørdelene for å danne et trykkammer, og idet en kanal (162) strekker seg gjennom den ene rørdel (80) inn i trykkammeret (164) for tilføring av fluidtrykk til kammeret for å bevirke bevegelse av hylsen,karakterisert ved at låsetungene (84) er bevegelige sammen med hylsen (82) under innledende aksialbevegelse av denne, at midler (98, 155) er anordnet for tilbakeholding av låsetungenes (84) aksialbevegelse når den innvendige profil (144) er innrettet på linje med rørdelenes utvendige profil (76, 96), idet arrangementet er slik at når fluidtrykk tilføres kammeret (164) beveges hylsen (82) og låsetungene (84) innledningsvis sammen aksielt inntil låsetungene tilbake-holdes av tilbakeholdingsmidlene (98, 154), hvoretter ytterligere aksialbevegelse av hylsen (82) bringer låsetungene (84) til å bevege seg radielt innad slik at profilene (144, 76, 96) kommer i inngrep, idet hylsen (82) i sin låsestilling strekker seg utenfor enden av låsetungene og innbefatter midler (128) for avtetting mellom hylsens innside og utsiden av den andre (72) av rørdelene utenfor enden av låsetungene, samt midler (13 6) som avtetter mellom hylsens innside og utsiden av den andre rørdel (80).

2. Rørkopling ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsen (82) har en innvendig kamflate (122) som samvirker med en kamflate (140) på utsiden av låsetungene (84) for å bevirke nevnte radielle innadbevegelse.

3. Rørkopling ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at tilbakeholdingsmidlene omfatter en innretning (154) på låsetungene (84), samt en på utsiden av en av rørdelene (80, 72) anordnet innretning (98) for tilbakeholding av låsetungene (84) som omgir rørdelenes ender i stilling for å fastspenning av rørdelene.

4. Rørkopling ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at rørdelenes (72, 80) utvendige profiler (76, 96) omfatter ribber, og at låsetungene (84) danner inngrep med motstående skuldre på rørdelenes ribber for fastspenning av rørdelene.

5. Rørkopling ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter metall-tetningsmidler (88) for avtetting mellom den innvendige over-flate ved rørdeølenes (72, 80) koplingsender.

6. Rørkopling ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at trykkammeret (164) omfatter midler som er anordnet mellom hylsen (82) og den ene rør-del (80), og som danner et reguleringskammer (164) og et ut-løsningskammer (168), samt midler (162, 166) innbefattende kanalen (162) for levering av fluidtrykk til og avleding av fluidtrykk fra kamrene.

7. Rørkopling ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hylsens (82) nedre ende (132) smalner nedad og utad for styring av hylsen under dens bevegelse over den andre rørdel (72).