NO337515B1

NO337515B1 - Tetningssammenstilling og tetningsring

Info

Publication number: NO337515B1
Application number: NO20121545A
Authority: NO
Inventors: Lars Timberlid Lundheim; Viktor Grennberg; Hongzhou Hu; Daniel Vik Skogen; Ernst Folke Leif Cederström
Original assignee: Aker Subsea As
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2016-05-02
Also published as: WO2014038954A1; NO20121545A1

Description

Tetningssammenstilling og tetningsring

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en tetningssammenstilling i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1. Den gjelder særlig en tetningssammenstilling som tilpasser seg variasjoner i dimensjoner til rørformete elementer mot hvilken den tetter.

Bakgrunn

Innen det tekniske området for havbunnsbrønner for produksjon av hydro-karboner fremviser mange komponenter en rørformet form, slik som rørheng-ere, ventiltre-stusser (Xmas tree spools) og brønnhoder. Komponentene er tunge og store og er konstruert for å tåle store mekaniske krefter, slik som fra ekstern påvirkning og brønntrykk. Til tross for deres store størrelser behøver noen seksjoner å romme funksjonskomponenter i begrensete rom. For eksempel ved sammenkobling av to trykkbærende rørformete elementer behøver man å anordne høytrykkstetninger mellom dem for å tilveiebringe en trykkbarriere for mulige brønntrykk.

Denne oppgaven har eksistert lenge innen feltet for havbunns hydrokarbon-produksjon og forskjellige løsninger er blitt presentert. Noen tetninger er ringtetninger med et U-formet tverrsnitt. Det er kjent å presse et kileelement mellom benene til U-formen for å presse «benene» inn til tetningskontakt med de motstående tetningsflatene til respektive side av et ringrom i hvilket tetningsringen er anordnet. Det er også kjent å la et tilstedeværende trykk bidra til tetningskontakten, slik som ved det U-formete tverrsnittet.

Løsninger slik som ringtetningen med U-formet tverrsnitt er i stand til å tilpasse seg noen variasjoner i avstanden mellom en indre og ytre tetningsflate. Noen variasjoner vil oppstå typisk på grunn av varierende trykk inne i de rørformete elementene, varierende temperatur eller ytre krefter.

Dersom slike variasjoner i avstand blir store er tetningssammenstillingene ved den kjente teknikk imidlertid ikke i stand til å bibeholde deres tetningsfunksjon. Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en tetnings sammenstilling som vil tilveiebringe en tetningsfunksjon over et større område av slik avstandsvariasjon.

Internasjonal patentsøknad WO2012045168 beskriver en pakningsring for en brønn, som har ekstra ringer inntil denne for å hindre ekstrudering av pakningsringen.

Oppfinnelsen

I samsvar med et første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen er det tilveie-brakt en tetningssammenstilling omfattende en tetningsring som omfatter metall, en innover vendt første flate til et ytre rørformet element og en utover vendt andre flate til et indre rørformet element som er koaksialt anordnet i det ytre rørformete elementet. Tetningsringen er anordnet mellom den første og andre flaten. Videre, tetningsringen omfatter en ytre ringtetningsflate som er innrettet til å tette mot den første flaten og en indre ringtetningsflate som er innrettet til å tette mot den andre flaten. I samsvar med det første aspektet ved oppfinnelsen har den første flaten eller den andre flaten en skråstilt elementflate som fremviser en skråstilling i forhold til den aksiale retningen. Tetningssammenstillingen omfatter ytterligere en aktueringsanordning som er innrettet til å påføre en kraft på tetningsringen, og slik å presse tetningsringen mot den skråstilte elementflaten. Den ytre ringtetningsflaten eller den indre ringtetningsflaten, henholdsvis, til tetningsringen fremviser en skråstilt tetningsringflate som er innrettet til å tette mot den skråstilte elementflaten og en motsatt tetningsflate anordnet ved den radielt motsatte siden i forhold til den skråstilte tetningsring-flaten. Den skråstilte tetningsringflaten er innrettet til å bevege seg langs den skråstilte elementflaten, med tetningskontakt med den skråstilte elementflaten.

Nevnte bevegelse til den skråstilte tetningsringflaten langs den skråstilte elementflaten vil følgelig øke eller redusere omkretsen til tetningsringen, avhengig av dens retning langs den skråstilte elementflaten.

Betegnelsen «rørformet element» er ment å omfatte ikke bare elementer som har sylindrisk form, slik som rør, men også elementer som fremviser en konet form. Det ytre rørformete elementet vil ha en boring i seg, for å romme det indre rørformete elementet. Det indrerørformete elementet kan ha en boring i seg, det kan imidlertid også være uten en indre boring.

Tetningsringen er fortrinnsvis en metalltetningsring (det vil si laget av metall).

I en utførelsesform kan den motsatte tetningsringflaten være anordnet aksialt nærmere aktueringsanordningen enn hva den skråstilte tetningsringflaten er.

Kraften påført på tetningsringen av aktueringsanordningen er fortrinnsvis av slik retning og/eller posisjon på tetningsringen at den tilveiebringer en roterende bevegelse av tetningsringen om en akse som er parallell med omkretsen til tetningsringen, når den radielle avstanden mellom den første flaten og den andre flaten øker eller minker. Det vil si, når den nevnte radielle avstanden øker, vil aktueringsanordningen tilveiebringe en eller begge av det følgende: i) presse tetningsringen mot den skråstilte elementflaten, og slik bevege tetningsringen langs den skråstilte elementflaten til en posisjon hvor den radielle avstanden mellom den første og andre flaten er mindre;

ii) presse den motsatte tetningsringflaten radielt mot den første flaten (til det ytre rørformete elementet) eller den andre flaten (til det indre rørformete elementet), henholdsvis. Dette fører til en rotasjon av tetningsringtverr-snittet (dens «forstørrete tverrsnitt», slik som vist i Fig. 3), som vil øke den radielle avstanden mellom den ytre ringtetningsflaten og den indre ringtetningsflaten, henholdsvis.

Med andre ord, tetningsringen tilpasser seg den varierende avstanden mellom den første og andre flaten ved rotasjon og/eller glidning langs den skråstilte elementflaten. Når den radielle avstanden mellom den første og andre flaten blir mindre, skjer de motsatte bevegelsene.

I noen utførelsesformer kan tetningsringen omfatte en skulder som er innrettet til å begrense rotasjonen av tetningsringen. Skulderen er anordnet på den samme radielle siden av tetningsringen som den motsatte tetningsringflaten, og er aksialt forskjøvet fra den motsatte tetningsringflaten. Med hensyn til den aksiale retningen er den forskjøvet mot den skråstilte tetningsringflaten, og har en avstand fra den motsatte tetningsringflaten.

Aktueringsanordningen kan være innrettet til å bli aksialt komprimert mellom en låsering til det indre rørformete elementet og tetningsringen. Den kan også være komprimert mellom andre deler av enten det indre rørformete elementet eller det ytre rørformete elementet, avhengig av til hvilket rørformet element den er festet.

I samsvar med et andre aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveie-brakt en tetningsring av metall som er innrettet til å være anordnet i ringrommet mellom et indre og ytre rørformet element og å tette mot disse. I samsvar med oppfinnelsen omfatter tetningsringen

- en skråstilt tetningsringflate innrettet til å tette mot en skråstilt elementflate til det indre eller ytre rørformete elementet; - en motsatt tetningsringflate innrettet til å tette mot det andre av det indre eller ytre rørformete elementet; - en aktueringsflate innrettet til å være i inngrep med en aktueringsanordning som påfører en kraft på aktueringsflaten, som har i det minste en

aksial komponent;

hvorved den skråstilte tetningsringflaten er aksialt forskjøvet i forhold til den motsatte tetningsringflaten. Videre er den skråstilte tetningsringflaten anordnet aksialt lenger fra aktueringsflaten enn det den motsatte tetningsringflaten er

I en utførelsesform av det andre aspektet ved den foreliggende oppfinnelsen er inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten og nevnte skråstilte elementflate aksialt forskjøvet i forhold til inngrepsområdet mellom den motsatte tetningsringflaten og en første flate eller andre flate til det ytre eller indre rørformete elementet, hvilken enn den tetter mot.

Videre, nevnte inngrepsområde mellom den motsatte tetningsringflaten og en første flate eller andre flate til det ytre eller indre rørformete elementet, mot hvilken den tetter, kan være nærmere aktueringsflaten i radiell retning enn hva inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten og nevnte skråstilte elementflate er.

Videre, nevnte inngrepsområde mellom den motsatte tetningsringflaten og en første eller andre flate til det ytre eller indre rørformete elementet, mot hvilken enn den tetter, er fortrinnsvis nærmere aktueringsflaten i en aksial retning enn hva inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten og nevnte skråstilte elementflate er.

I samsvar med et tredje aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveie-brakt en tetningssammenstilling omfattende en tetningsring som er anordnet i et ringrom mellom et indre og ytre rørformet element, hvorved tetningsringen omfatter en indre tetningsflate som vender mot det indre rørformete elementet og en ytre tetningsflate som vender mot det ytre rørformete elementet. Den indre tetningsflaten og den ytre tetningsflaten til tetningsringen er anordnet ved forskjellige aksiale posisjoner, hvorved deres radielle innbyrdes avstand forandrer seg ved rotasjon av tetningsringen om en akse som strekker seg parallelt med omkretsen til tetningsringen.

I en foretrukket utførelsesform av det tredje aspektet ved oppfinnelsen omfatter tetningsringen videre en skråstilt tetningsringflate som er innrettet til å gli på en motstående skråstilt elementflate til det indre eller ytre rørformete elementet. Ved glidning på en slik skråstilt elementflate forandrer diameteren og omkretsen til tetningsringen seg. Videre, spenning forårsakes i tetningsringen og resulterer i en kontaktkraft mellom den skråstilte tetningsringflaten og tetningsringen.

Det skal forstås at, i den generelle beskrivelsen ovenfor, så vel som i den detalj-erte beskrivelsen av eksempelutførelsesformer nedenfor, når rotasjon av tetningsringen er beskrevet, er det ikke ment en rotasjon av hele tetningsringen om sin aksiale senterakse. Heller ikke er det ment en rotasjon som ville endre retningen til planet langs hvilket tetningsringen strekker seg. Det er i stedet ment en rotasjon av formen til dens forstørrete tverrsnitt, det vil si et tverrsnitt gjennom en del av ringen. Rotasjonen kan forstås som en vridning av tetnings ringen om en akse som strekker seg parallelt med omkretsen til tetningsringen. Denne aksen er følgelig av en konsentrisk form, slik som tetningsringen.

Eksempel på utførelsesform

Idet oppfinnelsen er blitt generelt beskrevet ovenfor, vil et mer detaljert og ikke-begrensende eksempel på utførelsesform bli beskrevet i det følgende med henvisning til tegningene, i hvilke

Fig. 1 er et tverrsnittsriss av en havbunns innvendig ventiltrehette (ITC), som illustrerer en mulig anvendelse av tetningssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 2 er et forstørret tverrnittsriss av en del av ITC-en i Fig. 1, dog med dens låsering i en låst posisjon; Fig. 3 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom en tetningsring som er del av tetningssammenstillingen; Fig. 4 er et tverrsnittsriss gjennom hele tetningsringen; Fig. 5 er et prinsipp-tverrsnittsriss gjennom en del av tetningsringsammenstillingen i samsvar med oppfinnelsen, og viser deler av det indre og ytre rørformete elementet, tetningsringen og aktueringsanordningen; Fig. 6 er et tverrsnittsriss tilsvarende Fig. 5, som imidlertid viser tetningssam menstillingen i en aktivert modus; Fig. 7 er et tverrsnittsriss tilsvarende Fig. 6, imidlertid med en øket avstand mellom det indre og ytre rørformete elementet; Fig. 8 er et tverrsnittsriss tilsvarende Fig. 7, som imidlertid viser en situasjon hvor et brønntrykk utøver en kraft på tetningsringen; Fig. 9 er en prinsippskisse av utførelsesformen vist i de foregående tegning ene; Fig. 10 er en prinsippskisse av en annen utførelsesform av tetningsringsam menstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen; Fig. 11 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom en alternativ utførelsesform av tetningsringen; Fig. 12 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom en alternativ utførelsesform av tetningsringen; Fig. 13 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom en alternativ utførelsesform av tetningsringen; Fig. 14 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom en alternativ utførelsesform av tetningsringen; Fig. 15 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom en alternativ utførelsesform av tetningsringen; Fig. 16 er et prinsipp-tverrsnittsriss gjennom enda en alternativ utførelsesform i en ikke-aktivert tilstand, hvor tetningsringen er inndelt i en tetningsringdel og en tetningsstoppedel; Fig. 17 er et tverrsnittsriss tilsvarende Fig. 16, imidlertid i en aktivert tilstand; Fig. 18 er et tverrsnittsriss tilsvarende Fig. 17, imidlertid i en tilstand hvor brønntrykk utøver en kraft på tetningsringdelen; Fig. 19 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom tetningsringdelen av utførelses- formen vist i Fig. 16 til Fig. 18; og Fig. 20 er et tverrsnittsriss gjennom hele tetningsringdelen til tetningsringdelen

vist i Fig. 19.

Fig. 1 viser en innvendig ventiltrehette (ITC) 100 som er innrettet til å bli instal-lert i rørstussen (eng: spool) til et havbunns ventiltre (ikke vist i Fig. 1). ITC-en 100 er forsynt med en tetningssammenstilling 1 i samsvar med oppfinnelsen, som vil bli beskrevet ytterligere nedenfor. For å låse ITC-en 100 til innvendige låseprofiler til ventiltrerørstussen (XT spool), omfatter ITC-en 100 en låsering 103 som blir aktuert i den radielt utoverrettete retningen ved hjelp av en aktu-eringshylse 105. Denne metoden for å låse et innvendig rørformet element til den indre boringen til et ytre element er godt kjent for fagmannen på området. Det skal forstås at ITC-en 100 og ventiltrerørstussen kun er eksempler på indre og ytre rørformete elementer mellom hvilke tetningssammenstillingen 1 i samsvar med oppfinnelsen kan tette. Det bemerkes imidlertid at tetningssammenstillingen 1 i samsvar med oppfinnelsen er særlig anvendelig innenfor området havbunnsbrønner, som involverer et flertall rørformete metallkomponenter mellom hvilke pålitelig tetting behøves. Fig. 2 er et segment av den venstre delen av tverrsnittet i Fig. 1, dog med låseringen 103 i den låste stillingen (radielt ytre posisjon). I Fig. 2 er en aktu eringsanordning 2, her i form av en fjærsammenstilling, og en tetningsring 3 vist, som begge er del av tetningssammenstillingen 1 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Aktueringsanordningen 2 tilveiebringer en forspenningskraft på tetningsringen 3 og er i stand til å gjøre dette over en aksial avstand. Det vil si, tetningsringen 3 er innrettet til å bevege seg en viss aksial avstand og aktueringsanordningen 2 vil følge den aksiale bevegelsen til tetningsringen 3 og fremvise en forspenningskraft gjennom hele denne avstanden. Det skal også forstås av en fagmann på området at aktueringsanordningen 2 kan være av en annen type enn den vist i eksempelutførelsesformen.

Tetningsringen 3 strekker seg om et indre rørformet element som i denne utførelsesformen er aktueringshylsen 105.

Over tetningsringen 3 er det anordnet en kiletetning 31. Kiletetningen 31 er anordnet om og omgir en skråstilt kiletetningsflate 33 til det indre rørformete elementet, som i denne utførelsesformen er aktueringshylsen 105 til ITC-en 100. Som vil bli beskrevet ytterligere nedenfor, tetningsringen 3 er innrettet til å bevege seg i en hovedsakelig aksial retning i ringrommet 19. Idet kiletetningen 31 lander på toppen av tetningsringen 3, er kiletetningen 31 innrettet til å bevege seg med tetningsringen 3. Fig. 3 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom tetningsringen 3, tilsvarende den høyre delen av tverrsnittet gjennom hele tetningsringen 3 i Fig. 4. Fig. 5 er et forstørret tverrsnitt som viser tetningsringen 3 anordnet i ringrommet 19 mellom et ytre rørformet element 105 og et indre rørformet element 107. I denne utførelsesformen er det indre rørformete elementet aktueringshylsen til ITC-en 100 og det ytre rørformete elementet 107 er en rørstuss (spool) til et ventiltre. Det ytre rørformete elementet 107 har en innover vendt første flate 7. Det indre rørformete elementet 105 har en utover vendt andre flate 5.

I denne utførelsesformen er den andre flaten 5 forsynt med en skråstilt elementflate 9. Den skråstilte elementflaten 9 er følgelig anordnet på den utover vendende flaten til det indre rørformete elementet. Tetningsringen 3 omfatter en skråstilt tetningsringflate 11 som støter mot og er vendt mot den skråstilte elementflaten 9. Den skråstilte tetningsringflaten 11 og den skråstilte elementflaten 9 danner sammen et tetningsinngrep.

På en motsatt ende av tverrsnittet gjennom tetningsringen 3, som vist i Fig. 3 og

Fig. 5, fremviser tetningsringen 3 en motsatt tetningsflate 13. Den motsatte tetningsringflaten 13 er innrettet til å danne et tetningsinngrep med den første flaten 1 til det ytre rørformete elementet 107.

Under tetningsringen 3 er det anordnet en aktueringsanordning 2 som nå vil bli beskrevet. Formålet med aktueringsanordningen 2 er å tilveiebringe en forspenningskraft på tetningsringen 3. Dersom den radielle avstanden D (Fig. 5) mellom den første flaten 7 og den andre flaten 5 (til det ytre og indre rørformete elementet, henholdsvis) forandrer seg, må også tetningsringen 3 endre sin posisjon og/eller orientering. Forspenningskraften til aktueringsanordningen 2 tilveiebringer denne forandringen.

I denne utførelsesformen har aktueringsanordningen 2 en senterring 201 med en øvre skråstilt flate 207 og en nedre skråstilt flate 209. Henholdsvis en øvre ring 203 og en nedre ring 205 støter mot den øvre og nedre skråstilte flaten 207, 209. Den øvre og nedre ringen 203, 205 er innrettet til å gli på den øvre og nedre skråstilte flaten 207, 209.

Det henvises igjen til Fig. 1 og Fig. 2. Når aktueringshylsen 105 blir beveget nedover, blir aktueringsanordningen 2 aksialt komprimert mellom låseringen 103 og tetningsringen 3. Under denne komprimeringen blir senterringen 201 elastisk komprimert idet den blir presset radielt innover av den øvre og nedre ringen 203, 205 som glir på den øvre og nedre skråstilte flaten 207, 209. I motsetning til dette blir den øvre og nedre ringen 203, 205 elastisk komprimert. Imidlertid utøver aktueringsanordningen 2 en betydelig kraft på tetningsringen 3, og skyver den oppover mot den skråstilte elementflaten 9. Fig. 6 viser aktueringsanordningen 2 i komprimert tilstand.

Det skal forstås av en fagmann på området at typen av aktueringsanordning ikke er vesentlig for funksjonen til tetningsringen 3. Følgelig vil andre anordning-er som er i stand til å forspenne tetningsringen 3 gjennom den nødvendige aksiale varierende avstanden være anvendelige. Dog, aktueringsanordningen 2 vist i denne utførelsesformen har vist seg å oppfylle denne tekniske oppgaven på tilfredsstillende måte.

I tillegg til å forspenne den skråstilte tetningsringflaten 11 mot den skråstilte elementflaten 9, forspenner aktueringsanordningen 2 også den motsatte tetningsringflaten 13 mot den første flaten 7 (det vil si den innover vendende flaten til det ytre rørformete elementet 107 i denne utførelsesformen). En øvre skråstilt flate 211 til den øvre ringen 203 støter mot en motstående aktueringsflate 15 til tetningsringen 3. På grunn av skråstillingen til den øvre skråstilte flaten 211 så vel som posisjonen for inngrepet mellom den øvre skråstilte flaten 211 og aktueringsflaten 15 til tetningsringen 3, tilveiebringer denne kontakten en roterende bevegelse av tetningsringen 3, i tillegg til en aksial bevegelse av tetningsringen 3. Dette vil bli beskrevet ytterligere nedenfor.

I det følgende vil forskjellige situasjoner bli beskrevet med henvisning til Fig. 5 til

Fig. 8.

Fig. 5 viser tetningssammenstillingen 1 i samsvar med oppfinnelsen i en ikke-aktivert tilstand. Tetningsringen 3 hviler fritt mellom den skråstilte elementflaten 9 over den og aktueringsanordningen 2 under den. Aktueringsanordningen 2 er i en ikke-komprimert modus. Følgelig er det et ledig rom innenfor senterringen 201 slik at denne kan bevege seg radielt innover. Tilsvarende er det rom på den radielle utsiden av den øvre og nedre ringen 203, 205 slik at disse kan bevege seg radielt utover. Fig. 6 viser en situasjon hvor tetningssammenstillingen 1 har blitt aktuert. Aktueringsanordningen 2 har blitt aksialt komprimert slik at den utøver en kraft på tetningsringen 3. Senterringen 201 er blitt beveget radielt til kontakt med den andre flaten 5 til det indre rørformete elementet 105. Den øvre og nedre ringen 203, 205 har beveget seg litt radielt utover. På grunn av kraften som påføres på aktiveringsflaten 15 til tetningsringen 3 av aktueringsanordningen 2, er tetningsringen i tetningskontakt med den skråstilte elementflaten 9 så vel som den første overflaten 7.

Fig. 7 viser en situasjon lignende den vist i Fig. 6. Dog, i Fig. 7 har den radielle avstanden D (Fig. 5) økt. Dette kan være på grunn av indre trykk, termisk eks-pansjon eller fjerning av mekaniske krefter som tidligere ble påført den ytre flaten til ventiltrerørstussen (XT spool) 107. Dette kan også være på grunn av redusert diameter til det indre rørformete elementet 105. På grunn av dette større ringrommet 19 kan tetningsringen 3 ekspandere radielt og bevege seg langs den skråstilte elementflaten 9, og den kan også rotere idet aktueringsanordningen 2 påfører en kraft på den nedenfra («nedenfra» i forhold til tegningen i Fig. 7). I tegningene vist roterer den i en retning mot urviseren, som angitt med den buete pilen i Fig. 7. Som et resultat beveger den motsatte tetningsflaten 13 til tetningsringen seg etter den første flaten 7 og sikrer fortsatt tetning.

Det skal bemerkes at i situasjonene vist i Fig. 6 og Fig. 7 (også Fig. 8), har omkretsen til tetningsringen 3 økt ved å presse den til bevegelse langsmed den skråstilte elementflaten 9. Følgelig, strekket i tetningsringen 3 vil sikre en hensiktsmessig kontaktkraft mellom den skråstilte tetningsringflaten 11 og den motstående skråstilte elementflaten 9, som vil tilveiebringe en tetning mellom disse flatene.

I Fig. 8 tilsvarer situasjonen på mange måter den i Fig. 7. Dog, et betydelig trykk, slik som et brønntrykk, påfører en ytterligere kraft på den nedre seiden til tetningsringen 3. Denne ytterligere kraften gjør at tetningsringen 3 glir en ytterligere avstand langs den skråstilte elementflaten 9. Ettersom den motsatte tetningsringflaten 13 støter mot den første flaten 7, roterer nå tetningsringen 3 i den andre retningen, det vil si med urviseren. For å begrense denne rotasjonen støter en øvre skulder 17 til tetningsringen 3 mot den første flaten 7 ved en øvre del av tetningsringen 3. Den øvre skulderen 17 kan også fremvise en flate som er tilpasset for tetting mot den første flaten 7.

Dersom den radielle avstanden D til ringrommet nå minker, vil tetningsringen 3 bli presset nedover av den skråstilte elementflaten 9, og således komprimere aktueringsanordningen 2. Også, dersom trykket avtar vil også tetningsringen 3 bevege seg nedover langs den skråstilte elementflaten 9.

Følgelig, tetningssammenstillingen 1 i samsvar med oppfinnelsen omfatter en tetningsring 3 som er anordnet mellom et indre rørformet element og et ytre rørformet element som vil fortsette å fremvise en tetningsfunksjon både under varierende trykkforhold, så vel som under varierende størrelser til det indre og ytre elementet.

Det henvises igjen til Fig. 3, som viser et forstørret tverrsnittsriss gjennom en tetningsring 3 til en tetningssammenstilling 1 i samsvar med oppfinnelsen. Den skråstilte tetningsringflaten 11, som er innrettet til å støte mot den skråstilte elementflaten 9, fremviseren buet form. Denne buete formen gjør tetningsringen 3 egnet for rotasjon, som beskrevet ovenfor, og samtidig bibeholde tetningsfunksjon. Den buete formen reduserer også risikoen for skade på motstående tetningsflater, slik som ved skraping, bulking og deformasjon.

Slik det fremgår av Fig. 3 fremviser den motsatte tetningsringflaten 13 også en buet form. Dette er fordelaktig ettersom den radielle avstanden D varierer, som beskrevet ovenfor. Følgelig, tetningsringen 3 er innrettet til å tette i forskjellige rotasjonsposisjoner, med både den skråstilte tetningsringflaten 11 og den motsatte tetningsringflaten 13. Fig. 9 og 10 er prinsipptegningerfor å vise hvordan prinsippet til tetningssammenstillingen 1 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen vil fungere også dersom den første flaten 7 omfatter den skråstilte elementflaten 9, i stedet for den andre flaten 5 som vist i Fig. 1 til Fig. 8. Fig. 9 tilsvarer utførelsesformen vist med henvisning til Fig. 1 til Fig. 8, hvorved den skråstilte elementflaten 9 er på det indre rørformete elementet 105, det vil si på den andre flaten 5, som vender radielt utover. Fig. 10 viser en utførelsesform hvor den skråstilte elementflaten 9 er anordnet på den innover vendende første flaten 7 til det ytre rørformete elementet. Tverrsnittet til tetningsringen 3 er speilvendt slik at den skråstilte tetningsring-flaten 11 vender mot den skråstilte elementflaten 9. Videre, når aktueringsanordningen 2, her kun vist med en pil, påfører kraft på tetningsringen 3, blir omkretsen til tetningsringen 3 redusert elastisk. Dette er forskjellig fra utførels-esformen vist i Fig. 1 til Fig. 8, hvor omkretsen ble øket. På grunn av reduk-sjonen av omkrets vil tetningsringen 3 påføre en kraft på den innover vendende skråstilte elementflaten 9, for å tilveiebringe en tetningsfunksjon. Den motsatte tetningsringflaten 13 vil, på den annen side, bli presset radialt mot den andre flaten 5 til det indre rørformete elementet. Fig. 11 til Fig. 15 viser forstørrete tverrsnittsriss gjennom forskjellige alternative utførelsesformer av en tetningsring 3 som kan være del av andre utførelses-former av tetningssammenstillingen i samsvar med oppfinnelsen. Alle de illu-strerte tetningsringene 3 har en skråstilt tetningsringflate 11 innrettet til å tette mot den skråstilte elementflaten 9 (jf- Fig. 5). Felles for dem alle er også at de har en aktueringsflate 15 som er innrettet til å gå i inngrep med en aktueringsanordning 2 og en motsatt tetningsringflate 13 som er innrettet til å tette mot den første eller andre flaten 5, 7, mot hvilken den skråstilte tetningsringflaten 11 ikke tetter. Videre, den aksiale posisjonen til den skråstilte tetningsringflaten 11 er forskjøvet i forhold til den aksiale posisjonen til den motsatte tetningsring-flaten 13. Eller, i det minste inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten 11 og en motstøtende skråstilt elementflate 9 er aksialt forskjøvet med hensyn til inngrepsområdet mellom den motsatte tetningsringflaten 13 og en motstøtende første flate 7 eller andre flate 5. Denne aksiale forskyvningen fører til en ønsket varierende radiell avstand mellom den skråstilte tetningsring-flaten 11 og den motsatte tetningsringflaten 13 når tetningsringen 3 roterer (om sitt forstørrete tverrsnittsseksjon som vist i Fig. 3 og Fig. 11 til Fig. 15).

Felles for alle utførelsesformene av tetningsringen 3 vist i Fig. 11 til Fig. 15 (så vel som den vist i Fig. 3) er at aktueringsflaten 15 fremviser en skråstilling og vender i en delvis radiell retning som er motsatt av den radielle retningen som den motsatte tetningsringflaten 13 vender. Denne skråstillingen av aktuerings flaten 15 bidrar til å tilveiebringe rotasjonsbevegelsen til tetningsringen 3 ved tilpasning til varierende avstander i ringrommet 19.

Man bør også bemerke at inngrepsområdet mellom aktueringsflaten 15 til tetningsringen 3 og aktueringsanordningen 2 er radielt forskjøvet mot den motsatte tetningsringflaten 13 i forhold til en aksial senterlinje mellom de radialt ytterste delene til tetningsringen (med hensyn til de forstørrete tverrsnittssek-sjonene vist i Fig. 3 og Fig. 11 til Fig. 15). Dette trekket bidrar også til å tilveiebringe nevnte rotasjonsbevegelse.

Som vist med utførelsesformene illustrert i Fig. 12 og Fig. 14, den delen av tetningsringen 3 som fremviser den motsatte tetningsflaten 13 og aktueringsflaten 15 kan ha en slank form (det vil si denne delen av tverrsnittet til tetningsringen 3) som vil tillate noe bøyning. Følgelig, for slike utførelsesformer vil tetningsringen 3 tilpasse seg varierende dimensjoner i ringrommet 19, som beskrevet ovenfor, ved bevegelse langs den skråstilte elementflaten 9, rotasjon, samt ved en viss grad av bøyning i tetningsringen 3. Denne bøyningen kan tillate en enda ytterligere variasjon av ringromsavstanden uten å miste tetningsevnen til tetningsringen 3.

I en mulig utførelsesform av tetningsringen 3, som vist i Fig. 13, er tetningsringen 3 ikke forsynt med den øvre skulderen 17 som er anordnet i de andre utførelsesformene for å begrense mengden av rotasjon.

Det skal bemerkes at de viste tverrsnittene til forskjellige utførelsesformer til tetningsringen 3, som vist i Fig. 3 og Fig. 11 til Fig. 15, kan være anvendt både på en radielt innover- og radielt utovervendende skråstilt elementflate 9, som beskrevet under henvisning til Fig. 9 og Fig. 10.

Fig. 16 er et prinsipp tverrsnittsriss gjennom enda en alternativ utførelsesform av en tetningssammenstilling V i samsvar med oppfinnelsen. I Fig. 16 er sam-menstillingen vist i en ikke-aktivert tilstand. I denne utførelsesformen er tetningsringen 3 delt i en tetningsringdel 3a og en tetningsstoppering 3b. Funksjonen til tetningssammenstillingen 1' er hovedsakelig tilsvarende funk sjonen til tetningssammenstillingen 1 beskrevet ovenfor. Tetningsringdelen 3a fremviseren skråstilt tetningsringflate 11, en motsatt tetningsringflate 13 og en aktueringsflate 15. Tetningsstopperingen 3b er anordnet direkte aksialt tilstøten-de og anstøtende tetningsringdelen 3a. Tetningsstopperingen 3b tjener til å begrense den aksiale bevegelsen til tetningsringdelen 3a. Uten tetningsstopperingen 3b kunne tetningsringdelen 3a også være tilbøyelig til å rotere i den «gale» retningen, idet den skråstilte tetningsringflaten 11 kunne vært tillatt å gli en utilbørlig avstand langs den skråstilte elementflaten 9. Følgelig, en av de radielt vendende sidene til stopperingen 3b er sammenlignbar med den øvre skulderen 17 vist i utførelsesformene ovenfor. Fig. 17 viser det samme tverrsnittet som Fig. 16, dog med tetningssammenstillingen 1' i en aktivert tilstand. Fig. 18 er et tverrsnittsriss i samsvar med Fig. 17, dog i en tilstand hvor brønntrykk utøver en kraft på tetningsringdelen 3a. Fig. 19 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom tetningsringdelen 3a til utførelses-formen vist i Fig 16 til Fig. 18. Fig. 20 er et tverrsnittsriss gjennom hele tetningsringdelen 3a til tetningsringdelen vist i Fig. 19.

Både tetningsringen 3 og det indre og ytre rørformete elementet er fortrinnsvis av metall, slik som i en havbunns brønnanvendelse.

Claims

1. Tetningssammenstilling (1) omfattende en tetningsring (3) omfattende metall, en radielt innovervendende første flate (7) til et ytre rørformet element (107), og en radielt utovervendende andre flate (5) til et indre rørformet element (105) som er koaksialt anordnet i det ytre rørformete elementet (107), hvorved tetningsringen (3) er anordnet mellom den første og andre flaten (7, 5), tetningsringen (3) omfatter en ytre ringtetningsflate som er innrettet til å tette mot den første flaten (7) og en indre ringtetningsflate som er innrettet til å tette mot den andre flaten (5), hvorved den første flaten (7) eller den andre flaten (5) omfatter en skråstilt elementflate (9) som fremviser en skråstilling i forhold til den aksiale retningen, karakterisert vedat - tetningssammenstillingen (1) omfatter en aktueringsanordning (2) innrettet til å påføre en kraft på tetningsringen (3), og slik presse tetningsringen (3) mot den skråstilte elementflaten (9); - den ytre ringtetningsflaten eller den indre ringtetningsflaten, henholdsvis, til tetningsringen (3), fremviser en skråstilt tetningsringflate (11) som er innrettet til å tette mot den skråstilte elementflaten (9), og en motsatt tetningsringflate (13) anordnet ved den radielt motsatte siden i forhold til den skråstilte tetningsring-flaten (11); - den skråstilte tetningsringflaten (11) er innrettet til å bevege seg langs den skråstilte elementflaten (9), med tetningskontakt med den skråstilte elementflaten (9).

2. Tetningssammenstilling (1) i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat i det minste en del av den motsatte tetningsringflaten (13) er anordnet aksialt nærmere aktueringsanordningen (2) enn det enhver del av den skråstilte tetningsringflaten (11) er.

3. Tetningssammenstilling i samsvar med patentkrav 2,karakterisert vedat kraften som påføres på tetningsringen (3) av aktueringsanordningen (2) er av slik retning og/eller posisjon på tetningsringen (3) at den tilveiebringer en rotasjonsbevegelse av tetningsringen om en akse som er parallell med omkretsen til tetningsringen (3), når den radielle avstanden mellom den første flaten (7) og den andre flaten (5) øker eller minker.

4. Tetningssammenstilling (1) i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat tetningsringen (3) omfatter en skulder (17) som er innrettet til å begrense rotasjon av tetningsringen (3), hvorved skulderen (17) er anordnet på den samme radielle siden av tetningsringen (3) som den motsatte tetningsflaten (13) og er aksialt forskjøvet fra den motsatte tetningsringflaten (13).

5. Tetningssammenstilling (1) i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat aktueringsanordningen (2) er innrettet til å være aksialt komprimert mellom en låsering (103) til det indre rørformete elementet (100, 105) og tetningsringen (3).

6. En tetningsring (3, 3a) av metall innrettet til å bli anordnet i ringrommet (19) mellom et indre og ytre rørformet element (105, 107) og å tette mot disse,karakterisert vedat tetningsringen (3, 3a) omfatter - en skråstilt tetningsringflate (11) innrettet til å tette mot en skråstilt elementflate (9) til det indre eller ytre rørformete elementet (105, 107); - en motsatt tetningsringflate (13) innrettet til å tette mot den andre av det indre eller ytre rørformete elementet (105, 107); - en aktueringsflate (15), innrettet til å komme i inngrep med en aktueringsanordning (2) som påfører en kraft på aktueringsflaten (15) med i det minste en aksial komponent; hvorved den skråstilte tetningsringflaten (11) er aksialt forskjøvet med hensyn til den motsatte tetningsringflaten (13), hvorved den skråstilte tetningsringflaten (11) er anordnet aksialt lenger fra aktueringsflaten (15) enn det den motsatte tetningsringflaten (13) er.

7. En tetningsring (3, 3a) i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedat inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten (11) og nevnte skråstilte elementflate (9) er aksialt forskjøvet i forhold til inngrepsområdet mellom den motsatte tetningsringflaten (13) og en første flate (7) eller andre flate (5) til det ytre eller indre rørformete elementet (107, 105), hvilken enn den tetter mot.

8. En tetningsring (3, 3a) i samsvar med patentkrav 7,karakterisert vedat nevnte inngrepsområde mellom den motsatte tetningsringflaten (13) og en første flate (7) eller andre flate (5) til det ytre eller indre rørformete elementet (7, 5), mot hvilken enn den tetter, er nærmere aktueringsflaten (15) i en radiell retning enn hva inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten (11) og nevnte skråstilte elementflate (9) er.

9. En tetningsring (3, 3a) i samsvar med patentkrav 7 eller 8,karakterisert vedat nevnte inngrepsområde mellom den motsatte tetningsringflaten (13) og en første flate (7) eller andre flate (5) til det ytre eller indre rørformete elementet (7, 5), mot hvilken enn den tetter, er nærmere aktueringsflaten (15) i en aksial retning enn hva inngrepsområdet mellom den skråstilte tetningsringflaten (11) og nevnte skråstilte elementflate (9) er.