NO335766B1

NO335766B1 - Svivel for et produkt med høyt trykk

Info

Publication number: NO335766B1
Application number: NO20030376A
Authority: NO
Inventors: Marshall N Montgomery; Stephane Roy
Original assignee: Sofec Inc
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2015-02-09
Also published as: WO2002008649A2; US6450546B1; US20020043800A1; EP1303723A2; NO20030376D0; EP1303723A4; WO2002008649A3; NO20030376L; EP1303723B1

Abstract

En produksjonssvivel (10) med passiv styring av bredden av dynamisk tetningsmellomrom (66) ved hjelp av innvendig sviveltrykk. Svivelen (10) omfatter indre og ytre hus (16,12) med et midtre hus (17) som overfører komponentdeformasjon på grunn av fluidtrykk fra den dynamiske tetnings-grenseflate (64) til den statiske tetningsgrenseflate (65). Det ytre og indre hus (16,12) dreier sammen, men det ytre hus (12) er fri til å ekspandere radialt utover fra det midtre hus (17) ved øket fluidtrykk. En flytende stigerørspole (60A) er trykkbalansert ved forbindelsen med det indre hus (16) og med en fast svivelstabelbase (54). Svivler (10a, 10b) er stablet med en svivelkopler/spole (52), og øvre og nedre monteringsringer (46, 48) er dimensjonert samvirkende slik at adgang fil tetninger (63, 64) kan oppnås mens svivlene (10a, 10b) er stablet uten bruk av overliggende kraner eller andre løftepunkter enn svivelen som blir vedlikeholdt.

Description

Oppfinnelsen angår generelt utstyr for overføring av fluider. Især angår oppfinnelsen en fluidsvivelskjøt og en svivelstabelsammenstilling for overføring av fluider mellom tankere, lagringsfartøyer og liknende og et eller flere ledningsrør under havoverflaten. Svivelens fluid kan være hydrokarboner som overføres fra sjøbunnen til et fartøy, eller kan være vann eller gass som overføres fra fartøyet til sjøbunnen for brønnstimulering.

Især angår oppfinnelsen tetningsarrangement for en fluidsvivelskjøt som bruker fluidets trykk som strømmer gjennom skjøten for vesentlig å hindre at pakninger og ekstruderingsåpninger som dynamiske tetninger plasseres i, i å utvide seg som funksjon av høyt fluidtrykk, noe som vanligvis oppstår ved offshore-lastterminaler for olje- og gasstanker. Oppfinnelsen angår også et arrangement hvorved en spole koples mellom en svivelskjøt og en svivelstabelbase. Det beskrives også en fremgangsmåte for å demontere og sette sammen en svivel, slik at tetninger i de individuelle svivelsammenstillingene i en svivelstabel kan skiftes ut uten behov for en overliggende kran og uten å fjerne en sammenstilling fra stabelen.

Offshore-leting etter olje og gass har øket i de senere år og blitt utvidet til dype, urolige hav, som for eksempel Nordsjøen. For å gjøre produksjonen av olje og gass lettere i fjerntliggende offshore-felt, har det blitt utviklet kompliserte forankringssystemer for offshore-lasteterminaler som tjener som et sentralisert produksjonssted for hele feltet. Fleksible fluidledninger, kalt stigerør, strekker seg fra et undersjøisk sted til foran-kringsstedet for å kunne overføre fluider mellom et fortøyd fartøy og et undersjøisk sted. For eksempel kan enkelte fluidledninger brukes for å transportere olje og gass inn i det flytende fartøy mens andre fluidledninger kan brukes for å injisere væsker eller gass tilbake fra fartøyet inn i de undersjøiske brønner for styring, brønnstimulering eller lagring.

Flytende fartøy kan fortøyes til et enkelt forankringspunkt som gjør det mulig for fartøyet å innrette seg etter vinden og dreie 380° rundt et enkelt fortøyningspunkt. For at fartøyet kan dreie og bevege seg fritt uten at de forskjellige stigerør vrir seg eller vikler seg sammen, er det nødvendig at fartøyet har en svivelmekanisme for å forbinde fluidledningene til fortøyningsstedet. Siden det brukes flere stigerør, er det nødvendig at svivlene kan stables for å kunne oppta flere forskjellige fluidledninger eller stigerør. Separate svivelsammenstil-linger stables oppå hverandre med en svivelstabelbase festet til en stasjonær ramme som er forankret til sjøbunnen.

Tidligere høytrykkssvivler har blitt forsynt med et innvendig hus og et utvendig hus som er dreibart understøttet på det innvendige hus ved hjelp av et lager, slik at det utvendige hus fritt kan dreie rundt det innvendige hus. Et toroidformet ledningskammer er utformet mellom de to hus når disse står rett overfor hverandre. Et innløp fra det innvendige hus står i forbindelse med kammeret, og et utløp i det utvendige hus står i forbindelse med kammeret. Øvre og nedre dynamiske tetninger i form av overflatetetninger eller radialtetninger plasseres i spor eller mellomrom mellom de aksialt motstående eller radialt motstående over flater av de innvendige og utvendige hus, for å hindre fluid i å lekke forbi de to motstående overflater når det finnes høytrykksfluid i kammeret.

Når det finnes høyt trykk i innløpet som passerer gjennom toroidkammeret og ut gjennom utløpet, vil trykket i kammeret virke for å skille det innvendige og det utvendige hus fra hverandre. Med andre ord blir det innvendige hus tvunget til å trekke seg sammen radialt innover som følge av kraften som genereres av fluidtrykket som virker på et effektivt område mellom de to dynamiske tetninger, idet det utvendige hus blir tvunget til å ekspandere radialt utover av fluidtrykket som virker på et effektivt område mellom øvre og nedre dynamiske tetninger. Atskillelsen oppstår mellom de motstående overflater som resultat av høyt fluidtrykk i kammeret. Høyt trykk menes her å være i størrelsesorden 2000 psi og over.

Etter hvert som trykket i det strømmende produkt øker vil atskillelsen mellom de motstående overflater hvor tetningene er plassert, øke. En slik atskillelse, kan være tilstrek-kelig stor, på grunn av trykket, for å hindre en lekkasjefri drift av produktsvivelen ved høyt trykk, forårsaket av ekstruderingssvikt i tetningen.

Svivelkomponentdeformering har tidligere vært gjenstand for mye oppmerksomhet av utviklere. Tidligere har det blitt vurdert å tilsette mer materiale til svivelkomponentene, slik at deformering, som funksjon av trykk, spesielt høyt trykk i størrelsesorden 5000-10.000 psi, vil hindre avbøyning. Med høyere trykk blir imidlertid svivelkomponentene, dvs. det innvendige og utvendige hus, så stort og tungt at de blir uegnet ut fra vekt, kostnad, håndtering og størrelse og uten å kunne oppnå den ønskede styring av avstanden.

Tidligere teknikk har beskrevet svivler som bruker utvendige trykkilder for å tilføre et balansert eller et "buffer"-fluidtrykk ved det dynamiske tetningsgrensesnitt. Eksempler på en slik "aktiv" trykkompensasjon for dynamisk tetningsstyring, er beskrevet i US patentskrift 4 602 806 til Saliger, US patentskrift 4 669 758 til Feller m.fl. US 5 411 298 til Pollack, US 6 053 787 til Erstad m.fl., og US 4 662 657 til Harvey m.fl. Alle disse patentskrifter beskriver anti-ekstruderingsringer over og under den ringformede fluidmanifold i kombinasjon med aktiv trykkompensasjon.

US patentskrift 4 455 118 til Salinger beskriver på fig. 4 en flytende angi-ekstruderingsring som er plassert over og under en toroidpassasje mellom innvendige og utvendige ringer. Den frittflytende anti-ekstruderingsring blir først anbrakt (dvs. ved null trykk) fra den innvendige skjøtering ved hjelp av et lite tetningsekstruderingsmellomrom. Ved bruk blir trykkfluidets innvendige trykk i toroidpassasjen overført til utsiden av anti-ekstruderingsringen, slik at trykkforskjellen over terningen trykker anti-ekstruderingsringen mot utsiden av den innvendige ring. Med andre ord varierer tetningsekstruderingsmellomrommet som funksjon av det innvendige trykk. Metall-mot-metall-kontakt av anti-ekstruderingsringen og den ringformede overflate av innerringen, kan forårsake friksjon og oppskraping under drift.

US patentskrift 4 819 966 til Gibb på fig. 2, 3 og 4, viser en ring med et ringformet spor som registrerer med innløpet av et innvendig hus. Et ringformet kammer er anordnet utenfor ringen, slik at øvre og nedre lepper i ringen vender mot utsiden av det innvendige hus. Leppene bærer dynamiske tetninger som blir tvunget inn til tetning rundt innerhusets sylindriske flate over og under innløpet, når det finnes trykk i kammeret. Et konstant tetningsmellomrom opprettholdes som funksjon av trykket ved passende utforming av kammeret og ringen og leppen. Et smøresystem kan også tilveiebringes for injisering av et styrefluid.

Et annet problem i forbindelse med høytrykksproduksjonssvivler er at en fast forbindelse av innløpsspolen til det innvendige hus, ved ekstremt høyt trykk, for eksempel i størrelsesorden 5000 psi og over, kan forårsake rørbelastninger, og en tetningsinnsetning kan føre til at krefter tilføres innerhuset som resultat av trykket som virker mot forbindelsen. For eksempel viser US patentskrift 6 053 787 på fig. 2B en spole tilkoplet et innvendig hus, og selv om den er tettet i forhold til det innvendige hus, forårsaker høyt trykk i spolen at krefter overføres til huset som resultat av trykket. US patentskrift 4 662 657 viser på fig. 1 en trykkbalansert forbindelse av en spole ved en svivelstabelbase. En slik forbindelse virker som en utvidelsesskjøt ved at forbindelsen trykkbalanseres og ikke overfører krefter. Dette gjør at spolen kan vokse fritt under oppvarming og således eliminere termisk belastning på grunn av rørutvidelse. '657-patentet viser en fast forbindelse til det innvendige hus av svivelen som er forbundet i svivelstabelen.

Den foreliggende oppfinnelse angår en tettet fluidskjøt som angitt i krav 1. Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et fluidsvivelarrangement som kan tillate gjennomgående strøm av høytrykksprodukt uten at produktet lekker forbi dynamiske tetningsspor anordnet mellom det innvendige og utvendige hus.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et svivelarrangement med høytrykksfluid i ledningsrørkammeret, slik at en radial utvidelse av det utvendige hus og en radial sammentrekning av det innvendige hus, har liten eller ingen virkning på lageret mellom det innvendige og utvendige hus.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en høytrykkssvivel, slik at radial utvidelse av det utvendige hus, eller en radial sammentrekning av det innvendige hus, har vesentlig ingen virkning på ekstruderingsmellomrommet mellom de dynamiske tetninger mellom det innvendige og utvendige hus.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tett fluidskjøt for en fluidsvivel hvor en midtre husring er anordnet mellom et konvensjonelt innvendig hus og en utvendige husring med en dynamisk produkttetning mellom det innvendige hus og den midtre husring, og statiske produkttetninger mellom den midtre og utvendige husring.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tettet fluidskjøt med en innvendig utforming som minimerer økning av det dynamiske ekstruderingsmellomrom som funksjon av det innvendige fluidtrykk, ved å overføre komponentdeformering fra det dynamiske tetningsmellomrom til det statiske tetningsmellomrom ved å dra fordel av at den statiske produkttetning tåler en større ekstruderingsmellomrom uten svikt.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tettet fluidskjøt med et innvendig hus og en koaksial midte og utvendige husringer som tilveiebringer to konsen-triske toroidkammere, idet et er anordnet mellom den innvendige husring og den midtre husring, den andre anordnet mellom den midtre husring og den utvendige husring, idet begge toroidkammere står i fluidforbindelse med hverandre gjennom hull i den midtre husring for derved å tillate at trykkproduktfluid strømmer fra innløpet til utløpet.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tettet fluidskjøt med et innvendig hus og midtre og utvendige husringer med dynamiske produkttetninger anordnet mellom det innvendige hus og den midtre husring, og statisk produkttetninger anordnet mellom den midtre og utvendige husring, hvor det dynamiske ekstruderingsmellomroms bredde styres som funksjon av trykket som virker på forskjellene mellom de effektive områder som dannes av den statiske og dynamiske tetning, utformingen av et toroidkammer mellom den innvendige hus- og den midtre husring, og utformingen av et toroidkammer mellom den midtre- og utvendige husring.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tettet fluidskjøt med et innvendig hus og koaksiale midtre- og utvendige husringer med dynamiske tetninger anordnet i pakninger mellom den innvendige hus- og midtre husring, hvor passiv styring av det dynamiske tetningsekstruderingsmellomrom oppnås ved at de innvendige fluidtrykk får den midtre husring til å trekke seg sammen radialt i samme størrelsesorden, som funksjon av trykket, på samme måte som det innvendige hus.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tett fluidskjøt med et innvendig hus og midtre og utvendige husringer, idet den midtre og utvendige husring er utformet for å kunne dreie sammen, men som kan bevege seg fritt vekk fra hverandre som funksjon av økt innvendige fluidtrykk.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et svivelstabelarrangement med en svivelstabelbase og en svivel hvor en flytende spole tilveiebringer en trykkbalansert forbindelse ved det innvendige hus og ved svivelstabelbasen.

Formålene ovenfor, samt andre fordeler og egenskaper av oppfinnelsen oppnås ved en tettet fluidskjøt for en dreibar fluidsvivel hvor en trykkbalansert, midtre husring er montert mellom et innvendig hus og en utvendig husring. To lag av plater er boltet til toppen og bunnen av det midtre hus og bærer den utvendige husring rundt den midtre husring. Delsammenstillingene av lagplatene, den midtre husring og den utvendige husring kan dreie fritt rundt det innvendige hus.

Trykkbalansering oppnås ved å tilveiebringe et innvendig ringkammer eller hulrom mellom det innvendige hus og den midtre husring og et utvendig ringkammer eller hulrom mellom midtre og utvendige husring. Hull eller passasjer gjennom den midtre husring forbinder fluidmessig det innvendige og utvendige kammer. Dynamiske tetninger er anordnet i tetningspakninger mellom det innvendige hus og den midtre husring. Statiske tetninger er anbrakt i tetningspakninger mellom den midtre og utvendige husring. Tetninger passer til hverandre i par og er symmetrisk anordnet over og under en svivel horisontal symmetrilinje. Tetningspakningene kan være innrettet radialt eller aksialt. Med andre ord kan tetningene anbringes mot hverandre i pakninger som står parallelt med svivelsammen-stillingens horisontale symmetrilinje. Radiale tetninger kan anbringes pakninger som er parallelle med det innvendige husets langsgående akse.

Den tettede fluidskjøt overfører komponentdeformeringen på grunn av produktfluidtrykket fra den dynamiske tetningsgrensesnitt til den statiske tetningsgrensesnitt ved å utsette fluidprodukttrykket for et mindre effektivt område ved de dynamiske tetninger på innsiden av den midtre husring, enn et effektivt område ved de statiske tetninger på utsiden av den midtre husring. Motkreftene som genereres av produktfluidtrykket over to forskjellige effektive områder på den midtre husring, deformerer den midtre husring radialt i en bestemt retning og størrelsesorden, som funksjon av økt trykk. Styring av den radiale deformering av den midtre husring er passiv ettersom den relateres til et geometrisk arrangement av dynamiske og statiske tetninger på begge sider av den midtre husring og er proporsjonal med produktets fluidtrykk.

Formålet med arrangementet er å opprettholde det dynamiske ekstruderingsmellomrom ved sin innledende eller nulltrykksbredde, selv ved et høyt innvendig fluidtrykk. På grunn av at dynamiske tetninger er mer utsatt for svikt enn statiske tetninger når de utsettes for trykk, vil opprettholdelse av et lite dynamisk ekstruderingsmellomrom minimere sannsynligheten for at produktet lekker forbi de dynamiske tetninger. Opprettholdelsen av de dynamiske ekstruderingsmellomrom ved sin første bredde ved hjelp av dette arrangement, eliminerer også effekten av radial deformering mot lageret på grunn av lagerplatene er boltet til den midtre husring og utsettes for samme virkning.

Overføring av komponentdeformeringen fra de dynamiske tetningsekstruderingsmellomrom til statiske tetningsekstruderingsmellomrom tilveiebringes ved hjelp av en kopling mellom den utvendige husring og den midtre husring, slik at den utvendige og midtre husring kan dreie sammen rundt det innvendige hus og samtidig som den utvendige og midtre husring fritt kan avbøyes radialt i forhold til hverandre som funksjon av det innvendige trykk i skjøten. Koplingen sikrer at den utvendige husring ekspanderer konsentrisk i forhold til den midtre husring, selv når det tilføres eksterne sidebelastninger.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en svivelstabel med en fast svivelstabelbase og en eller flere svivler som hver har innerhusene festet til hverandre og til den faste stabelbase. Hver svivel har et innløp ved sitt innvendige hus koplet til et innløp i stabelbasen, ved hjelp av en flytende spole med en trykkbalansert forbindelse ved både svivelen og ved basen. En slik trykkbalansering av spolen ved basen og svivelens innvendige hus hindrer at et trykk i fluidet induserer krefter og at termisk induserte krefter blir overført fra spolen til svivelen, noe som kan oppstå ved hjelp av en enkelt forbindelse med en innsatt tetning. Ved å tilveiebringe en flytende spole med en trykkbalansert forbindelse, vil det oppstå en kopling hvor vesentlig ingen rørbelastning blir overført til svivelen, noe som kan oppstå ved en fast rørforbindelse. Ved å tilveiebringe en flytende spole, minimeres også størrelsen av det innvendige hus siden den har en liten profil sammenliknet med en boltet flens. En liten spolestørrelse minimerer svivelens totale vekt. Den flytende spole reduseres også belastningene mot svivelstabelbasen og selve størrelsen av svivelen.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en svivelstabel med en forbindelse anbrakt koaksialt med de innvendige hus i øvre og nedre svivler. Forbindelsen er festet mellom en bunnflate av en øvre svivel og en øvre overflate av en nedre svivel. Hver svivel har øvre og nedre lave plater som er anbrakt henholdsvis nærliggende øvre og nedre overflate av det innvendige hus og et koaksialt midtre hus av hver svivel. Lagerplatene som er festet til den midtre husring, har en innvendig radius målt fra den midtre, langsgående akse. Forbindelsen har en ytre radius, målt fra den midtre langsgående akse, som er mindre enn den indre radius av nedre og øvre lagerplater.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj under henvisning til eksempel på utførelse og vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et snitt av en svivelstabel ifølge oppfinnelsen med to svivler stablet på en svivelstabelbase, hvor et innløp av basen er fluidmessig koplet til ved utløpet av en svivel og et andre innløp av basen er fluidmessig koplet til et utløp av en andre svivel,

fig. 2 er et øvre riss av svivelstabelen på fig. 1, med snittlinjer 1-1 som indikerer et snitt av den øvre svivel av stabelen på fig. 1,

fig. 3 er et forstørret delsnitt av den øvre svivel på fig. 1,

fig. 4A og 4B er forstørrede riss av dynamiske tetningspakninger og dynamiske tetninger og tilhørende tetninger og statiske tetningspakninger og statiske tetninger og tilhørende tetninger deri,

fig. 4C er et forstørret riss av en dynamisk tetning som viser ekstruderingsmellomrommet, og

fig. 5-8 viser alternative arrangementer av en svivel ifølge oppfinnelsen, hvor hver svivel omfatter et innvendig hus, en midtre husring og en utvendig husring.

Fig. 1 viser en stabel av svivler stablet på toppen av hverandre ifølge oppfinnelsen. To svivler, 10A, 10B (også kalt tettede fluidskjøter), er vist stablet på toppen av en fast svivelbase 100. Bare to svivler er vist for illustrasjonsformål på fig. 1, menn som fig. 2 viser, kan seks innvendige husboringer 50A, 50B, ... 50F i hvert innvendige hus 16A ... 16B romme seks svivler stablet på toppen av hverandre. Naturligvis kan flere eller mindre enn seks svivler stables. Som vist på fig. 1 er hvert innvendige hus 16 (f.eks. 16A på den øvre svivel, 16B av den nedre svivel) festet til et annet innvendig hus ved hjelp av en respektiv svivelforbindelse 52. Den nederste svivel i stabelen (f.eks. som vist på fig. 1) kopler sitt innvendige hus 16B til et basehus 54 i svivelstabelbasen 100 via en svivelforbindelse 52.

Svivelstabelbasen 100 er festet til et vesentlig geostasjonært punkt (ikke vist) til en offshorefortøyningsterminal. For et tårnfortøyningssystem, for eksempel, kan basehuset 54 festes til toppen av tårnet. Første og andre faste spoler 56 som er anordnet og utformet for å tåle fluider med høyt trykk, ankommer baseinnløpene 5 8A, 58B i basehuset 54. Naturligvis er andre spoler tilveiebrakt rundt basens periferi for å tilveiebringe fluid kommunikasjon til andre svivler i en stabel. En flytende spole 60A tilveiebringer fluid kommunikasjon mellom baseinnløpet 58A og innerhusets innløp 26A i svivelen 10A. Den flytende spole 60B gir fluid kommunikasjon mellom innløpet 58B og det innvendige husets innløp 26B i svivelen 10B. De boltede holdeflenser 590 sikrer at de flytende spoler 60A, 60B holder seg innenfor sine respektive boringer.

Fig. 3 viser en foretrukket utførelse av den tettede fluidskjøt 10 ifølge oppfinnelsen. Den tettede fluidskjøt 10 er en toroid svivelmontering som omfatter en ring 17 for det midtre hus mellom et innvendig hus 16 og en ring 12 for det utvendige hus som alle er koaksialt anbrakt rundt en felles langsgående (vertikal) akse 18. Komponentdeformering, for eksempel sammentrykning av det innvendige hus 16, overføres fra den dynamiske tetningsgrensesnitt 63 (se forstørrelsen på fig. 4A), til den statiske tetningsgrensesnitt 65 (se forstørrelsen på fig. 4B). Formålet med oppfinnelsen er å opprettholde det dynamiske ekstruderingsmellomrom 66 (se fig. 4A og 4C) ved sin inngangsverdi (dvs. mellomrommet som holder seg ved null trykk av produktfluidet i svivelen) selv når produkttrykket i svivelen øker meget (f.eks. til større trykk enn 5000 psi). Ved å opprettholde det innledende, dynamiske ekstruderingsmellomroms bredde 66 i den dynamiske tetningsgrensesnitt på fig. 3, 4A, 4C vesentlig konstant som funksjon av produktfluidets trykk, er fordelaktig siden de dynamiske tetninger sannsynligvis svikter oftere enn de statiske tetninger når de utsettes for et større ekstruderingsmellomrom.

Svivelen 10 på fig. 3 omfatter et innvendig hus 16, en midtre husring 17 og en utvendig husring 12. Øvre og nedre lagerplater 46, 48 er festet til den midtre husring 17 ved hjelp av gjengede tapper 51 og mutrer 61. Øvre og nedre bronsebelagte, plane aksiallagerflater og lagringsplatene 46, 48 og det innvendige hus 16 gir øvre og nedre aksiallagre 59. Øvre og nedre bronsebelagte, radiale lagerflater på lagerplatene 46,48 og det innvendige hus 16 gir øvre og nedre radiallagre 56. Den midtre husring 17 og lagerplatene 46, 48 er festet sammen ved hjelp av tapper 51 og dreier rundt det stasjonære innerhus 16. En radial pasning hindrer en radial forskyvning av lagerplatene 46, 48 å forskyve seg i forhold til det innvendige hus 16. En slik radial pasning minimerer den midtre husring i å avvike fra sin riktige stilling i forhold til den felles langsgående akse 18, og hindrer radial forskyvning mellom den dynamiske tetningsgrensesnitt og hjelper til å opprettholde tet ningsekstruderingsmellomrommene 66 konstant ved å opprettholde koaksialiteten mellom den midtre husring 17 og den innvendige husring 16.

Øvre og nedre dynamiske produkttetninger er anbrakt i arrangementet 62, som vist på fig. 4A og er plassert i øvre og nedre tetningspakninger 63 mellom det innvendige hus 16 og den midtre husring 17. De statiske produkttetninger er anbrakt i et arrangement 64 på fig. 4B og er anbrakt i øvre og nedre tetningspakninger 65 mellom den midtre husring 17 og den utvendige husring 12.

Lagerplatene 46, 48 bærer, men klemmer ikke det utvendige hus 12. Den utvendige husring 12 kan fritt utvide seg radialt, men dreier med den midtre husring 17, siden trykktilpassede tapper 68 (se fig. 3) i det utvendige husring øverst og nederst på flatene 70, 71, registrerer med åpne slisser 72 maskinert i lagerplatene 46, 48. Antallet tapper 68 og fordelingen rundt øvre og nedre flater 70, 71 sikrer at den utvendige husring 12 ekspanderer konsentrisk i forhold til den midtre husring 17, selv når sidebelastninger tilføres ved utløpsforbindelsen 74. Åpne slisser 72 med tapper 68 i disse, sees også øverst på fig. 2.

Innløpet 26 i det innvendige hus 16 og utløpet 28 i den utvendige husring 12, er tilpasset for å romme innsiden av spolen 60 og et utvendig rør festet til det utvendige husets utløp 28. En flenset forbindelse 74 ved utløpet 28 kan gjøres i et slikt utløpsrør. Innløpsspolen 60 flyter inne i det innvendige hus 16 med åpninger 76, som tilveiebringer en strømningsbane for produktfluidet inn i eller ut av svivelen 10. Åpningene 76 er fanget eller trykkbalansert mellom øvre og nedre sett av tre statiske tetninger 78 som tetter innløpet 26 i forhold til produktfluidtrykket i spolen. Flere eller mindre enn tre tetninger 78 kan være tilveiebrakt. På grunn av at trykket er likt over og under innløpet 26, og fordi øvre og nedre tetninger 78 har samme radiale dimensjon, vil det praktisk talt ikke være noe trykk som induserer en kraft eller termisk ekspansjon overført ved forbindelsen mellom det innvendige hus 16 og svivelforbindelsen 52.

Som vist på fig. 1 er spolen 60A likeledes koplet til innløpet 58A i stabelbasen 54 ved hjelp av en flytende forbindelse. Holdeplater 590 øverst av det innvendige hus 16 og nederst i svivelstabelbasen 54 sikrer at den flytende spole 60A holder seg fanget innenfor svivelstabelen. På fig. 3 er holdeplaten 590 vist med et mellomrom over spolen 60 for termisk ekspansjon. Ved at den flytende spole ekspanderer fritt, unngås det at det induseres krefter ved forbindelsen mellom det innvendige hus 16 og svivelforbindelsen 52. I svivelstabelen på fig. 1 tilveiebringer den flytende spole 60 en trykkbalansert forbindelse som reduserer enveloppen av svivelforbindelsen 52, sammenliknet med plassbehovet til en boltet flens. Følgelig reduserer dette arrangement størrelsen av innvendige hus 16, den midtre husring 17 og den utvendige husring 12 og svivelforbindelsen 52. Den trykk-balanserte rørspoleforbindelse reduserer vesentlig belastningen sammenliknet med en flensforbindelse, på de innvendige hus 16A, 16B (og svivelforbindelsen 52 overført til svivelstabelbasen 54 og hele vekten av svivelsammenstillingene 10A, 10B), noe som hjelper til å redusere størrelsen av svivelstabelsammenstillingen 100.

Strømningsbanen gjennom svivelen 10 omfatter et innvendig toroid hulrom eller "kammer" eller "manifold" 20 (se fig. 3) anordnet mellom det innvendige hus 16 og den midtre husring 17. Hulrommet 20 er tilpasset for å kunne bære samme fluidvolum som ankommer innløpet 26. Et utvendig toroid hulrom 22 er anordnet mellom den midtre husring 17 og den utvendige husring 12. Det innvendige toroidhulrom 22 er fluidforbundet til det interne toroidhulrom 20 ved hjelp av flere radiale strømningspassasjer 24. Det eksterne toroidhulrom 22 står i forbindelse med utløpet 28. Den foretrukne plasseringen av det dynamiske tetningsarrangement 62 er vist på fig. 4A i tetningspakningene 63 mellom de motstående, sylindriske overflater av det innvendige hus 16 og den midtre husring 17. Yttersiden av det innvendige hus 16 omfatter et bånd 91 av en ikke-korroderende legering, for eksempel Inconel. Innsiden av den midtre husring 17 har en ringformet lomme 80 maskinelt i den, og som senere blir fylt med en ikke-korroderende legering, for eksempel Inconel med fire spor 83, 84, 85, 86 maskinelt deri for anbringelse av tetninger. En øvre og nedre ekskluderingstetning 88 er anbrakt i et tetningsspor 83 ved inngangen av en tetningspakning 63 fra toroidhulrommet 22. Utover fra toroidhulrommet 20 kommer øvre og nedre fettetninger 90, øvre og nedre primærprodukttetninger 92 og øvre og nedre sekundær-produkttetninger 94 anbrakt i spor 83, 84, 85 og 86.

Ekskluderingstetningene 88 og fettbarrieretetninger 90 er fullstendig utsatt for det innvendige trykk i svivelen fra det innvendige toroidhulrom 20. Vesentlig ikke noe differensialtrykk er tilveiebrakt av ekskluderings- og fettbarrieretetningene. Under normal drift inneholder både øvre og nedre primærprodukttetning 92 svivelinternt driftstrykk. En trykkstigning vil være til stede over disse tetningene fra et innvendig driftstrykk til atmosfærisk trykk.

Hvis primærtetning 92 ikke kan holde på svivelens innvendige trykk, blir trykket overført til den sekundære tetning 94. På dette tidspunkt vil det ikke være noe trykkstigning over primærtetningen 92 og sekundærtetningen 94 utsettes for, og inneholder sviveldriftstrykket med en trykkstigning over sekundærtetningen fra driftstrykk til atmosfærisk trykk.

Et liknende arrangement er tilveiebrakt for det statiske tetningsgrensesnitt som vist på fig. 4B. Et bånd av Inconel eller en annen ikke-korroderende legering 98 er plassert i en ringformet lomme 96 i den utvendige husring 12 som vender mot et bånd 95 av Inconel eller en annen ikke-korroderende legering anordnet på en utadvendt overflate av den midtre husring 17. Ekskluderingstetning, de primære og sekundære statiske tetninger 106, 108 og 110 er anbrakt i spor 102, 103, 104. Ekskluderingstetningene 106 er fullstendig utsatt for sviveltrykket, men vesentlig ikke noe differensialtrykk utvikler seg over disse tetninger. Under normal drift inneholder øvre og nedre primærprodukttetninger 108 sviveldriftstrykket ved det utvendige hulrom 22 med en trykkstigning over disse tetninger fra driftstrykket til atmosfærisk trykk. Sekundærtetningen 110 opptar trykkstigningen når primærtetningen svikter.

Størrelsen og utformingen av det innvendige toroidhulrom 20, diameteren d2, som danner den dynamiske grensesnittbredde og høyden H; mellom øvre og nedre primærdyna-miske tetninger 92, bestemmer størrelsen av det effektive området som fluidtrykket virker mot ved det dynamiske grensesnitt. Når produktfluidtrykket virker mot det effektive området bestemmes størrelsen av den innvendige kraft som genereres mot det innvendige hus 16 og den utvendige kraft på den midtre husring 17. På liknende måte bestemmer størrelsen og utformingen av toroidhulrommet 22, diameteren d3, som danner det statiske grensesnitt og høyden Ho mellom øvre og nedre primærstatiske tetninger 180, størrelsen av det effektive området som fluidproduktets trykk virker mot ved det statiske grensesnitt. Når produktfluidtrykket virker mot dette andre effektive området, bestemmes størrelsen av den innvendige kraft generert mot det midtre husring 17 og den utvendige kraft mot den utvendige husring 12.

I en foretrukket utførelse er hver svivel av svivelstabelen 10 arrangert og utformet slik at en funksjon av produktfluidtrykket fra null til driftstrykk, fører den innvendige trykk mot det midtre husring 17 til at dette trykket er større enn den utadvendte kraften på den midtre husring 17, slik at den midtre husring 17 kan bevege seg innover i samme hastighet som det midtre hus 16 avbøyes innover som funksjon av økt produktfluidtrykk. Den utvendige husring 12 avbøyes fritt utover fra den midtre husring 17 på samme måte som det økte produktfluidet virker på et innvendig trykkar. En slik utvendig husring 12 som avviker, romopptas av statiske tetninger 108 som kan tolerere et større ekstrusjonsmellomrom 67 uten å svikte. Svivelen på fig. 3 kan også utføres slik at den midtre husring 17 beveger seg i en annen hastighet i forhold til det innvendige hus 16, slik at ekstruderingsmellomrommet 66 for de dynamiske tetninger 92 varierer som funksjon av produktfluidtrykket fra null til driftstrykket. Under enkelte omstendigheter kan det for eksempel være ønskelig at mellomrommet mellom det innvendige hus 16 og midtre husring 17 er mindre ved driftstrykket enn ved null trykk.

En måte å produsere et bestemt mellomrom på som funksjon av trykket vil bli beskrevet. Fremgangsmåten beskrevet nedenfor viser hvordan deformeringsmønsteret av de forskjellige deler utvikler seg og de nødvendige geometriske parametre som er nødvendig for å oppnå overføringen av den dynamiske ekstruderingsmellomromsbredde til det statiske tetningsgrensesnitt. Resultatet gir en foreløpig løsning som senere kan optimeres ved å bruke en endelig elementanalyse.

Tilpasningen av delene vist på fig. 1, 2 og 3 begynner med informasjon om spolen 60 sin strømningsstørrelse og mengden av innerhusets 16 deformering. Når det trykksatte produkt strømmer via innløpet 26, vil det fordeles til to baner i en innvendig, ringformet toroidpassasje eller "hulrom" 20. Det innvendige hulroms 20 tverrsnitt er tilpasset til omtrent 60 % av innløpets 26 strømningsområde. Strømningsområdet 26 er vesentlig av samme snitt som spolen 60. Forutsatt en rektangulær form med passende radiuser for det innvendige hulrom 20 og hvor ønsket tverrsnitt er kjent, kan høyden av snittet av det innvendige hulrom 20 settes lik innløpets 26 diameter. Således kan den radiale dybde av det innvendige hulrom beregnes fra forholdet A=hxd, hvor A og h er kjent. Fra en slik dimensjon blir skrapertet-ningene 88, fettbarrieretetningene 90, primærtetningene 92 og sekundærtetningene 94 og tetningspakningene 63,83 for disse, utlagt ved det innvendige hus 16, dvs. ringgrensesnittet for den midtre husring 17. Tetningene er fordelt symmetrisk over og under den meridiane symmetrilinje av svivelen 10.

Den midtre husrings 17 størrelse blir så bestemt. Hullene eller passasjene 24 fra det innvendige toroidhulrom 22 passerer gjennom den ytre husring 17 til det utvendige toroidhulrom 22. Hullene 24 blir jevnt fordelt på den meridiale symmetrilinje. Hullene 24 er fortrinnsvis tilpasset for å utgjøre et totalt hull 24 som er likt omtrent fire ganger området for innløpet 26 (eller innløpsspolen 60).

Ifølge et aspekt ved oppfinnelsen er grensesnittsvivelskjøten 10 på fig. 3 arrangert og utformet for å holde den dynamiske tetningspakning 63 og ekstrusjonsmellomrommet 66 (se fig. 4A, 4C) anordnet ved grensesnittet mellom det innvendige hus 16 og den midtre husring 17 konstant (eller ethvert forhåndsbestemt tetningsmellomroms bredde som en funksjon av trykk) over det forventede fluidtrykkområdet.

Neste trinn er å bestemme det innvendige husets 16 radiale sammentrekning eller deformering som en funksjon av økt trykk. Det innvendige hus 16 utsettes for utvendig trykk (dvs. et effektivt områdekarakterisert vedhøyden Hi mellom øvre og nedre primærtetninger 92 på diameteren d2) som fører til radial sammentrekning. Ved å bruke likninger for tykkveggede sylindre blir den radiale sammentrekningsfunksjon av trykk, innvendig diameter, utvendig diameter, høyden over hvilket trykk virker mot det innvendige hus og den totale høyde av det innvendige hus 16. Slike likninger finnes i fagbøker om konstruksjon og trykkar. Se for eksempel Roarks Formulas for stress and strains, sjette utgave av Warren C. Young, McGraw-Hill, Inc., kapittel 12.6 - Thick shell of revolution, sidene 636-641, som det henvises til her. Funksjonsforholdet er ikke lineært for de geometriske parametere, men etterat geometrien er angitt varierer den radiale sammentrekning med trykket. Den radiale sammentrekning kan derfor beskrives som en lineær funksjon av trykket p:

hvor

F = et likningsfunksjonsforhold for en sylinder

di = forhåndsbestemt innvendig diameter for et innvendig hus d2= forhåndsbestemt utvendig diameter for et innvendig hus

H; = effektiv høyde mellom dynamiske tetninger 92

L = høyde av det innvendige hus

p = innvendig sviveltrykk

Likning (1) kan skrives som:

hvor Ki er en funksjon av forhåndsbestemte geometriske faktorer som nevnt ovenfor.

Den midtre husring 17 opplever en utadvendt kraft fra det trykksatte fluid i det innvendige hulrom 20 som virker mellom øvre og nedre primære dynamiske tetninger 92 og en innadvendt kraft fra et trykksatt fluid (ved vesentlig samme trykk) i hulrommet 22 som virker mellom de primære, statiske terninger 108. Således vil det ikke være noen annen for-skjell over motstående mønstre av radial deformering D^og Dmo, idet resultatet av disse avhenger av den midtre husrings 17 geometri og de respektive, effektive innvendige og utvendige områder som trykket virker mot på den midtre husring 17.

Ved å bruke likninger for en tykkvegget sylinder blir den radiale ekspansjon frembrakt av det innvendige trykk på den effektive høyde mellom de primære, dynamiske tetninger 92 på den midtre husrings 17 innvendige diameter, uttrykt som

hvor

G = et funksjonsforhold for en sylinder likning

d2= forhåndsbestemt innvendig diameter for en midtre husring d3= utvendig diameter for en midtre husring som skal bestemmes Hj= effektiv høyde mellom dynamiske tetninger 92

L = høyde av den midtre husring

p = innvendig trykk i svivelen

Likning (2) kan skrives som:

hvor Km; er en funksjon av forhåndsbestemte, geometriske faktorer som nevnt ovenfor. Ved å bruke likninger for tykkveggede sylindre kan den radiale sammentrekning frembrakt av det utvendige trykk på den effektive høyde H0mellom de primære, statiske tetninger 108 på den midtre husrings 17 utvendige diameter uttrykt som

hvor

H = et funksjonsforhold for en sylinder likning

& 2 = forhåndsbestemt innvendig diameter for en midtre husring d3= utvendig diameter for en midtre husring 17 som skal bestemmes H0= effektiv høyde mellom de statiske tetninger 108 som skal bestemmes L = høyde av den midtre husring

p = innvendig nykk i svivelen

Likning (3) kan skrives som:

hvor Kmoer en funksjon av forhåndsbestemte, geometriske faktorer som nevnt ovenfor. Netto, radial deformering som kommer fra tilføring av vesentlig identisk trykk både de innvendige og utvendige effektive områder av den midtre husring 17 er summen av radial ekspansjon og radial sammentrekning, så lenge belastningen generert i det midtre hus holder seg i det elastiske området i materialet i husringen 17. Som resultat blir netto innadvendt bevegelse av den midtre husring 17

Etterat de geometriske parametre blir fastlagt ved det dynamiske grensesnitt 62 blir dimensjonen Ho mellom den primære, statiske tetning 108 ved det statiske grensesnitt 64 og den midtre husrings 17 utvendige diameter d3tilpasset for å tvinge den resulterende, radiale deformering av den midtre husring 17 til et forhåndsbestemt forhold i forhold til den inn vendige hussammentrekning Di i likningen l(a). Fortrinnsvis er dette forholdet et likhetsforhold,

Hvis Dm net forutbestemmes å være større eller mindre enn D;, vil naturligvis forskjellen Kmo-Kmjjusteres tilsvarende ved å justere de geometriske parametre som påvirker Kmoeller K^: d3og H0.

Etterat parametrene d3og H0er bestemt, blir posisjonene av dynamiske og statiske primærtetninger 92 og 108 bestemt ved det dynamiske og statiske grensesnitt 62 og 64. Samme fremgangsmåte gjentas for å plassere de dynamiske og statiske, sekundære tetninger 94 og 110 ved samme eller et annet kriterium for overføring av dynamisk ekstru-sjonsmellomromsvekst til det statiske grensesnitt 64. På dette tidspunkt er variabelen d3kjent, idet avstanden H; er avstanden mellom de to dynamiske, sekundærtetninger 94 og dimensjonen for å fastlegge H0er avstanden mellom de to statiske, sekundære tetninger 100.

Den grunnleggende konstruksjon fastlegger at de primære, statiske tetninger 108 må tilknyttes de primære, dynamiske tetninger 92 for å tilveiebringe en riktig styring over den dynamiske ekstrusjonsmellomromsbredde 66. På samme måte må de sekundære, statiske tetninger 110 også tilknyttes de sekundære, dynamiske tetninger 94.

Dimensjoneringen av det eksterne toroidhulrom 22 er tilknyttet fluidstrømkravet som nevnt for det innvendige hulrom 20. Det utvendige hulrom 22 bør ha minst samme tverrsnitt som det innvendige hulrom 20 som har et kjent tverrsnittsområde A. Formen er fortrinnsvis rektangulær med passende radiuser og høyden er begrenset til å være innenfor det øvre og det nedre statiske tetningsarrangement 64. Hulrommets 22 dybde må bestemmes.

Øvre og nedre lager av plater 46, 48 er boltet til den midtre husring 17 med en nøyaktig styrediameter på lagerplatene 46, 48 for å sikre konsentrisitet i forhold til den midtre husring 17. Når den midtre husring 17 tvinges innover for å følge det innvendige hus 16, vil lagerplatene 46, 48 virke som radiale avstivere på grunn av sin geometri og hindre den midtre husring 17 i å bevege seg innover. En radial reaksjonskraft utvikler seg ved den øvre og nedre styrediameter og genererer en bøyebevegelse hele veien rundt den midtre husring 17 ved dennes horisontale symmetrilinje. Effekten av lagerplatene 46, 48 på deformer-ingsmønsteret hindrer normal deformering av den midtre husring 17 og forsøker å dreie lagerplatene 56, 59 ut av tilpasningen til innerhusets flater.

For å løse dette problemet må trykket som virker vertikalt på de horisontale flater av hulrommet 22 tilveiebringe et motmoment på den midtre husring 17 for å overvinne bøyebevegelsen som frembringes av lagerplatenes 46, 48 reaksjon for å gjenopprette den midtre husrings 17 deformeringsmønster med lagerflatene 56, 59 riktig tilpasset.

Forutsatt at den midtre husring 17 er et fritt legeme med et avskåret plan ved den horisontale symmetrilinje, vil tilførte laster være: en trykklinje tilføres på den midtre husrings 17 innvendige diameter fra den horisontale symmetrilinje opp til den primære, dynamiske tetning 90 (H;); en trykklinje tilføres den midtre husrings 17 utvendige diameter fra den horisontale symmetrilinje opp til den primære statiske tetning 108 (Ho) (idet denne trykklinje omfatter hulromsdiameteren d3og hulrommets horisontale flate); og reaksjons-kraften ved lagerplaten 46 og den midtre husrings 17 tilkopling.

Den radiale reaksjonskraft beregnes som en funksjon av lagerplatenes geometri 46 og den nødvendige, radiale forflytning for å oppfylle ønsket deformering av den midtre husring 17. Ved at den radiale reaksjonskrafts størrelse, hendelseslinje og sted, trykket tilført den midtre husrings 17 overflater er kjent, og ved å forutsette en symmetrisk grenseforbin-delse ved det frie legemets horisontale symmetrilinje, bestemmes deformeringen forårsaket av hver lasttype ved lagerplaten 46 og tilkoplingen av den midtre husring 17 samt dybden av hulrommet d3for å oppnå ønsket geometrisk kompatibilitet.

Fremgangsmåten nevnt ovenfor gir bare en foreløpig løsning siden avbrytelse i deler, som for eksempel rørspoleboringer 50 for det innvendige huset 16 og strømnings-passasjer 24 for de midtre husringer ikke ble tatt med. En fortsettelse med endelige analyseverktøy for elementene vil optimere løsningen for komponentdeformeringen.

Tilpasningen av den utvendige husring 12 er basert på en tykkvegget sylinder som utsettes for internt trykk. Tykkelsen bestemmes ved de tillatte belastninger bestemt av regler for trykkar eller ved den maksimale, radiale deformering som frembringes av det maksimale ekstruderingsmellomrom 67 som de statiske tetninger 65 kan tolerere. Strengere krav regulerer diameterens tykkelse &i av den utvendige husring 12 (se fig. 3).

Lagerplatene 46, 48 bærer og fanger, men klemmer ikke den utvendige husring 12. Den utvendige husring 12 kan fritt utvide seg radialt når det finnes trykk ved det statiske grensesnitt 64. Et sett med tids- eller indekseringstapper 68, som er anbrakt i lik avstand rundt topp- og bunnflatene 70, 71 av den utvendige husring 12, blir fanget av utvendige slisser 72 maskineri på øvre og nedre lagerplater 46, 48. I denne konfigurasjon hindrer tappene 68 den utvendige husring 12 i å dreie i forhold til lagerplatene 46, 48 og det midtre hus 17 etter hvert som tappene 68 reagerer overfor rørbelastninger som tilføres det utvendige husutløp 74. Tappene 68 sikrer også at den utvendige husring 12 ekspanderer konsentrisk i forhold til den midtre husring 17 siden de hindrer det utvendige hus 12 i å bevege seg radialt i forhold til lagerplatene 46, 48 og den midtre husring 17. Følgelig kan den utvendige hus ring 12 bevege seg fritt for å ekspandere radialt som funksjon av produktfluidtrykket og de statiske tetninger 102 og 104 kan tåle slik utvidelse.

De foretrukne dynamiske og statiske tetninger 88,90,92, 94,106,108 og 110 er av radial type som er fjærenergiserte tetninger med anti-ekstruderingsstøtteringer 87 og 105, som vist på fig. 4A, 4B, 4C. Tetningsmaterialet er forsterket TFE. Den energiserte fjær og anti-ekstruderingstetteringene 87 og 105 er fremstilt av ikke-korroderende metallisk materiale. Inconel er foretrukket. De dynamiske tetninger 88, 90, 92 og 94 har for eksempel for en konstruksjon en nominell diameter (for en foretrukket konstruksjon) på 78 tommer mens de statiske tetninger 106,108 og 110 har en nominell diameter på 92 tommer.

Fig. 4C viser en typisk forstørrelse av en dynamisk tetningspakning 63 i det dynamiske tetningsarrangement 62. En statisk tetningspakning 65 i det statiske tetningsarrangement 64 deler samme typiske egenskaper som en dynamisk tetningspakning 63, med den unntakelse at størrelsen av tetningsekstrudeirngsmellomrommene 66 (dynamiske) og 67 (statiske). Den foretrukne konstruksjon har Inconel-overliggende lommer 82 og 98 for både dynamiske og statiske tetningspakninger 63 og 65 samt for tilsvarende flater 81 og 95, mens det innvendige hus 16, den midtre husring 17 og den utvendige husring 12 er fremstilt av borekjølt og herdet karbonstållegering. Naturligvis kan også andre ikke-korroderende materialer brukes for de tetningsoverliggende lommer over andre legeringsmaterialer kan brukes for husene.

På fig. 1 og 2 er momentarmene 120 festet til øvre og nedre lagerplater 46, 48 ved hjelp av gjengede bolter 122 og tapper 51 og mutrer 61. En momentstang 123 forbinder momentarmene 120. Momentstangen 123 kan være forbundet til en konstruksjon på et kar, slik at dreining av karet forårsaker at øvre og nedre lagerplater 46,48, den midtre husring 17 og den utvendige husring 12 dreier samtidig med karet rundt et vesentlig stasjonær innvendig hus 16. Den radiale last generert ved momentstangen 123 overføres til både øvre og nedre momentarmer 120 forbundet til øvre og nedre lagerplater 46, 48. De radiale lastene som reagerer mot det innvendige hus 16 ved det radiale lagergrensesnitt 56 mellom det innvendige hus 16 og øvre og nedre lagerplater 46 og 48, sikrer koaksialitet. Den utvendige husring 12 "bæres" av øvre og nedre lagerplater 46, 48 og tappene 68 mellom disse elementene virker mot enhver sidebelastning som for eksempel utvendige rørbelastninger ved det utvendige husets utløp 74 på det utvendige husets ring 12. Tappene 68 sikrer at den utvendige husring 12 ekspanderer konsentrisk og holder seg koaksialt i forhold til den midtre husring 17.

Svivlene 10A, 10B i det stablede svivelarrangement på fig. 1, er arrangert slik at en adgang til de dynamiske og statiske tetninger kan oppnås uten å ta svivlene fra hverandre. Dette oppnås fordi den utvendige diameter ds av stablingstilkoplingen 52 er mindre enn den innvendige diameter db av øvre og nedre lagerplater. Dersom en nedre eller øvre dynamisk eller statisk tetning som resultat av dette skulle svikte og kreve utskiftning, kan tappene 51 således fjernes slik at lagerplaten (platen 48 for eksempel) kan senkes (eller heves) tilstrek-kelig for å oppnå adgang til tetningene og tetningspakningene for utskiftning av tetningene eller reparasjon av lagerflatene. Dette oppnås ved å bruke et midlertidig løfteutstyr og innbakte løftepunkter (ikke vist) på selve svivelen. Denne operasjon krever ikke en overliggende kran eller løftepunkter utenom svivelen som skal repareres.

Alternative utførelser av oppfinnelsen er vist på fig. 5-8 med hver høytrykks-fluidsvivelskjøt medet innvendig hus 16 og en midtre eller "isolerende" husring 17 og en utvendig husring 12. Et innløp 26 i det innvendige hus 16 fører til et innvendig, ringformet hulrom 20 mellom den innvendige og den midtre husring 16, 17. Det innvendige, ringformede hulrom 20 dannes mellom det innvendige 16 og det midtre 17 hus. Et utvendig, ringformet hulrom 22 er dannet mellom det midtre 17 og det utvendige 12 hus. Et lager 200 er montert på den innvendige husring 16 og er arrangert og utformet for dreibart å kople det innvendige hus 16 til den midtre husring 17, slik at den midtre husring 17 og den utvendige husring 12, som er montert til det midtre huset 17, kan dreie i forhold til det indre hus.

Hull eller strømningspassasjer 24 tilveiebringer kommunikasjon mellom et innvendig, ringformet hulrom 20 og et utvendig, ringformet hulrom 22. Trykkfluidprodukt strømmer gjennom innløpet 26 til det innvendige ringrom 20 gjennom strømningspassasjene 24 til det utvendige, ringformede hulrom 22 og ut gjennom utløpet 28.

I utførelsen på fig. 5 er sviveldelene benevnt som nevnt ovenfor, men med bokstaven A for å benevne det spesifikke arrangement vist på fig. 5. De dynamiske tetninger i form av flate tetninger 92A, 94A er plassert radialt i dynamiske tetningsspor som vender langsgående mellom overflatene av en øvre tetningsplate 204A montert til den midtre husring 17.1 eksemplene på fig. 5 og 7, hvor det er tilveiebrakt tre rekker med rullelagere 200, er en nedre tetningsplate 202 montert til det midtre husring 17A, men en øvre tetningsplate 204 er klemt mellom en utvendig lagerringblokk 206 av de tre rekker med rullelagere. Den statiske, innvendige lagerringblokk 208A, 208C av de tre rekkene med lagre 200, er festet til det innvendige hus i utførelsen på fig. 5 og 7. Statiske tetninger 21 OA, 210C er plassert i radiale spor ved grensesnittet mellom tilførte overflater av de midtre 17A, 17C og utvendige 12A, 12C husringer. Forskjellen mellom arrangementene på fig. 5 og 7 ligger i plasseringen av fettbarrieretetningene. På fig. 5 befinner fettbarrieretetningen 90A seg i et spor i det innvendige huset 16A. På fig. 7 er fettbarrieren 90C i et spor i den midtre husring 17C.

I utførelsen på fig. 6 og 8 kopler et glidende overflatelager 300 den midtre husring 17 til det innvendige huset 16. Som vist på fig. 8 er glideflatene for lageret bronsebelagt på lagerringen 30ID og stål på den motstående ringen av det innvendige hus 16. Et deksel er plassert på toppen av lageret for å hindre at smuss kommer inn i lageret.

I utførelsen på fig. 8 er det brukt flatetetninger 92D, 94D som dynamiske tetninger mellom de nedre flater av tetningsplaten 301D og den innvendige husring 16D. Radiale tetninger 108D, HOD brukes i de radiale spor i den midtre husring 17D for statiske tetninger mellom det utvendige hus 12D og det midtre huset 17D. Slike tetninger kalles "statiske" siden den utvendige husring 12D og den midtre husring 17D ikke dreier i forhold til hverandre. Siden de er festet sammen av kilespor 400D som er festet til den midtre husring 17D, dreier den midtre husring 17D og den utvendige husring 12D med hverandre, men kan likevel ekspandere radialt i forhold til hverandre under den kraft som genereres av det økte produkttrykket i hulrommene 20D, 22D.

Den midtre husring 17 i alle utførelsene av oppfinnelsen virker som en trykkisolator i produktsviveien på grunn av at den overfører ekstrusjonsmellomromsveksten fra det dynamiske grensesnitt til det statiske grensesnitt. Den har huller eller slisser eller passasjer 24 mellom det innvendige ringrom 20 og det utvendige ringrom 22. Som resultat virker kreftene forårsaket av høyt trykk både innover og utover i den radiale retningen på den midtre husring 17. Den øvre tetningsplate 301, den nedre tetningsplate 202 og lageret 200 er festet ved hjelp av bolter til det midtre hus 17 for derved å isolere dem fra radialbevegelse forårsaket av det høye trykket i svivelen. Lageret (200 eller 301 og 202) tilveiebringer rotasjon av det midtre 17 og det utvendige 12 hus rundt det innvendige hus 16 når karet dreier med været rundt det innvendige hus 16.

Primære og sekundære dynamiske tetninger 92, 94 hindrer at fluid med høyt trykk unnslipper gjennom tetningsekstruderingsmellomrommet mellom husene. Tetningene kan plasseres i spor på enten det innvendige hus 16 eller den midtre husring 17. Det innvendige hus 16 er arrangert og konstruert med meget tykk vegg, og som resultat begrenser det innvendige hus sammentrekningen i radialretningen som resultatet av høyt trykk i det innvendige ringrommet 20. Det midtre hus er arrangert og konstruert ved trykkbalanseringen av det innvendige ringrom 20 og det utvendige ringrom 22 for å spore en innadvendt forflytning av det innvendige hus 16 med øket trykk. Som resultat vil en svært liten (eller vesentlig null) endring i tetningsekstruderingsmellomrommene oppstå med en endring i det innvendige sviveltrykk.

Som nevnt ovenfor er statiske tetninger 108, 110 plassert mellom den midtre husring 17 og den utvendige husring 12. Slike statiske tetninger opprettholder trykkfluid mellom de to husene 12, 17, men ettersom det utvendige hus 12 ekspanderer radialt som svar på høyt trykk i det utvendige ringrom 22, blir en radial forflytning av det utvendige hus ikke overført til det midtre hus. Følgelig er tetningene mellom den midtre husring og den utvendige husring statisk og virker for å opprettholde høyt trykk mellom de to husene med et vesentlig større ekstrusjonsmellomrom uten svikt enn det de dynamiske tetningene mellom det midtre hus og det innvendige hus kan tolerere.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet ovenfor under henvisning til foretrukne ut-førelser, vil det fremgå at modifikasjoner av disse utførelsene kan falle innenfor oppfin-nelsens omfang som definert i de vedføyde krav.

Claims

1. Tettet fluidskjøt (10), omfattende: et innvendig hus (16), utvendige (12) og midtre (17) husringer anbrakt koaksialt rundt det innvendige hus idet en indre ringformet fluidmanifold (20) er definert mellom det indre hus og midtre husring en ytre, ringformet fluidmanifold (22) definert mellom midtre og ytre husringer, en passasje (24) utformet i nevnte midtre husring mellom nevnte indre og ytre ringformede fluidmanifolder som tillater kommunikasjon av trykksatt fluid mellom indre og ytre manifolder, øvre og nedre ytre ringformede tetningspakninger (65, 103) definert mellom midtre og ytre husringer (17,12), øvre (108, 110) og nedre (106) ytre, ringformede tetninger plassert respektivt i øvre (65) og nedre (103) ytre tetningspakninger, øvre og nedre ringformede indre ringformet tetningspakninger (63,83) definert mellom nevnte midtre husring (17) og nevnte indre hus (16), øvre (90,92,94) og nedre (88) indre ringformede tetninger plassert respektivt i øvre (63) og nedre (83) indre tetningspakninger,karakterisert vedat de ytre og midtre husringer (12,17) er anbrakt med midler (46,48,68) som hindrer dem i å rotere med hensyn til hverandre og tillater dem å rotere sammen i forhold til det indre hus om en felles sentral lengdeakse (18), og den midtre husring (17) og det indre huset (16) og nevnte ytre husring (12), og den indre henholdsvis ytre tening (90,92,94,88; 108, 110,106) er anbrakt i indre henholdsvis ytre tetningspakninger (63,83, 65 103) og anbrakt og utformet for å opprettholde en trykkbalansert midtre husring med nevnte øvre og nedre indre henholdsvis ytre ringformede teningspakninger (63,83; 65,103) med en forhåndsbestemt indre henholdsvis ytre ekstruderingsmellomrom- (66,67) bredde som en funksjon av trykket av nevnte trykksatte fluid i nevnte indre og ytre ringrom-fluidmanifolder (20,22).

2. Tettet fluidskjøt ifølge krav 1,karakterisert vedat de øvre (90, 92, 94) og nedre (88) innvendige ringformede tetning som er anbrakt henholdsvis i øvre og nedre innvendige tetningspakninger (63, 83), fungerer som dynamiske tetninger, idet øvre og nedre innvendige ringformede tetninger tetter mot motstående overflater av den midtre husring (17) og det innvendige hus (16) med øvre og nedre ekstrusjonsmellomrom (66) dannet over og under øvre og nedre tetningspakninger, og hvor de øvre og nedre ekstrusjonsmellomrom opprettholdes ved en omtrent konstant ekstrusjonsmellomromsbredde som funksjon av trykk i trykkfluidet i den innvendige og utvendige, ringformede fluidmanifold (20,22).

3. Tettet fluidskjøt ifølge krav 1,karakterisert vedat den utvendige og midtre husring (12, 17) er anordnet og konstruert for å separeres radialt som funksjon av trykk i trykkfluidet i den utvendige, ringformede fluidmanifold (22) for derved å øke ekstrusjonsmellomrommets bredde med øket trykk i den utvendige fluidmanifold.

4. Tettet fluidskjøt ifølge krav 3,karakterisert vedat de øvre (108,110) og nedre (106) ytre ringformede tetninger som er anbrakt respektivt i øvre og nedre ytre tetningspakninger (65, 103), fungerer som statisk tetninger, idet øvre og nedre ytre, ringformede tetninger tetter mot motstående overflater av den midtre husring (17) og det utvendige hus (12) med øvre og nedre ekstrusjonsmellomrom (67) anordnet over og under øvre og nedre ytre tetningspakninger, og idet: de øvre og nedre ekstrusjonsmellomrom opprettholdes ved en omtrent konstant ekstrusjonsmellomromsbredde som funksjon av trykk i trykkfluidet i den innvendige og utvendige, ringformede fluidmanifold (20,22).

5. Tettet fluidskjøt ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter øvre og nedre konstruksjoner (46, 48) anbrakt henholdsvis nærliggende øvre og nedre overflater av midtre og innvendige hus (17, 16), herunder et dreibart understøttelses-arrangement 856, 59) mellom det innvendige hus (16) og den midtre husring (17).

6. Tettet fluidskjøt ifølge krav 5,karakterisert vedat de øvre og nedre konstruksjoner 846, 48) er festet til den midtre husring (17) av øvre og nedre festeanordninger (51,61).

7. Tettet fluidskjøt ifølge krav 5,karakterisert vedat øvre og nedre konstruksjoner (46, 48) er anbrakt respektivt nærliggende øvre og nedre overflater av midtre og innvendige hus (17, 16), fanger og bærer den utvendige husring (12) rundt den midtre husring (17) uten å klemme den utvendige husring mellom øvre og nedre konstruksjoner.

8. Tettet fluidskjøt ifølge krav 6,karakterisert vedat det dreibare understøttelsesarrangement (56, 59) mellom det innvendige hus (16) og den midtre husring (17) omfatter aksiale (59) og radiale, plane lagerflater.

9. Tettet fluidskjøt ifølge krav 6,karakterisert vedat det roterende understøttelsesarrangement (56, 59) mellom det innvendige (16) hus og den midtre husring (17) omfatter aksiale og radiale rullelagere.

10. Tettet fluidskjøt ifølge krav 1,karakterisert vedat øvre og nedre innvendige, ringformede tetningspakninger (63, 83) er formet av overflatene av den midtre husring og det innvendige hus som er parallelt med den midtre langsgående akse, og de øvre (90, 92, 94) og nedre (88) tetninger som er anbrakt respektivt i øvre og nedre ringformede klaringsmellomrom er radiale tetninger.

11. Tettet fluidskjøt ifølge krav 5,karakterisert vedat øvre og nedre ringformede tetningspakninger (63, 83) er utformet av overflater av det innvendige hus og øvre og nedre konstruksjoner (46,48) som er radialt innrettet i forhold til den midtre langsgående akse, og de øvre (90, 92, 94) og nedre (88) ringformede tetninger som er anbrakt respektivt i øvre og nedre ringformede tetningspakninger er flate tetninger.

12. Tettet fluidskjøt ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter øvre og nedre konstruksjoner (46, 48) anbrakt nærliggende øvre og nedre flater av den midtre husring (17) og overlapper henholdsvis øvre og nedre overflater av den utvendige husring (12), øvre og nedre festeanordninger (51, 61) som henholdsvis fester øvre og nedre konstruksjoner til det midtre hus, og koplingsanordning (68) anbrakt henholdsvis mellom den utvendige husring og øvre og nedre konstruksjon for å hindre relativ dreining mellom den midtre husring og den utvendige husring samtidig som det tillates radial utvidelse mellom den midtre husring og den utvendige husring under påvirkning av trykkfluid i den innvendige og utvendige ringformede fluidmanifold (20,22).

13. Tettet fluidskjøt ifølge krav 12,karakterisert vedat koplingsanordningen (68) omfatter øvre og nedre aksialtapper festet i de utvendige husringer med hoder som strekker seg over henholdsvis øvre og nedre utvendige husringer, og åpne slisser (72) som er radialt avlange i forhold til den felles, langsgående akse i øvre og nedre konstruksjon, idet åpne slisser henholdsvis er anbrakt for å tilsvare hodenes posisjon, idet hodene er anbrakt i de åpne slisser men kan bevege seg radialt i forhold til den felles, langsgående akse i de åpne slisser, hvorved dreiningsbevegelsen fra den utvendige husring (12) i forhold til den midtre husring hemmes av hodene anbrakt i de åpne slisser.

14. Tettet fluidskjøt ifølge krav 12,karakterisert vedat koplingsanordningen (68) videre er for å holde den utvendige husring (12) vesentlig konsentrisk i forhold til den midtre husring (17) når eksterne sidebelastninger tilføres den utvendige husring.

15. Tettet fluidskjøt ifølge krav 1,karakterisert vedat de øvre og nedre innvendige ekstrusjonsmellomrom (66) holdes ved en omtrent konstant mellomromsbredde med øket trykksatt produktfluid i skjøten kun som resultat av trykket fra trykkfluidet i skjøten.