NO339964B1

NO339964B1 - Flytende tetning for undersjøisk hydraulisk kopling

Info

Publication number: NO339964B1
Application number: NO20043836A
Authority: NO
Inventors: Iii Robert E Smith
Original assignee: Nat Coupling Co Inc
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2017-02-20
Also published as: NO20043836L; US6923476B2; GB2406151B; US20050230969A1; GB2406151A; US7111874B2; GB0419524D0; US20050057040A1; DE102004041928A1; DE102004041928B4; BRPI0403804A

Description

Denne oppfinnelsen vedrører generelt hydrauliske koplinger, og spesifikt hydrauliske koplinger som brukes ved undersjøiske bore- og produksjonsanvendelser. Mer bestemt involverer oppfinnelsen tetninger mellom hann- og hunnkoplingselemen-ter i undersjøiske hydrauliske koplinger.

Undersjøiske hydrauliske koplinger er gamle innen teknikken. Koplingene be-står generelt av et hannelement og et hunnelement med tetninger for å tette forbin-delsen mellom hann- og hunnelementene. Hunnelementet har generelt en sylindrisk hoveddel med en boring med relativt stor diameter i en ende og en boring med en relativt liten diameter i den andre enden. Den lille boringen muliggjør forbindelser til hydrauliske ledninger, mens den store boringen inneholder tetningene og mottar hannpartiet av koplingen. Hannelementet inkluderer en sondeseksjon som kan settes inn i den store boringen i hunnelementet. Ifølge forskjellige utførelser av innretningen ligger tetningene enten an mot enden, eller fronten, av hannelementet, eller er i inngrep med hannelementet omkring dets utvendige omkrets. Hydraulisk fluid kan deret-ter fritt strømme gjennom hunn- og hannpartiene av koplingen, og tetninger hindrer fluidstrømning i å unnslippe omkring forbindelsene i koplingen.

En tilbakeslagsventil kan valgfritt være installert i hunnelementet og også i hannelementet. Hver tilbakeslagsventil er åpen når koplingen koples sammen; hver tilbakeslagsventil stenges imidlertid når koplingen tas fra hverandre, for å hindre fluid i å lekke ut av systemet som koplingen er en del av. Undersjøiske hydrauliske koplinger kan koples sammen eller tas fra hverandre flere ganger under sin bruk.

For eksempel kan to eller flere undersjøiske hydrauliske koplingselementer være innfestet til manifoldplater eller andre strukturer som kan bringes sammen ved bruk av en fjernstyrt farkost. Det kan være noe radial feilinnretting mellom hann- og hunnkoplingselementene under deres sammenstilling eller forbindelse. I enkelte tilfel-le kan hannkoplingselementene være fast innfestet til en manifoldplate ved en fast undersjøisk lokalisering, og hunnkoplingselementene kan da posisjoneres på hannkoplingselementene. På grunn av feilinnretting mellom hann- og hunnkoplingselementene, kan det være at tetningene som kan holdes i mottakskammeret i hunnkoplingselementene ikke kommer fullstendig i inngrep med alle tetningsflatene på hannkoplingselementene. Betydelig feilinnretting av koplingselementene, og/eller ufull- stendig inngrep mellom tetningsflatene, kan forårsake eller bidra til lekkasje av sjø-vann inn i koplingene eller tap av hydraulisk fluid fra koplingene.

US patent nr 4.709.726 benevnt Hydraulick Coupler with Floating Metal Seal vedrører en flytende holde-ring som befinner seg inne i hunnkoplings-hoveddelen. Den flytende holde-ringen er av metall eller den er metallisk.

Det er nødvendig med en undersjøisk hydraulisk kopling med en flytende tetning som vil beskytte overflatene av koplingselementene mot avsliping eller annen

skade på grunn av radial feilinnretting mellom koplingselementene. Det er nødvendig med en slik flytende tetning for en undersjøisk hydraulisk kopling som vil tilveiebringe en tetning mot hunnelementet og hannelementet under operasjon når det er mulighet for radial bevegelse inne i koplingen. Det er nødvendig med en pålitelig flytende tetning mellom hann- og hunnkoplingselementene for å motstå de høye temperaturer og høye trykk i undervannsomgivelsen.

En flytende tetning for en undersjøisk hydraulisk kopling tillater radial feilinnretting mellom hann- og hunnkoplingselementene, og beskytter tetningsflatene mot avsliping eller andre skader under sammenstilling eller når de tas fra hverandre. Den flytende tetningen kan holdes i hunnkoplingens mottakskammer ved bruk av en tet-ningsholder eller en mutter som er innfestet til hunnkoplingselementet. Den flytende tetning har én eller flere tetninger som forløper radialt innover for inngrep med hannkoplingselementet, og én eller flere tetninger som er i inngrep med mottakskammeret.

De følgende tegninger danner en del av den foreliggende patentbeskrivelse, og er inkludert for ytterligere å vise visse aspekter ved den foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen kan forstås bedre ved henvisning til én eller flere av disse tegningene i kombinasjon med den detaljerte beskrivelse av spesifikke utførelser som her presen-teres. Fig. 1 er et snittriss av en flytende tetning i et hunnkoplingselement i en under-sjøisk hydraulisk kopling i henhold til en første utførelse. Fig. 2 er et snittriss av en flytende tetning i et hunnkoplingselement i en under-sjøisk hydraulisk kopling i henhold til en andre utførelse. Fig. 3 er et snittriss av en flytende tetning i et hunnkoplingselement i en under-sjøisk hydraulisk kopling i henhold til en tredje utførelse.

Som vist på fig. 1, i en første utførelse, har et hunnkoplingselement 10 et mottakskammer 11, som inneholder en flytende tetning 20, som et hannkoplingselement (ikke vist) kan settes inn i og forbindes til for å tilveiebringe en strøm av hydraulisk fluid, mottakskammer. Tallerkenventilen 12 i hunnkoplingselementet kan være i en vanligvis stengt og tettet posisjon inntil det presses åpent ved hjelp av kontakt med en motsvarende tallerkenventil i hannkoplingselementet. Mottakskammeret i hunnkoplingselementet kan ha en ensartet innvendig diameter, eller det kan ha flere variasjoner i sin innvendige diameter. Mottakskammeret kan for eksempel ha en første eller minste diameter 13, en andre eller mellomliggende diameter 14, og en tredje eller største diameter 15. Mellom hver av de innvendige diametere er det en skulder. Skulderen 18 er mellom den første og den andre diameter. Den tredje diameter kan være innvendig gjenget.

Den flytende tetning 20 kan settes inn i mottakskammeret 11 i hunnkoplingselementet. Den flytende tetning kan ha en ensartet utvendig diameter eller en avtrappet utvendig diameter, idet hvert parti av den flytende tetning har en mindre utvendig diameter enn den innvendige diameter av mottakskammeret ved en gitt aksial posisjon. For eksempel kan den flytende tetning være ca 0,508 mm mindre i diameter enn mottakskammeret, målt ved en aksialt posisjon. Som vist på fig. 1 kan den flytende tetning 20 ha en første eller minste utvendige diameter 29, og en andre eller største utvendige diameter 21. Den flytende tetning kan inkludere et forings parti 28 for boringen, hvilket kan beskytte hunnkoplingselementet mot avsliping eller andre skade fra feil-innrettede metallflater, forings forlengelsen for boringen er imidlertid ikke nødvendig.

Flater 22 og 23 rager innover fra den innvendige diameter av den flytende tetning, hvilke er dimensjonert til inngrep med og tetning mot den sylindriske utvendige overflate av et hannkoplingselement (ikke vist). Den flytende tetning 20 kan være av et elastomerisk materiale så som PEEK, eller andre materialer som er tilstrekkelig fjærende og kompressible til å danne en fluidtett tetning mot hannkoplingselementet. Den innvendige diameter av flatene 22 og 23 kan fortrinnsvis være litt mindre enn den utvendige diameter av hannkoplingselementet.

Den flytende tetning kan settes inn i mottakskammeret og kan trekkes til eller holdes på plass av holdermutteren 30. Holdermutteren begrenser aksial bevegelse av den flytende tetning 20 ved å holde tetningen mot skulderen 18. Den flytende tetning kan valgfritt komprimeres litt mellom holdermutteren og skulderen 18.

Den flytende tetning kan også inkludere aksialt forløpende ribber 24 og 25 ved sin første ende. En O-ring 40 eller en tilsvarende tetning som kan bringes i aksialt inngrep kan være posisjonert i et spor 16 mellom de aksialt forløpende ribber 24 og 25. De aksialt forløpende ribber 24 og 25 og O-ringen 40 er innsatt i en lomme som er dannet i mottakskammeret 11, slik at ribben 24 og 25 har anlegg mot bunnen av lommen og danner tetninger mellom den flytende tetning og mottakskammeret. Det kan være noe aksial sammentrykking av de aksialt forløpende ribber, idet mengden av aksial sammentrykking er begrenset av kontakt mellom den flytende tetningens skulder og skulderen 18 på hunnkoplingselementet. De aksialt forløpende ribber 26 og 27 kan strekke seg fra den flytende tetning ved dens andre ende. En O-ring 41 eller en tilsvarende tetning som kan bringes i aksialt inngrep kan være posisjonert i sporet mellom de aksialt forløpende ribber 26 og 27 for å tilveiebringe en tetning som er aksialt i inngrep med bunnflaten i en lomme i mottakskammeret.

Holdermutteren behøver ikke å være gjenget til hunnkoplingselementet for å fastholde og begrense aksial bevegelse av den flytende tetning. Den flytende tetning kan imidlertid forflyttes eller bevege seg radialt tilstrekkelig til innretting med og tetning mot hannkoplingselementet selv om det er noe feilinnretting med hunnkoplingselementet. I tillegg, under operasjon av koplingen, hvis det er radial bevegelse, vil tetningene som er dannet ved skulderen 18, i bunnflaten i lommene mot de aksialt for-løpende ribber, og med O-ringer 40 og 41, opprettholdes for å hindre lekkasje. Det vil legges merke til at 140 viser et radialt rom som er igjen mellom den flytende tetning og hunnkoplingen selv etter at den flytende tetning er i fullstendig inngrep. Den flytende tetning ifølge den foreliggende oppfinnelse opprettholder sine tetninger selv om den flytende tetning 20 beveger seg radialt i rommet 140.

Fig. 2 viser en andre utførelse av oppfinnelsen (alle deler er de samme som på fig. 1 med mindre det spesifikt er angitt) hvor en flytende tetning 120 har et om-kretsspor 150 ved sin første ende og en O-ring 155 posisjonert i sporet. O-ringen 155 kan være i inngrep med hunnkoplingselementet ved skulderen 180. I tillegg er den flytende tetning 120 i inngrep for å danne tetninger ved skulderen 180 når holderen 130 trekkes til. Omkretssporet 160 kan være i den andre ende av den flytende tetning, og O-ringen 165 er plassert i dette for inngrep med og tetning mot holdermutteren 130.

Som det vil ses av fig. 2 blir det tilbake et radialt rom 140 mellom den flytende tetning og hunnkoplingen. Tetningene som er beskrevet ovenfor opprettholdes selv når den flytende tetning beveger seg radialt inne i hunnkoplingen.

Fig. 3 viser en tredje utførelse av oppfinnelsen hvor ytterligere tetninger i forhold til det som er vist i utførelsen på fig. 1 er tilføyd (alle deler er de samme som de som beskrevet med henvisning til fig. 1, med mindre annet spesifikt er angitt). I denne utførelsen har den flytende tetning 220 O-ringer 290 og 291 som er posisjonert omkring den utvendige omkrets av den flytende tetning for inngrep med mottakskammeret 11. Holdermutteren 230 fastholder den flytende tetning mot aksial bevegelse.

Den flytende tetning har begrenset aksial bevegelse, og én eller flere tetninger er i inngrep med hunnkoplingselementet og holderen. Én eller flere tetninger forløper også radialt innover fra den flytende tetning for inngrep med hannkoplingselementet. Disse tetningene kan tilveiebringe fluidtett inngrep selv om det er noe radial feilinnretting eller bevegelse av hannkoplingselementet i forhold til hunnkoplingselementet.

Selv om variasjoner i utførelsen av den foreliggende oppfinnelse hver for seg kanskje ikke virkeliggjøre alle fordelene ved oppfinnelsen, kan visse trekk bli viktigere enn andre ved forskjellige anvendelser av innretningen. Det skal følgelig forstås at oppfinnelsen kun er begrenset av omfanget av de vedføyde krav.

Claims

1. Flytende tetning for et undersjøisk hydraulisk koblingselement,karakterisert vedat den omfatter: et elastomerisk legeme som har en mindre utvendig diameter (29) og en andre større ytre diameter (21), en indre diameter av denne med minst én innover rettet tetningsflate (22, 23), i et spor (16) ved en første ende av den flytende tetningen (20) er det anordnet en første O-ring (40) og i et spor i en andre ende av den flytende tetningen (20) er det anordnet en andre O-ring (41).

2. Flytende tetning som angitt i krav 1, videre omfattende et par av aksialt utstrakte ribber (24, 25) nærliggende dens første ende.

3. Flytende tetning som angitt i krav 1, videre omfattende et par aksialt utstrakte ribber (26, 27) nærliggende dens andre ende.

4. Flytende tetning som angitt i krav 1, videre omfattende i det minste én O-ring (290, 291) som strekker seg rundt den utvendige diameteren.

5. Flytende tetning som angitt i krav 1, videre omfattende en holdermutter (30) som er dimensjonert til å ligge an mot den andre enden av den flytende tetningen (20).

6. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement,karakterisert vedat det omfatter: et mottakskammer (11) til et hunnkoblingselement (10) der det er innført en flytende tetning (20) med en ytre diameter (21) som er mindre enn mottakskammeret (11), hvor den flytende tetningen (20) er radielt forskyvningsbar inne i mottakskammeret og har minst én aksialt koblende tetning som er plassert tilstøtende en første ende av denne, og i det minste én aksialt koblende tetning som er plassert til-støtende en andre ende av denne, og videre har i det minste én forseglende overflate (22, 23) som strekker seg radielt innover fra den flytende tetningen.

7. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 6, hvor de aksialt koblende tetninger er O-ringer (40, 41).

8. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 6, hvor aksiale ribber (24, 25) strekker seg fra den første enden av den flytende tetningen (20).

9. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 6, hvor aksiale ribber (26, 27) strekker seg fra den andre enden av den flytende tetningen (20).

10. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 6, hvor en holdemut-ter (30) i inngrep med hunnkoblingselementet er anordnet for å forhindre en aksiell bevegelse av den flytende tetningen (20).

11. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 6, hvor den flytende tetningen har en avtrappet ytre diameter (21, 29).

12. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 6-11, hvor den flytende tetningen (20) har en første ende med et anordnet tilstøtende spor (16) med en første O-ring (155), og videre en andre ende med et anordnet spor med en andre O-ring (165), hvorved O-ringene (155, 164) tetter i aksialretningen, og hvor holdemutteren (30) er konfigurert til å begrense aksial bevegelse av den flytende tetningen (20) mellom holdemutteren (30) og en skulder (18).

13. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 12, hvor den flytende tetningen inkluderer en aksialt utstrakt ribbe (28).

14. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 12, hvor den flytende tetningen er aksialt sammenpresset mellom holdermutteren (30) og skulderen (18).

15. Undersjøisk hydraulisk hunnkoblingselement ifølge krav 12, hvor den flytende tetningen (20) har minst én tetningsflate (22, 23) som strekker seg radialt innover der-ifra.