NO330658B1

NO330658B1 - Hydraulisk undervannskopling med konet sone

Info

Publication number: NO330658B1
Application number: NO19995907A
Authority: NO
Inventors: Iii Robert E Smith
Original assignee: Nat Coupling Co Inc
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2011-06-06
Also published as: NO995907D0; BR9904746A; AU5399399A; GB2344391A; NO995907L; GB9922949D0; DE19958259C2; GB2344391B; AU750325B2; DE19958259A1; US6095191A

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse angår hydrauliske koplinger benyttet i undersjø-iske bore- og produksjonsapplikasjoner og tetninger benyttet i disse koplinger. Mer nøyaktig innbefatter oppfinnelsen en undersjøisk hydraulisk kopling med en konet sonde som vil fortrenge sjøvann fra hulrommet mellom koplingsdelene før radielle tetninger engasjerer omkretsen av sonden.

2. Beskrivelse av relatert teknikk

Undersjøiske hydrauliske koplinger er gamle på fagområdet. Disse koplinger består generelt av en hanndel og en hunndel med bløte tetninger plassert innen hunndelen for å forsegle forbindelsespunktet mellom hann- og hunndelene. Hunndelen er generelt et sylindrisk legeme med en langsgående boring med relativt stor diameter ved en ende og en langsgående boring med relativt liten diameter ved den andre. Den lille boringen tilrettelegger forbindelser til hydrauliske ledninger, idet den store boringen inneholder bløte tetninger og mottar hannpartiet av koplingen. Hanndelen innbefatter et sylindrisk parti, en sonde, ved en ende med en diameter omtrent lik med diameteren til den store boringen av hunnpartiet til koplingen. Hanndelen innbefatter også en forbindelse ved sin andre ende for å tilrettelegge forbindelse til hydrauliske ledninger. Når det sylindriske partiet av hanndelen er innsatt i den store boringen til hunndelen, i henhold til forskjellige utførelser av anordningen, støter enten de bløte tetningene, eller O-ringer mot enden eller flaten av hanndelen eller opptar den sylindriske sondeveggen omkring dens ytre omkrets. Det hydrauliske fluid kan så fritt strømme gjennom hunn- og hanndelene av koplingen, og tetninger forhindrer strømmen fra å unnslippe omkring skjøten og koplingen.

I noen tilfeller, kan en tilbakeslag- eller tallerkenventil være installert i hunndelen og også i hanndelen. Hver ventil åpner når koplingen er bygget opp og lukker når koplingen er brutt for på den måten å forhindre fluid fra å lekke ut av systemet som koplingen er en del av.

I US patent nr. 4.694.859 til Robert E. Smith, III, overdratt til National Coupling Co., Inc. i Stafford, Texas, er en undersjøisk (undervanns-) hydraulisk kopling og me talltetning omtalt. Dette patentet tilveiebringer en hydraulisk undervannskopling med en gjenbrukbar metalltetning som engasjerer omkretsen av sonden når den er plassert innen hunndelboringen. Metalltetningen er holdt på plass ved hjelp av en tilbake-holder. Når hann- og hunndelene til koplingen er adskilt under trykk, forhindrer tilba-keholderen metalltetningen fra å blåse ut gjennom boringen av hunndelen.

Når hanndelen til den hydrauliske undervannskoplingen av den foregående type er forbundet til hunndelen, idet koplingen er under vann, kan sjøvann fanges i boringen og entre de hydrauliske ledningene festet til koplingsdelene. Under fråkop-ling av koplingsdelene, når hanndelen er tilbaketrukket fra hunndelboringen, kan et lavtrykksområde eller vakuum være skapt i boringen. Dette vakuumet kan presse tetningen inn i boringen, og kan øke vanskeligheten med å frakople hannen fra hunn-koplingsdelen. En koplingskonstruksjon som adresserer disse problemer ved å innbe-fatte en passasje for ventilering av sjøvann inn i eller ut fra hulrommet, idet hanndelen er frakoplet eller koplet til hunndelen er omtalt i US patent nr. 4.813.454 til Rober E. Smith III overdratt til National Coupling Company, Inc. i Stafford, Texas. Patentet omtaler en hydraulisk undervannskopling med trykkbalanseringsporter mellom senterboringen av hunndelen og den ytre overflaten av legemet.

En forbedret hydraulisk undervannskopling er påkrevet hvilken har en eller flere tetninger rundt omkretsen av hanndelen, og som fortrenger sjøvann som er fanget mellom hann- og hunndelene idet koplingen monteres og før tetningen engasjerer hanndelen eller sonden.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en hydraulisk undervannskopling, kjennetegnet ved at den omfatter: (a) en hanndel med et legeme, minst et parti av legemet har en avkortet kjegleoverflate, og en boring som forløper gjennom legemet med en ventil i legemet for styring av fluidstrømning derigjennom; og (b) en hunndel med en indre boring for glidbart å motta hanndelen deri, og en radiell tetning plassert i boringen for tetning med den avkortede kjegleoverflaten til hanndellegemet etter at sjøvann er støtet ut fra den indre boringen til hunndelen gjennom rommet mellom den indre boringen og den avkortede kjegleoverflaten til hanndelen.

Foretrukne utførelsesformer av den hydrauliske undervannskopling er videre utdypet i kravene 2 til og med 5.

Den foreliggende oppfinnelse sørger for fortrengning av fanget sjøvann fra hulrommet mellom hann- og hunndelene, og således hjelper til med å unngå eller mini-malisere hydraulisk låsing når koplingsdelene monteres eller fraskilles.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

De følgende tegninger danner del av den foreliggende beskrivelse og er innbe-fattet for videre å demonstrere visse aspekter av den foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen kan bedre forstås med referanse til en eller flere av disse tegninger i kom-binasjon med den detaljert beskrivelse av spesifikke utførelser presentert heri. Fig. 1 er et snittriss av en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse som viser hanndelen delvis innsatt i hunndelen av koplingen. Fig. 2 er et ekspandert tverrsnittriss av tetningen og tetningholderne i henhold til den foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er et snittriss av en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse som viser hanndelen fullstendig innsatt i hunndelen av koplingen. Fig. 4 er et snittriss av en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse som viser hanndelen delvis innsatt i hunndelen av koplingen. Fig. 5 er et snittriss av en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse med hanndelen fullstendig innsatt i hunndelen av koplingen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSER

Fig. 1 viser hanndelen 10 og hunndelen 20 etter som hanndelen har blitt delvis innført i hunndelboringen. Hanndelen 10 kan være festet til en manifoldplate med gjenger 41 eller andre midler slik som setteskruer. Hunndel 20 kan være festet til en andre manifoldplate ved hjelp av gjenger 90 eller andre midler. Teknikker for festing av delene til slike plater er velkjent for de som er faglært på området.

Hanndel som vist i fig. 1 omfatter håndtak 31, flens 42 og en sonde med første seksjon 44 med en sylindrisk diameter og en andre seksjon 45 med en konet diameter. Andre seksjon 45 har fortrinnsvis rettavkortet kjegleform. Legemet til hanndelen er også anordnet med en senterboring 32. Boringen kan ha en gjenget seksjon 54 for å tilrettelegge forbindelsene til en hydraulisk ledning. Tilstøtende og innbords av den gjengede seksjonen er en sylindrisk passasje som forløper langsgående innen hanndelen og som avslutter ved ventilsete 66 som er en skråstilt skulder. Som vist i fig. 1 er tallerkenventilsammenstillingen til hanndelen glidbart mottatt innen senterboringen 32. Sylindrisk hul ventillegeme 62 har en ytre diameter dimensjonert for å gli innen den sylindriske boringen. Ventilhodet 64 er konisk i form og sitter på ventilsete 66. Ventilhodet 64 har en spindel 65 eller aktivator som forløper derfra. Spiralventilfjær 71 presser ventilhodet inn i en lukket posisjon mot ventilsetet 66. Spiralventilfjær 71 er lokalisert innen den sylindriske boring 32 og er holdt på plass ved fjærhylse 72 og hylseklemme 73.

Hunndel 20 innbefatter senterboring 79 med flere variasjoner i sin diameter etter som den strekker seg langsgående eller aksielt gjennom legemet til hunndelen. med en første ende av senterboring 79 er gjenget indre passasje 95 for forbindelse til en gjenget hydraulisk ledning. Den gjengede passasjen til senterboring 79 avslutter ved en sylindrisk passasje som glidbart mottar en tallerkenventilsammenstilling. Denne sylindriske passasjen avslutter ved ventilsete 89 for plassering av konisk ventilho-de 81. Innbords av ventilsetet er rettavkortet konisk boring 37 dimensjonert for å motta den rettavkortede eller konede andre seksjonen 45 til hanndel 10. Tilstøtende den rettavkortede boringen 37 er skulder 77 for plassering av en hul trykkaktivert ringformet metalltetning derpå. Metalltetningen er fortrinnsvis ekspanderbar i samsvar med fluidtrykk i sitt indre hulrom for å bevege seg radielt utover mot hunndelboringen og radielt innover mot den andre seksjonen av andelen. Holderhylsen 53 er glidbart innsatt i hunndelboringen og hviler mot skulder 34. Holdehylsen kan aksielt sammen-trykke radiell metalltetning 28 noe for å forhåndsbelaste tetningen for å strekke seg noe innover inn i boringen og engasjere periferien av den andre seksjonen 45 av hanndelen når hanndelen er innsatt i hunndelen. En ringformet eller elastomerisk tetning eller O-ring kan også være i et flatespor av holderhylsen for å engasjere skulder 34 til hunndelen. Holdehylse 53 er dimensjonert for å gli i boring 48 tiil hunndelen og er holdt på plass ved holder 51 som er skrudd til hunndelen. Holder 51 kan være strammet til hunndelen for å tillate aksiell kompresjon av radiell metalltetning 28. Sva lehaletetning 25 er plassert mellom holderhylsen og holderen. Svalehaletetningen kan være en elastomerisk tetning for engasjering av enten den andre seksjon 45 av sonden eller hanndelen, eller den første sylindriske seksjon 44 til hanndelen. I en foretrukket utførelse engasjerer svalehaletetningen den første sylindriske seksjonen 44 til hanndelen. Svalehaletetning 25, O-ring 26 og trykkaktivert metalltetning 28 er holdt på plass i hunndelboringen ved holdehylse 53 og holder 51.

Ventilsammenstillingen til hunndelen 28 omfatter tallerkenventilhode 81 som er glidbart mottatt innen sylindrisk passasje 79 av hunndelen. Tallerkenventilhode 81 har en generelt konisk form for plassering på ventilsete 89, og en spindel 80 eller aktivator som strekker seg fra ventilhodet. For å presse ventilen inn i det lukkede posi-sjonen, er spiralventilfjæren 83 montert mellom skulderen av ventilen og fjærhylsen 84. Hylseklemme 85 engasjert med hunndelboringen holder fjærhylsen på plass. Ventilene til hunndelen og hanndelen er fortrinnsvis identiske i komponenter og funk-sjon. Når aktivatorene til tallerkenventilene kontakter hverandre, kan begge ventiler tvinges i åpne posisjoner for hydraulisk strømning mellom hann- og hunndelene.

Holderhylse 53 har fortrinnsvis en konet eller rettavkortet kjegleboring 39 som forløper derigjennom for samtilpasning med den rettavkortede kjeglens andre seksjon 45 av hanndelen eller sonden. Holder 51 har fortrinnsvis en sylindrisk indre boring 35 som strekker seg derigjennom. Når endeflaten 36 til hanndelen nærmer seg skulder

38 i hunndelboringen, engasjerer radiell metallkopling 28 den rettavkortede kjeglens andre seksjon 45 av hanndelen, idet svalehaletetningen 25 engasjerer den sylindriske periferien av hanndelen eller sonden, som vist i fig. 3. Som vist i fig. 4 i tegningen, før avslutning av inngrep av hanndelen med hunndelen, eksisterer et hulrom mellom den rettavkortede kjegleoverflaten av hanndelen og de indre boringer 39 og 35 til

henholdsvis holderhylsen og holderen. Sjøvann fra den indre boringen eller mottaks-kammeret 37 av hunndelen vil være fortrengt gjennom rommet, før fullt inngrep. Dette holder sjøvanninngang inn i de hydrauliske ledningene på et minimum. Det meste av sjøvannet vil fortrenges gjennom rommet før radiell metalltetning 28 eller svalehale-elastomerisk tetning 25 engasjerer den ytre periferien av hanndelen. I tillegg, etter som koplingsdelene erfrakoplet, tillater rommet mellom det konede legemet av

hanndel- og hunndelboringen at sjøvann entrer hulrommet og derved forhindrer hydraulisk lås.

Det vil nå forstås for de som er faglært på området at en forbedret hydraulisk undervannskopling kan fremstilles ved å benytte den foreliggende oppfinnelse. Selv om variasjoner i utførelsen av den foreliggende oppfinnelse ikke hver vil realisere alle fordelene med oppfinnelsen, kan visse trekk bli viktigere enn andre i forskjellige an-vendelser av anordningen. Denne oppfinnelsen bør følgelig forstås og kun være be-grenset i området av de vedføyde kravene.

Claims

1. Hydraulisk undervannskopling, karakterisert vedat den omfatter: (a) en hanndel med et legeme, minst et parti av legemet har en avkortet kjegleoverflate, og en boring som forløper gjennom legemet med en ventil i legemet for styring av fluidstrømning derigjennom; og (b) en hunndel med en indre boring for glidbart å motta hanndelen deri, og en radiell tetning plassert i boringen for tetning med den avkortede kjegleoverflaten til hanndellegemet etter at sjøvann er støtet ut fra den indre boringen til hunndelen gjennom rommet mellom den indre boringen og den avkortede kjegleoverflaten til hanndelen.

2. Hydraulisk undervannskopling ifølge krav 1, karakterisert vedat den radielle tetningen er en trykkaktivert metalltetning.

3. Hydraulisk undervannskopling ifølge krav 1, karakterisert vedat minst et parti av den indre boringen i hunndelen er avkortet kjegle.

4. Hydraulisk undervannskopling ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en tetningsholder engasjerbar med hunndelen for holding av den radielle tetningen i boringen når koplingsdelen er fraskilt.

5. Hydraulisk undervannskopling ifølge krav 1, karakterisert vedat et parti av legemet til hanndelen har en sylindrisk overflate.