NO304392B1 - Fluidkopling med radialtetninger - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en kopling omfattende en hankopling og en hunkopling slik det nærmere er angitt i ingressen til det etterfølgende, selvstendige krav.

Således vedrører den en fluidkopling med radialtetning mellom han- og hunkoplinger og nærmere bestemt en fluidkopling egnet for tilfredsstillende yteevne selv etter gjentatte sammenfør-ings- og løsgjøringsoperasjoner.

Han- og hunkopl inger som passer sammen har vært brukt for tettende å skjøte trykksatte fluidledninger, f.eks. i hydrauliske undervannskoplinger. Slike koplinger omfatter vanligvis en boring i hver av han- og hunkoplingene, hvor boringene blir innrettet ved sammenføring av koplingene. Når koplingene tas fra hverandre, tetter en spent tallerkenventil i huset til hver kopling enden av den respektive kopling. Når koplingene sammenføres, kontakter de to tallerkenventiler hverandre og løftes av fra deres respektive ventilseter slik at fluidtrykket kan overføres gjennom koplingen.

Ettersom fluidtrykket kan være svært høyt, er det nødvendig å anordne et organ for å hindre lekkasje fra innsiden av koplingen, og særlig fra området ved tallerkenventilene. For dette formål har det vært foreslått å benytte en ringtetning som gir en metall-mot-metall tetning mellom han- og hunkoplingene. Tetningen kan ha en C-profil eller annet profil som gjør det mulig for tetningen å utvide seg radielt som svar på fluidtrykket for å forbedre sin tettende virkning; det kan være en elastomer hjelpetetning for å sikre mot svikt i metalltetningen.

Kjente koplinger er eksemplifisert i US-patentene 3918485, 4637470, 4694859, 4834139 og 4768538 og britisk patent

nr. 2201212.

Nåværende konstruksjoner for koplinger er imidlertid ofte upålitelige. Holderne for tetningene er utsatt for utblåsning under høytrykkspulseringer. Tetningslengden mellom han- og hunkoplingshalvdelene er forholdsvis lang og følgelig lite tolerante for aksial sideforskyvning. Konstruksjoner med V-formede aksialtetninger, slik som vist i US-A-4637470 krever forspenningsmekanismer for å hindre adskillelse av koplingene og er tilbøyelige til tap av tetningen når koplingene løsgjøres. En radiell metalltetning kan f.eks. skades eller oppskrapes ved innføring av hankoplingshalvdelen, og dens tettende pålitelighet kan følgelig bli svekket. Selv hankoplingshalvdelen kan skades ved innsettelse. I tillegg kan det partielle undertrykk forårsaket av løsgjøringen av koplingshalvdelene bevirke at enhver elastomer tetning blir sugd ut av sin stilling i boringen i hun-halvdelen.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fluidkopling.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en kopling av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at den indre holderinnretning danner med hylsen et ringformet spor, at en andre ringformet tetning er anordnet i nevnte spor for å kontakte tettende omkretsen av hankopl ingen, og at det er innretninger båret av den indre holderinnretning for å hindre bevegelse av den andre tetning fra nevnte spor.

Fig. 1 viser et snittriss av en utførelse av en han-kopling (eller "sonde") i samsvar med den foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 viser et snittriss av en utførelse av et hun-kopling (eller "mottager") i samsvar med den foreliggende oppf innelse.

fig. 3 viser et snittriss av en hun-kopling som vist i fig.

2, en utvendig holderhylse, en innvendig holderring

og forskjellige tetninger; han-koplingen er vist stiplet, nesten fullstendig innsatt.

Hankoplingen vist i fig. 1 og hunkoplingen vist i fig. 2 kan bringes aksialt på linje på vanlig måte for sammenført inngrep for å danne en kopling ifølge den foreliggende oppfinnelse. I en typisk anvendelse er koplinger, som hver omfatter han- og hunkoplinger og hver sammenknyttet med respektive fluidledninger, anordnet i hun- og hankabelstreng skjøteplater i et overvåknings- og/eller styresystem i et hydrokarbonutvinningssystem. I en annen anvendelse kan hver hankopling monteres i et undervanns styremodul-festefunda-ment, mens hunkoplingene hver er likeledes montert i grenseflateflensen på en styremodul. Når sammenført, sammen-knytter koplingene respektive fluidledninger uten tap av fluid eller av fluidtrykket som overføres gjennom ledningene, mens hver kopling også avtetter det utvendige undervannsmiljø fra de overførte fluider. Sammenføring og løsgjøring av koplingene resulterer i lite, om noe, tap av overført fluid til omgivelsen, og de undervanns festefundamenter kan koples og frakoples mange ganger under levetiden til undervanns-installasjonen.

Det vises først til fig. 1 hvor han-koplingen har et sylindrisk metallhus 1 med en innvendig boring la hvori det er en sylindrisk innsats 2 med en skrueansats 3 til innsiden av boringen. Innsatsen 2 har åpninger 4 for å tillate fluidstrøm og en fremre rørformet forlengelse 5 som mottar stammen 6 til en tallerkenventil 7. Denne ventil presses mot et konisk sete 8 i den fremre enden av hankoplingen ved hjelp av en trykkfjær 9 mellom hodet på ventilen og en skulder 10 på innsatsen 2. Fluidstrøm inn i eller ut fra den fremre ende av han-koplingen gjennom åpningen 8a i setet 8 tillates når tuppen 7a på tallerkenventilen 7 er inntrykt ved sin kontakt med tuppen av en lignende ventil i hun-mottageren og bevirkes dermed til å bevege seg bort fra setet. Koplingen er selvtettende, ved det at når han- og hunkoplingene løsgjøres, returnerer ventilen 7 til å stenge åpningen 8a.

Hun-koplingen, som vist i fig. 2, har et metallhus 11 som har en innvendig boring lia hvori det er en innsats 12 i likhet med innsatsen 2 for han-koplingen. Denne innsats har en skrueansats 13 til innsiden av boringen lia, åpninger 14 og en fremre forlengelse 15 i likhet med åpningene 4 og forlengelsen 5, og forlengelsen mottar en stamme 16 på en tallerkenventil 17 presset mot et konisk sete 18 ved hjelp av fjæren 19 mellom hodet på ventilen og en skulder 20 på innsatsen 12, alt som beskrevet i forhold til han-koplingen. Når koplingen er fullstendig sammenført, er den indre boring la på hankoplingen aksielt på linje med den innvendige boring lia i hunkoplingen.

Eunkoplingen har i sin fremre ende en sylindrisk del 21 som danner en mottakssokkel 22 for hankoplingen. I enden av hunkopl ingen, i endeflaten 24 av delen 21, er en ringformet fordypning 23 som danner en skulder og som bærer en ringformet tetning: i fig. 3 er denne ringformede tetning vist som en tetning 31. Tetningen er fortrinnsvis en metalltetning som reagerer på fluidtrykket i koplingen for å utvide seg radielt mot hankopl ingen. Tetningen 31 kan være en tetning med C-profil som utvider seg både innad mot hankopl ingen og utad mot hunkoplingen.

På utsiden av den sylindriske del 21 er en skruegjenge 25, som samvirker med en hylse 32 som vist i fig. 3.

Den ytre overflate av huset 11 til hunkoplingen innbefatter to omkretsmessige spor 26 og 27. I sporet 26 er en elastomer 0-rlng 28 og en pakningsring 29, og i sporet 27 er en elastomer 0-ring 30, ment for å forbedre tetningen mellom hunkoplingen og dens fluidledning (ikke vist).

Fig. 3 viser hunkoplingen 11 og hylsen 32 som har en skruegjenge som er i inngrep med gjengen 25, der hylsen er slik utstyrt at den er koaksial med hunkoplingen. Den elasto-mere O-ring 28 kontakter den indre omkrets av hylsen 32 nær dens ene ende for å tilveiebringe en tetning mellom hunkoplingen og hylsen og forhindre lekkasje fra innsiden av koplingen gjennom skruegjengene 25 til miljøet utenfor.

På innsiden av hylsen 32 er en innvendig radiell flens 34 som bærer en ringformet bøssing 35 som er av et elastisk polymert materiale, slik som PTFE, og har en noe mindre innvendig diameter enn flensen 34. Bøssingen ligger an i et ringformet spor 35a nær flensen 34. Formålet med innrettingsbøssingen er å styre han-koplingen under innstikking og uttrekking.

Framfor flensen 34 er en pakningsring 36. Nær denne ring er en ringformet elastomer eller forsterket elastomer tetning (slik som en Omnitetning) 37 som har et hult profil slik som et C-profil. Denne tetning har en innvendig overflate 37a som tetter mot omkretsen av hankoplingen, og en utvendig overflate 37b som tetter mot boringen i hylsen 32.

Den ringformede tetning 37 med hult profil er trykkreagerende, og kan dermed utvide seg radielt som reaksjon på fluidtrykket i koplingen. Tetningen 37 er ment å kunne motstå de høye fluidledningstrykk dersom tetningen 31 skulle svikte. Koplingen er således gjort mindre utsatt for svikt og kan mer pålitelig motstå høytrykkspulseringer.

Tetningen 37 holdes på plass av en tynn sylindrisk ring 38 som forløper inn i det ringformede hulrom i tetningen 37. Ringen har fortrinnsvis en løs pasning mellom tetningen 37 og en metallring 39 som ligger an mot endeflaten 24 på hunkoplingen når hylsen er skrudd på utsiden av hunkoplingen. Ringen 39 bæres i en innvendig ringformet skulder 40 i hylsen 32.

Ringen 39 forløper delvis over C-ring metalltetningen 31 for å hjelpe og holde denne tetning på plass. Hylsen skrus på hun-koplingen for slik å presse ringen 39 fast mot enden av hunkoplingen. Ringen 39 danner også med hylsen, og særlig flensen 34, en fordypning 41 for opptak av tetningen 37, og gjør det mulig for tetningen 37 å bli innsatt før hunkoplingen monteres.

Det er et trekk ved den foreliggende kopling av tetnings-integriteten mellom de sammenførte han- og hunkoplinger er tilveiebragt med en trykkreagerende primærtetning, fortrinnsvis sørget for av en metalltetning 31, og en trykkreagerende sekundærtetning, sørget for av en ringformet tetning 37, der begge disse tetninger kontakter den sylindriske flate med samme diameter av hunhuset. Tetningsarrangementet som vist i fig. 3 sikrer at en "fluidlås" situasjon ikke kan utvikle seg når koplingshalvdelene sammenføres og/eller tas fra hverandre, hvilken situasjon kan oppstå dersom tetningen 31 er tilpasset for tetning på en sylindrisk flate med mindre diameter på hanhuset enn overflaten på hanhuset tilpasset for tetning med tetningen 37. Videre er tetningen 37 holdt på plass og kan ikke flytte seg når han- og hunkopl ingene løsgjøres. En annen fordel med konstruksjonen eller utform-ingen er at holderinnretningene virker som en holder for begge tetningene 31 og 37.

Claims (7)

1. Kopling omfattende en hankopling (1) og en hunkopling (11) innbefattende organer (7,17) for å tillate overføring av fluidtrykk mellom koplingene ved sammenføring av koplingene, en første ringformet tetning (31) plassert for å gi en radialtetning mellom han- og hunkoplingene, og holderinn-retninger for å opprettholde den første tetning i stilling ved tilbaketrekking av hankoplingen fra hunkoplingen, hvor holderinnretningen innbefatter en hylse (33) for inngrep utvendig av hun-koplingen, hvorved koplingen videre omfatter en indre holderinnretning (39) anordnet mellom hylsen og hunkoplingen og som forløper innad delvis over den første tetning (31),karakterisert vedat den indre holderinnretning (39) danner med hylsen et ringformet spor (41), at en andre ringformet tetning (37) er anordnet i nevnte spor for å kontakte tettende omkretsen av han-koplingen, og at det er innretninger (38) båret av den indre holderinnretning for å hindre bevegelse av den andre tetning fra nevnte spor.

2. Kopling ifølge krav 1,karakterisert vedat den andre ringformede tetning (37) er en tetning med hulprofil.

3. Kopling ifølge krav 2,karakterisert vedat den andre ringformede tetning er en elastomer eller forsterket elastomer tetning.

4. Kopling ifølge krav 3,karakterisert vedat innretningene for å hindre bevegelse av den andre tetning omfatter en ringformet metallring (38), hvilken metallring forløper inn i et ringformet hulrom i den andre tetning.

5. Kopling ifølge ett av de foranstående krav,karakterisert vedat koplingen videre omfatter en pakningsring (36), hvilken pakningsring er anordnet i den ringformede fordypning og mot den andre tetning (37).

6. Kopling ifølge ett av de foranstående krav,karakterisert vedat den videre omfatter minst en ringformet tetning (28) mellom hylsen (33) og hunkoplingen (11).

7. Kopling ifølge ett av de foranstående krav,karakterisert vedat den i tillegg omfatter en elastisk innrettingsføring (35) i anlegg på innsiden av hylsen.