NO342310B1

NO342310B1 - Forbedret dummy undersjøisk hydraulisk koplingselement

Info

Publication number: NO342310B1
Application number: NO20171225A
Authority: NO
Inventors: Iii Robert E Smith
Original assignee: Nat Coupling Co Inc
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-05-07
Also published as: US9145983B2; DE102013223047A1; NO20171225A1; GB2526446B; GB201512469D0; NO342309B1; NO341510B1; GB2526447B; GB2526447A; NO20131494A1; GB201512471D0; GB2508987A; GB2526446A; NO20171226A1; DE102013223047B4; GB201320010D0; BR102013029494B1; BR102013029494A2; US20140131606A1; GB2508987B

Abstract

Et dummy undervanns hydraulisk koplingselement beskytter et motstående undervanns hydraulisk koplingselement når de hydrauliske ledningene ikke er i drift. Dummy undervanns hydraulisk koplingselementet har et vannfortrengnings- ekspansjonskammer med et stempel i kammeret som tillater innfanget vann og/eller luft å bevege seg fra mottakskammeret inn i vannfortrengnings- ekspansjonskammeret i løpet av tilknytning av dummykoplingselementet til det motstående koplingselementet. Stempelet har både en primær forsegling og en sekundær, hydrostatisk forsegling for å forhindre at sjøvann entrer andelen av vannfortrengningsekspansjonskammeret som blir kontaktet ved den primære forseglingen.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område.

Denne oppfinnelsen omhandler generelt hydrauliske koplinger, og spesifikt hydrauliske koplinger anvendt i undervanns oljebrønnboring og produksjonsapplikasjoner. Mer spesielt involverer denne oppfinnelsen et dummy undervanns hydraulisk koplingselement som kan bli anvendt for å beskytte et motstående koplingselement som er stasjonert undervanns.

2. Beskrivelse av den beslektede teknikk.

En rekke undervanns hydrauliske koplinger er kjent innen faget. Koplingene består generelt av et hannelement og et hunnelement med forseglede fluidpassasjer som forbinder derimellom. Hunnelementet er generelt et sylindrisk legeme med en longitudinal boring med relativt stor diameter ved én ende og longitudinal boring med relativt liten diameter ved den andre. Den lille boringen fremmer forbindelser til hydrauliske ledninger, mens den store boringen forsegler og på glidende måte kontakter hannelementet av koplingen. Hannelementet inkluderer en sylindrisk andel ved én som har en ytre diameter omtrent lik diameteren av den store boringen i hunnelementet av koplingen. Hannelementet inkluderer også en forbindelse ved dens andre ende for å fremme forbindelse til hydrauliske ledninger. Når den sylindriske andelen av hannelementet blir satt inn i den store boringen av hunnelementet, i henhold til ulike utførelsesformer av anordningen, blir det etablert fluidstrømning mellom hann- og hunnelementene. Flere koplinger av denne typen er fremlagt i patenter eid av National Coupling Company, Inc. i Stafford, Texas.

I undervannsbore- og produksjonsapplikasjoner kan hannelementet av koplingen være knyttet til en fordelerplate eller annen festing ved en undervannslokasjon ved innsiden eller utsiden av en brønnboring. I mange tilfeller er hannelementene posisjonert slik at enden eller den fremre flaten av hvert element peker vertikalt opp fra sjøbunnen. Hunnelementene, som også kan være festet til en fordelerplate, blir flyttet i posisjon over hannelementene og så senket ned på hannelementene av en dykker eller undervannskjøretøy, så som et ROV (fjernstyrt kjøretøy). Når hunnelementene er posisjonert på hannelementene, er hydraulisk fluidstrømning typisk fra hunnelementet til hannelementet av hver kopling. Typisk, har ett eller begge av koplingselementene tallerkenventiler.

Hver tallerkenventil inkluderer typisk en konisk ventilflate som settes, i den lukkede posisjon, mot et ventilsete i koplingselementet. Tallerkenventilen åpner for å tillate fluidstrømning, og lukker mot ventilsetet innen boringen for å stoppe strømningen. Generelt blir tallerkenventilen fjærforskjøvet til den lukkede posisjonen. Ventilen kan inkludere en ventilaktuator som kan være en spiss eller spindel som strekker seg fra toppunktet av ventilflaten langs den longitudinale aksen av tallerkenventilen.

Når hann- og hunnkoplingselementene blir koplet fra, forblir hannkoplingselementene typisk undervanns, og hunnkoplingselementene blir tatt opp. Ofte vil brønnboringer som koplingene er posisjonert i inneholde avfall. Hannelementet, som forblir undervanns når koplingen blir koplet fra, er utsatt for avfall som akkumulerer i eksponerte strømningspassasjer når det blir koplet fra hunnelementet. Avfallet kan forurense det hydrauliske fluidet eller forårsake slitasje til forseglingene og de forseglende overflatene i de hydrauliske koplingene og hydrauliske systemet. I tillegg er koplingselementene som forblir undervanns utsatt for marin vekst, sand, silt og andre mekaniske innflytelser med mindre det er noen form for beskyttelse.

For å redusere eller forhindre skade til koplingselementet som forblir undervanns, har det blitt anvendt dummy koplingselementer. Et dummy koplingselement samsvarer med det motstående koplingselementet, men dummyen er ikke knyttet til hydrauliske ledninger og fungerer derfor ikke til å lede hydraulisk fluid gjennom systemet. Isteden beskytter dummy koplingselementet det motstående koplingselementet når den hydrauliske ledningen gjennom den koplingen ikke er i bruk. Ett spesielt dummy hydraulisk koplingselement ifølge tidligere teknikk er beskrevet i U.S. Patent nr.6,631,734.

Typisk er dummy undervannskoplingselementer hunnkoplingselementet fordi hannkoplingselementet forblir undervanns. Dummy hunnkoplingselementer kan ha én eller flere forseglinger i et mottakskammer, og disse forseglingene kontakter hannelementet når hannelementet entrer mottakskammeret. Dummy hunnkoplingselementer kan også ha en boring og/eller en ventilasjonspassasje som strekker seg mellom mottakskammeret og en ytre overflate av dummykoplingselementhuset. Dette tillater innfanget sjøvann og/eller innfanget luft i mottakskammeret å unnslippe ut av mottakskammeret av dummykoplingselementet når det kontakter det motstående koplingselementet. Imidlertid kan boringen eller ventilasjonspassasjen også være utsatt for inntrengning av silt, avfall, etc., med mindre effektiv beskyttelse av det motstående koplingselementet.

Med mindre det innfangede sjøvannet eller luften tillates å unnslippe fra mottakskammeret, kan det være svært vanskelig eller umulig å fullstendig sette sammen dummykoplingen til det motstående koplingselementet. En annen uønsket konsekvens som kan forekomme hvis innfanget sjøvann eller innfanget luft ikke tillates å unnslippe, skyldes øket trykk som kan tvinge tallerkenventilen av det motstående koplingselementet åpen og tillate det innfangede sjøvannet eller innfanget luft å entre de hydrauliske ledningene. Frakopling av dummykoplingselementet fra det motstående elementet kan også være vanskelig på grunn av hydraulisk låsing.

Således er det nødvendig med et dummy undervanns hydraulisk koplingselement for å forhindre at avfall og marin vekst og andre gjenstander skader koplingselementet som forblir undervanns, og som tillater at dummykoplingselementet blir kontaktet og utkoplet fra det motstående elementet uten motstand på grunn av innfanget sjøvann og/eller innfanget luft.

U.S. Patent nr.5,692,538 til Robert E. Smith III, overdratt til National Coupling Company, Inc., viser ikke et dummy koplingselement, men viser et undervanns hydraulisk koplingselement som har vinklede strømningspassasjer i huset av hannelementet for å hjelpe til med å forhindre inntrengning av avfall. Når hunnelementet blir festet til hannelementet, tvinger hydraulisk trykk gjennom de vinklede strømningsåpningene og mot flaten av tallerkenventilen at tallerkenventilen av hannelementet åpner for å tillate fluid å strømme mellom koplingselementene. Tallerkenventilen i kombinasjon med de vinklede strømningsåpningene i hannelementhuset hjelper til med å forhindre inntrengning av avfall, mens det tillater at innfanget hydraulisk fluidtrykk lekkes av når koplingselementene blir koplet fra. KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et dummy undervanns hunn hydraulisk koplingselement som omfatter:

et legeme som har en sentral aksial boring og en avskåret-konisk overflate deri;

et mottakskammer innen den sentrale aksiale boringen dimensjonert for å motta proben av et tilsvarende hannkoplingselement;

et vannfortrengningsekspansjonskammer som har en første ende nærliggende mottakskammeret og en motstående andre ende, idet vannfortrengningsekspansjonskammeret er i fluidkommunikasjon med mottakskammeret;

et stempel i vannfortrengningsekspansjonskammeret, idet stempelet har en første ende og en motstående andre ende, stempelet er glidende som respons til trykk som virker mot den første enden og andre enden for å tillate fluid å bevege seg mellom mottakskammeret og vannfortrengningsekspansjonskammeret;

en fjær som virker på stempelet i retningen av mottakskammeret;

et fjærsete innen den sentrale aksiale boringen som bærer mot fjæren og som har en sentral aksial boring med en avskåret-konisk overflate ved én ende derav;

hvori stempelet har en primær ringformet forsegling nærliggende den første enden derav, en sekundær ringformet forsegling aksialt forskjøvet fra den primære ringformede forseglingen i retningen av den andre enden derav, en første tallerkentype forsegling ved den første enden derav med størrelse og avstand til å kontakte den avskåret-koniske overflaten i den sentrale aksiale boringen av koplingslegemet og en andre tallerken-type forsegling ved den andre enden derav med størrelse og avstand til å kontakte den avskåret-koniske overflaten i fjærsetet.

Ytterligere utførelsesformer av det dummy undervanns hunn hydrauliske koplingselementet i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Foreliggende oppfinnelse utformes i et dummy undervanns hydraulisk koplingselement som har et vannfortrengningsekspansjonskammer og et stempel for å variere volumet av vannfortrengningsekspansjonskammeret som respons til trykkene som virker på de motstående flatene av stempelet. Når dummykoplingselementet er knyttet til et motstående koplingselement undervanns, blir sjøvann og/eller luft i mottakskammeret av dummyen fortrengt av det motstående koplingselementet. Det sjøvannet og/eller luften entrer vannfortrengningsekspansjonskammeret, og stempelet tillater volumet av det kammeret å øke som et resultat av trykk fra fortrengt sjøvann og/eller luft som virker på den fremre flaten av stempelet inntil kammeret når volumet krevet for en trykklikevekt.

Når dummykoplingselementet blir koplet fra det motstående koplingselementet undervanns, har sjøvannstrykk som virker på den bakre flaten av stempelet en tendens til å tvinge stempelet til å redusere volumet av vannfortrengningsekspansjonskammeret, og således tillate det innfangede sjøvannet og/eller luften å forhindre et vakuum i mottakskammeret. Stempelet reduserer størrelsen av vannfortrengningsekspansjonskammeret inntil det når volumet krevet for en trykklikevekt.

KORT BESKRIVELSE AV DE MANGE RISSENE I TEGNINGEN(E)

De følgende tegningene danner del av den foreliggende spesifikasjonen og er inkludert for å vise videre visse aspekter av foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen kan bli bedre forstått ved referanse til én eller flere av disse tegningene i kombinasjon med den detaljerte beskrivelsen av spesifikke utførelsesformer presentert heri.

Figur 1 er et snittriss av et dummy hunnkoplingselement ifølge tidligere teknikk.

Figur 2 er et snittriss av et annet dummy hunnkoplingselement ifølge tidligere teknikk.

Figur 3 er et tverrsnittsriss av et dummy hunnkoplingselement ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen.

Figur 4 er et tverrsnittsriss av et dummy hunnkoplingselement ifølge en andre utførelsesform av oppfinnelsen.

Figur 5 er et tverrsnittsriss av et dummy hunnkoplingselement ifølge en tredje utførelsesform av oppfinnelsen.

Figur 6 er et tverrsnittsriss av et dummy hunnkoplingselement ifølge en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen kan best bli forstått ved referanse til de eksempelvise utførelsesformene illustrert i figurene 3 til 6. En forståelse av oppfinnelsen vil bli bistått ved samtidig referanse til dummykoplingene ifølge tidligere teknikk illustrert i Figurene 1 og 2.

Med referanse til Figur 1, har et dummy koplingselement 10 i henhold til tidligere teknikk første ende 12 og andre ende 13, og mottakskammer 11 for å motta det motstående hannkoplingselementet deri. Hannelementet (ikke vist) er typisk posisjonert på sjøbunnen og vender i noen tilfeller oppover fra sjøbunnen slik at den fremre flaten av hannkoplingselementet vender oppover. Hannkoplingselementene blir vanligvis festet til en fordelerplate ved anvendelse av ulike tiltak, så som settskruer eller gjenger, og hunnkoplingselementene blir ofte festet til en motstående fordelerplate. Teknikker for å feste hydrauliske koplingselementer til fordelerplater er velkjent for fagpersonene.

Mottakskammeret av dummy hunnkoplingselementet kan ha én eller flere forseglinger deri for å kontakte og forsegle med hannelementet. I koplingen ifølge Figur 1, inkluderer dummy hunnkoplingselementet en trykk-energisert ringformet metallforsegling 17 som blir holdt på plass på skulderoverflate 70 ved holder 15. Holderen kan være et mansjett-formet legeme tredd på hunnelementet. Eller holderen kan være en holder i to stykker hvor ett stykke har en glidende innbyrdes tilpasning med sylindrisk vegg 28 av mottakskammeret og satt inn i mottakskammeret inntil det støter opp mot innvendig skulder 18, og et andre stykke tredd til veggen av mottakskammeret. Elastomer forsegling 16 kan være posisjonert mellom de to delene. Den elastomere forseglingen har en svalehale innbyrdes tilpasning med holderen i to stykker. Mottakskammeret terminerer ved innvendig skulder 70.

Tilgrensende mottakskammeret er den første seksjonen 14 og andre seksjonen 27 av vannfortrengningsekspansjonskammeret. Selv om vannfortrengningsekspansjonskammeret i koplingen vist i Figur 1 har en første seksjon med en mindre diameter og en andre seksjon med en større diameter, kan kammeret ha en enkelt enhetlig diameter, eller mer enn to diametere. I koplingen ifølge Figur 1, har den første seksjonen av vannfortrengningsekspansjonskammeret skrånende skulder 19.

I Figur 1, er stempel 20 posisjonert i den andre seksjonen av vannfortrengningsekspansjonskammeret, og støter opp mot innvendig skulder 29 uten signifikant høyere vann- eller lufttrykk som virker på den fremre flaten 21 av stempelet. Fjær 24 tvinger stempelet mot skulder 29. Fjær 24 er forankret ved krage 25 som kan være gjenget eller på annen måte kontaktet til den andre seksjonen av vannfortrengningsekspansjonskammeret tilgrensende andre ende 13 av dummy hunnkoplingselementet. Kragen er et mansjett-formet element som har intern boring 26 derigjennom for å tillate inntreden av vann til den andre seksjonen av vannfortrengningsekspansjonskammeret og utøve trykk mot bakre flate 22 av stempelet. Stempelet som glir longitudinalt i vannfortrengningsekspansjonskammeret skulle tilveiebringe en glidende forsegling med veggene av kammeret, og i koplingen ifølge Figur 1, er ringformet forsegling 23 vist å tilveiebringe en slik forsegling.

Når dummykoplingshunnkoplingselementet blir knyttet til et motstående koplingselement undervanns, blir vann og/eller luft i mottakskammer 11 tvunget fra mottakskammeret inn i første seksjon 14 av vannfortrengningsekspansjonskammeret. Det ytterligere vann- og/eller lufttrykket som virker på fremre flate 21 av stempel 20 vil tvinge stempelet mot andre ende 13, og ekspandere vannfortrengningsekspansjonskammeret inntil det har tilstrekkelig volum. Stempelet forsetter å ekspandere vannfortrengningsekspansjonskammeret inntil trykket av vann og/eller luft som virker på den fremre flaten av stempelet blir balansert til trykket av sjøvann og fjær 24 som virker på bakre flate 22. I én spesiell kopling, er diameteren av stempelet den samme eller hovedsakelig den samme som diameteren av hannelementet som entrer mottakskammeret, for å balansere trykket i løpet av tilknytning og frakopling av hannelementet med dummy hunnkoplingselementet.

Når dummykoplingselementet blir koplet fra det motstående koplingselementet, blir det dannet et vakuum i mottakskammeret og vannet og/eller luften i vannfortrengningsekspansjonskammeret vil fylle det tomrommet og unngå hydraulisk låsing. Dette resulterer fra sjøvannstrykk som virker på den bakre flaten av stempelet som overstiger trykket som virker på dets fremre flate. Stempelet flytter seg så mot den første enden av dummy koplingselementet, inntil trykket blir utjevnet.

Med referanse nå til Figur 2, er det vist en andre kopling ifølge tidligere teknikk med dummy hunnkoplingselement 40 som har første ende 42, andre ende 43 og mottakskammer 41 for tilknytning til et hannkoplingselement. Holder 45 er kontaktet til dummy hunnkoplingselementet tilgrensende den første enden for å holde ringformet metallforsegling 47 på skulder 80. Holder 45 kan være en holder i ett eller to stykker som har et første stykke i glidende kontakt med mottakskammervegg 58 inntil det støter opp mot skulder 48. Elastomer forsegling 46 blir holdt mellom de to stykkene av holderen. Mottakskammeret terminerer ved skulder 81.

I koplingen ifølge Figur 2, er tallerkenventil 60 tilveiebrakt i første seksjon 44 av vannfortrengningsekspansjonskammeret. Tallerkenventilen blir tvunget ved ventilfjær 61 til den lukkede posisjonen mot skrånende skulder 49. Ventilfjæren blir holdt ved krage 62 og krageklemme 63 kontakter veggen av den første seksjonen av vannfortrengningsekspansjonskammeret. I denne koplingen, når dummy hunnkoplingselementet blir knyttet til hannelementet, utøver vann og/eller luft i mottakskammeret trykk mot tallerkenventil 60 for å tvinge tallerkenventilen åpen, og entrer vannfortrengningsekspansjonskammeret.

Refererer fremdeles til Figur 2, stempel 50 glir i andre seksjon 57 av vannfortrengningsekspansjonskammeret. Fjær 54 tvinger fremre flate 51 av stempelet mot skulder 59. Stempelet flytter seg i glidende forhold med sylindrisk vegg 57 og har ringformet forsegling 53 for å forsegle med veggen. Fjæren er forankret ved krage 55 tilgrensende andre ende 43 av dummy koplingselementet. Sjøvann som entrer gjennom boring 56 i krage 55 virker mot bakre flate 52 av stempelet, inntil trykket på hver side av stempelet er balansert.

En forbedret dummy hunn hydraulisk kopling ifølge én utførelsesform av oppfinnelsen er vist i Figur 3. Mottakskammer 314 har krone-type probeforsegling (probe seal) 310 inneholdt i forseglingspatron 308. En krone-type probeforsegling av typen illustrert er fremlagt i U.S. patent nr.6,575,430. En forseglingspatron av typen illustrert ved 308 er fremlagt i U.S. patent nr.7,163,190. Forseglingspatron 308 er omfattet av skall 322 og holder 320 som har en glidende presstilpasning ved 324. Holder 320 er utvendig gjenget for å kontakte en innvendig gjenget andel av sentral aksial boring 388 nærliggende første ende 370 av koplingslegeme 340. Holder 320 kan ha bolthull 328 for kontakt med et verktøy for å sette inn og fjerne forseglingspatron 308.

Holder 320 og skall 322 har vinklede skuldre på deres indre, sylindriske overflater konfigurert for å kontakte tilsvarende overflater på endene av ring-formet probeforsegling 310. Den ytre omkretsen av probeforsegling 310 kan ha én eller flere riller for å holde O-ring forseglinger 326 som kan virke for å forsegle mellom probeforsegling 310 og skall 322.

Forseglingspatron 308 holder metall C-forsegling 312 tilbake på skulder 332 innen boring 388 av koplingselement 300. En metall C-forsegling av den illustrerte typen er fremlagt i U.S. patent nr.6,962,347. O-ring 318 i en rille på skulder 330 tilveiebringer en forsegling mellom forseglingspatron 308 og legeme 340 av koplingselement 300.

Stempel 350 er tilveiebrakt i en andel av boring 388 (som kan virke som en sylinder som stempel 350 glir innen). Stempel 350 har en første ende 352 orientert mot første ende 370 av koplingslegeme 340 og en motstående andre ende 354 orientert mot andre ende 372 av koplingslegeme 340.

Første ende 352 av stempel 350 kan ha en avskåret-konisk overflate 336 som bærer mot en tilsvarende avskåret-konisk overflate 334 på den indre overflaten av boring 388 for å tilveiebringe en metall-mot-metall-forsegling.

Andre ende 354 av stempel 350 omfatter en andel av redusert ytre diameter 356 som danner skulder 348 i huset av stempel 350. Avskåret-konisk overflate 360 kan være tilveiebrakt i andel 356 nærliggende andre ende 354.

Kompresjonsfjær 358 bærer mot skulder 348 ved én ende derav og mot fjærsete 303 ved en andre ende derav. Fjærsete 303 kan være utvendig gjenget og kontakte en innvendig-gjenget andel av boring 388 nærliggende andre ende 372. En rille 366 i den eksterne, sylindriske overflaten av fjærsete 303 kan inneholde O-ring forsegling 368.

Fjærsete 303 har sentral aksial boring 362 som har avskåret-konisk overflate 316 ved én ende og heksagonal skrunøkkelmottaker 364 ved en motstående ende derav. Avskåret-konisk overflate 316 kan ha størrelse og være konfigurert for å bære mot overflate 360 på stempel 350 når den er ved ett ytterpunkt av dens vandring (nedover i Figur 3) og derved tilveiebringe en metall-mot-metall-forsegling mellom stempel 350 og fjærsete 303.

I fraværet av differensial fluidtrykk, vil fjær 358 som virker mellom fjærsete 303 og skulder 348 på stempel 350 tvinge stempel 350 mot overflate 334.

Ringformet rille 342 i den ytre omkretsen av stempel 350 inneholder den primære forseglingen som kan omfatte O-ring 306 flankert av et par av støtteringer 304.

Ringformet rille 344 i den ytre omkretsen av stempel 350 inneholder den sekundære forseglingen som kan omfatte O-ring 346. Sekundær forsegling 346 virker for å forhindre at sjøvann kontakter andelen av boring 388 indikert ved 302 og tilveiebringer derved en uforurenset overflate som primær forsegling 306 kan forsegle mot. Det vil erkjennes ved fagpersonene at den aksiale avstanden mellom primær forsegling 306 og sekundær forsegling 346 ikke skulle være mindre enn hele slaglengden av stempel 350 for å sikre at primær forsegling 306 kontakter bare beskyttet andel 302 av boring 388 i løpet av en hel slaglengde av stempel 350.

I utførelsesformen illustrert i Figur 3, kan stempelet beveges innen boringen av koplingselementet. Avskåret-koniske overflater tilveiebringer metall-mot-metallforseglinger, som indikert, ved motstående ender av stempelet. Fjæren (358) tvinger stempelet oppover i Figur 3. Under innvirkningen av hydraulisk fluidtrykk fra proben av et hannkoplingselement (ikke vist) satt inn i mottakskammer 314, kan stempelet bevege seg nedover i Figur 3 og etablere en metall-mot-metall-forsegling ved avskåret-konisk sete 316 på bunnsetet. Fluid blir imidlertid også holdt tilbake ved hovedforseglingen som, i den illustrerte utførelsesformen, er omfattet av O-ring forsegling 306 flankert ved et par av støtteringer 304.

I dummykoplingene ifølge tidligere teknikk, blir andelen av boringen indikert ved 27 i Figur 1 og ved 57 i Figur 2 eksponert for sjøvann når koplingen blir anvendt undervanns. Det har blitt funnet at kalkholdige avsetninger kan dannes på denne overflaten og disse avsetningene kan omfatte den forseglende evnen til hovedforseglingen. Denne virkningen kan forekomme spesielt når hovedforseglingen glir langs den indre boringen når stempelet flytter seg som respons til hydraulisk trykk innen koplingen. I den forbedrede dummykoplingen ifølge foreliggende oppfinnelse, holder hydrostatisk trykk forseglingen (346) sjøvann fra å entre andelen av boringen indikert ved 302 og unngår derved oppbygningen av mineralavsetninger og marin vekst. I den illustrerte utførelsesformen ifølge Figur 3, er denne hydrostatisk trykk forseglingen en O-ring forsegling (346) holdt på plass i en omkretsrille (344) på den ytre omkretsen av stempelet.

En andre utførelsesform av oppfinnelsen er illustrert i Figur 4. Dummy hunn hydraulisk koplingselement 400 omfatter generelt sylindrisk legeme 440 som har sentral aksial boring 488. Den ytre diameteren av legeme 440 kan være avtrappet, og danne utvendig skulder 490. Andel 484 av den eksterne overflaten av haleseksjon 486 av koplingslegeme 440 kan være gjenget for festing til en fordelerplate eller lignende (ikke vist). Skrunøkkelflate 482 kan være tilveiebrakt for å kontakte et verktøy for å trekke skulder 490 av koplingslegeme 440 tett mot en slik monteringsanordning.

Koplingslegeme 440 kan ha en innvendig gjenget seksjon av boring 488 nærliggende første ende 470. Kopling 400 kan omfatte en forseglingspatron i mottakskammer 414 av typen beskrevet over i forbindelse med kopling 300.

Stempel 450 er tilveiebrakt i en andel av boring 488 (som kan virke som en sylinder som stempel 450 glir innen). Stempel 450 har en første ende 452 orientert mot første ende 470 av koplingslegeme 440 og en motstående andre ende 454 orientert mot andre ende 472 av koplingslegeme 440.

Første ende 452 av stempel 450 kan ha en ring-formet kant 416 som bærer mot avskåret-konisk overflate 434 på den indre overflaten av boring 488 for å tilveiebringe en metall-mot-metall-forsegling.

Omkretsrille 442 er tilveiebrakt på den ytre overflaten av stempel 450 for å inneholde primær forsegling 408 (som kan være en O-ring forsegling) og støtteringer 410. Andre typer av bidireksjonale myke forseglinger kan bli anvendt.

Andre ende 454 av stempel 450 omfatter en andel med redusert ytre diameter 456 som danner skulder 448 på huset av stempel 450. Omkretsfordypning 444 er tilveiebrakt på utsiden av stempel 450 tilgrensende skulder 448. Underlagsskive 480 hviler på skulder 448 og danner sammen med fordypning 444 en omkretsrille for å holde sekundær forsegling 404. Sekundær forsegling 404 kan tilveiebringe en hydrostatisk forsegling.

Kompresjonsfjær 458 bærer mot underlagsskive 480 ved én ende derav og mot fjærsete 403 ved en andre ende derav. Fjærsete 403 har en skulder 474 på én ende derav og blir holdt på plass i boring 488 ved en holderring 476 i rille 402 i veggen av boring 488. Holderringen kan være en låsering, C-klemme, seegerring eller lignende. Fjærsete 403 har sentral aksial boring 462 for passasjen av fluid inn i og ut av andelen av boring 488 mellom sekundær forsegling 404 og fjærsete 403.

I fraværet av differensialt fluidtrykk, vil fjær 458 som virker mellom fjærsete 403 og underlagsskive 480 på skulder 448 av stempel 450 tvinge stempel 450 mot avskåret-konisk overflate 434 og danne en metall-mot-metall-forsegling.

Fordypning 444 i den ytre omkretsen av stempel 450 inneholder den sekundære forseglingen som kan omfatte avstryker (scrapper) forsegling 404. Sekundær forsegling 404 virker for å forhindre at sjøvann kontakter andelen av boring 488 mellom primær forsegling 408 og sekundær forsegling 404 og tilveiebringer derved en uforurenset overflate for primær forsegling 408 å forsegle mot. Det vil erkjennes ved fagpersonene at den aksiale avstanden mellom primær forsegling 408 og sekundær forsegling 404 ikke skulle være mindre enn hele slaglengden av stempel 450 for å sikre at primær forsegling 408 kontakter bare den beskyttede andelen av boring 488 i løpet av en hel slaglengde av stempel 450.

En andel av redusert ytre diameter 478 kan være tilveiebrakt i stempelhus 450 mellom primær forsegling 408 og sekundær forsegling 404.

I utførelsesformen ifølge Figur 4, er hydrostatisk trykk forseglingen en “avstryker (scraper) forsegling” omfattet av et kjervet elastomerlegeme 404 med en V-formet metallinnleggsdel 406 som forskyver beina av elastomerforseglingen i motstående radiale retningene for å forbedre forseglingseffektiviteten av avstrykerforseglingen. Den V-formede kjerven i forsegling 404 kan også virke for å tilveiebringe en trykk-energisert forsegling som responderer til hydrostatisk trykk når forseglingen blir anvendt undervanns.

En tredje utførelsesform av oppfinnelsen er vist i Figur 5. Denne utførelsesformen er generelt lignende den vist som kopling 400 i Figur 4.

Dummy hunn hydraulisk koplingselement 500 omfatter generelt sylindrisk legeme 540 som har sentral aksial boring 588. Den ytre diameteren av legeme 540 kan være avtrappet, og danne ekstern skulder 590. Andel 584 av den eksterne overflaten av haleseksjon 586 av koplingslegeme 540 kan være gjenget for festing til en fordelerplate eller lignende (ikke vist). Skrunøkkelflate 582 kan være tilveiebrakt for å kontakte et verktøy for å trekke skulder 590 av koplingslegeme 540 tett mot en slik monteringsanordning.

Koplingslegeme 540 kan ha en innvendig gjenget seksjon av boring 588 nærliggende første ende 570. Kopling 500 kan omfatte en forseglingspatron i mottakskammer 514 av typen beskrevet over i tilknytning med kopling 300.

Stempel 550 er tilveiebrakt i en andel av boring 588 (som kan virke som en sylinder som stempel 550 glir innen). Stempel 550 har en første ende 552 orientert mot første ende 570 av koplingslegeme 540 og en motstående andre ende 554 orientert mot andre ende 572 av koplingslegeme 540.

Første ende 552 av stempel 550 kan ha en ring-formet kant 516 som bærer mot avskåret-konisk overflate 534 på den indre overflaten av boring 588 for å tilveiebringe en metall-mot-metall-forsegling.

Ringformet rille 542 i den ytre omkretsen av stempel 550 inneholder den primære forseglingen. Den primære forseglingen i denne utførelsesformen omfatter T-forsegling 508 flankert ved et par støtteringer 510. Støtteringer 510 kan være tilvirket av metall eller en engineeringplast så som PEEK, DELRIN® acetal, TE-FLON® polytetrafluoretylen eller lignende. En metall-mot-metall-forsegling kan være tilveiebrakt ved 516.

Andre ende 554 av stempel 550 omfatter en andel av redusert ytre diameter 556 som danner skulder 548 på huset av stempel 550. Omkretsfordypning 544 er tilveiebrakt på utsiden av stempel 550 tilgrensende skulder 548. Underlagsskive 580 hviler på skulder 548 og danner sammen med fordypning 544 en omkretsrille for å holde sekundær forsegling 504. Sekundær forsegling 504 kan være en hydrostatisk forsegling.

Kompresjonsfjær 558 bærer mot underlagsskive 580 ved én ende derav og mot fjærsete 503 ved en andre ende derav. Fjærsete 503 har en skulder 574 på én ende derav og er holdt på plass i boring 588 ved en holderring 576 i rille 502 i veggen av boring 588. Holderringen kan være en låsering, C-klemme, seegerring, eller lignende. Fjærsete 503 har sentral aksial boring 562 for passasjen av fluid inn i og ut av andelen av boring 588 mellom sekundære forsegling 504 og fjærsete 503.

I fraværet av differensialt fluidtrykk, vil fjær 558 som virker mellom fjærsete 503 og underlagsskive 580 på skulder 548 av stempel 550 tvinge stempel 550 mot avskåret-konisk overflate 534 og danner en metall-mot-metall-forsegling.

Fordypning 544 i den ytre omkretsen av stempel 550 inneholder den sekundære forseglingen som kan omfatte avstrykerforsegling 504. Sekundær forsegling 504 virker for å forhindre at sjøvann kontakter andelen av boring 588 mellom primær forsegling 508 og sekundær forsegling 504 og tilveiebringer derved en uforurenset overflate som primær forsegling 508 kan forsegle mot. Det vil bli erkjent ved fagpersonene at den aksiale avstanden mellom primær forsegling 508 og sekundær forsegling 504 ikke skulle være mindre enn hele slaglengden av stempel 550 for å sikre at primær forsegling 508 kontakter bare den beskyttede andelen av boring 588 i løpet av en hel slaglengde av stempel 550.

En andel av redusert utvendig diameter 578 kan være tilveiebrakt i stempelhus 550 mellom primær forsegling 508 og sekundær forsegling 504.

I utførelsesformen ifølge Figur 5, er hydrostatisk trykk forseglingen en “avstrykerforsegling” omfattet av et kjervet elastomerlegeme 504 med en V-formet metallinnleggsdel 506 som forskyver beina av elastomerforseglingen i motstående radiale retninger for å forbedre forseglingseffektiviteten av avstrykerforseglingen. Den V-formede kjerven i forsegling 504 kan også virke for å tilveiebringe en trykkenergisert forsegling som responderer til hydrostatisk trykk når forseglingen blir anvendt undervanns.

En fjerde utførelsesform av oppfinnelsen er vist i Figur 6. Denne utførelsesformen har den samme generelle konfigurasjon, forseglingspatron, primær forsegling og hydrostatisk trykk forsegling som utførelsesformen illustrert i Figur 3. I denne utførelsesformen er imidlertid metall-mot-metall-forseglingene ved den ene eller andre enden av stempelet erstattet med tallerken-type forseglinger. Tallerken-forseglingene er omfattet av en polymerring 603, 699 holdt på plass ved en metallinnleggsdel 605, 695. Tallerken-type forseglinger av forskjellige størrelser kan være tilveiebrakt på den ene eller andre enden av stempelet. Som vist i Figur 6, kan tallerkenforseglingen på den nedre enden av stempelet (som orientert i Figur 6) forsegle mot avskåret-konisk overflate 616 på fjærsetet. Tallerkenforseglingene kan tilveiebringe forbedret forsegling av fluidtrykk innen systemet.

En forbedret dummy hunn hydraulisk kopling 600 i henhold til denne fjerde utførelsesformen ifølge oppfinnelsen er vist i Figur 6. Mottakskammer 614 har krone-type probeforsegling 610 inneholdt i forseglingspatron 608 som kan være den samme som forseglingspatron 308 beskrevet over.

Forseglingspatron 608 holder metall C-forsegling 612 på en skulder innen boring 688 av koplingslegeme 640. En metall C-forsegling av den illustrerte typen er fremlagt i U.S. patent nr.6,962,347. O-ring 618 i en tilgrensende rille på denne skulderen tilveiebringer en forsegling mellom forseglingspatron 608 og legeme 640 av koplingselement 600.

Stempel 650 er tilveiebrakt i en andel av boring 688 (som kan virke som en sylinder som stempel 650 glir innen). Stempel 650 har en første ende 652 orientert mot første ende 670 av koplingslegeme 640 og en motstående andre ende 654 orientert mot andre ende 672 av koplingslegeme 640.

Første ende 652 av stempel 650 kan ha en innvendig gjenget fordypning for å kontakte utvendig gjenget spindel 692 på tallerkenforseglingsholder 605. Tallerkenforseglingsholder 605 har skulder 694 for å holde polymerringforsegling 603 på plass mot første ende 652 av stempel 650. Forsegling 603 bærer mot avskåret-konisk overflate 634 på den indre overflaten av boring 688. Heksagonal fordypning 693 kan være tilveiebrakt for å kontakte et verktøy (f.eks. en unbrakonøkkel) for installering og/eller fjerning av forseglingsholder 605.

Andre ende 654 av stempel 650 omfatter en andel med redusert ytre diameter 656 som danner skulder 648 i huset av stempel 650. Avskåret-konisk overflate 660 kan være tilveiebrakt i andel 656 nærliggende andre ende 654.

En andre tallerken-type forsegling kan være tilveiebrakt på den andre enden 654 av stempel 650. Andre ende 654 av stempel 650 kan ha en innvendig gjenget fordypning for å kontakte utvendig gjenget spindel 696 på tallerkenforseglingsholder 695. Tallerkenforseglingsholder 695 har skulder 698 for å holde polymerringforsegling 699 mot andre ende 654 av stempel 650. Forsegling 699 bærer mot avskåret-konisk overflate 616 på den indre overflaten av boring 662 av fjærsete 603. Heksagonal fordypning 697 kan være tilveiebrakt for å kontakte et verktøy (f.eks. en unbrakonøkkel) for å installere og/eller fjerne forseglingsholder 695.

Som vist i Figur 6, kan forseglingsholder 695 være av en annen størrelse enn forseglingsholder 605.

Kompresjonsfjær 658 bærer mot skulder 648 ved én ende derav og mot fjærsete 603 ved en andre ende derav. Fjærsete 603 kan være utvendig gjenget og kontakte en innvendig-gjenget andel av boring 688 nærliggende andre ende 672. En rille 666 i den eksterne, sylindriske overflaten av fjærsete 603 kan inneholde O-ring forsegling 668.

Fjærsete 603 har sentral aksial boring 662 som har avskåret-konisk overflate 616 ved én ende og heksagonal skrunøkkelmottaker 664 ved en motstående ende derav. Avskåret-konisk overflate 616 kan ha størrelse og være konfigurert til å bære mot tallerkenforsegling 699 på stempel 650 når den er ved ett ytterpunkt av sin vandring (nedover i Figur 6) og tilveiebringer derved en forsegling mellom stempel 650 og fjærsete 603.

I fraværet av differensialt fluidtrykk, vil fjær 658 som virker mellom fjærsete 603 og skulder 648 på stempel 650 tvinge stempel 650 mot overflate 634.

Ringformet rille 642 i den ytre omkretsen av stempel 650 inneholder den primære forseglingen som kan omfatte O-ring 606 flankert av et par av støtteringer 604.

Ringformet rille 644 i den ytre omkretsen av stempel 650 inneholder den sekundære forseglingen som kan omfatte O-ring 646. Sekundær forsegling 646 virker for å forhindre sjøvann fra å kontakte andelen av boring 688 indikert ved 602 og derved tilveiebringe en uforurenset overflate for primær forsegling 606 å forsegle mot. Det vil erkjennes ved fagpersonene at den aksiale avstanden mellom primær forsegling 606 og sekundær forsegling 646 ikke skulle være mindre enn hele slaglengden av stempel 650 for å sikre at primær forsegling 606 bare kontakter beskyttet andel 602 av boring 688 i løpet av en hel slaglengde av stempel 650.

Under innvirkningen av hydraulisk fluidtrykk fra proben av et hannkoplingselement (ikke vist) satt inn i mottakskammer 614, kan stempelet bevege seg nedover i Figur 6 og etablere en forsegling ved avskåret-konisk sete 616 på bunnsetet. Imidlertid blir fluid fortrengt fra mottakskammer 614 holdt tilbake ved hovedforseglingen som, i den illustrerte utførelsesformen, er omfattet av O-ring forsegling 606 flankert av et par av støtteringer 604.

I dummykoplingene ifølge tidligere teknikk, blir andelen av boringen indikert ved 27 i Figur 1 og ved 57 i Figur 2 eksponert for sjøvann når koplingen blir anvendt undervanns. Det har blitt funnet at kalkholdige avsetninger kan dannes på denne overflaten og disse avsetningene kan bringe den forseglende evnen til hovedforseglingen i fare. Denne virkningen kan forekomme spesielt når hovedforseglingen glir langs den indre boringen når stempelet flytter seg som respons til hydraulisk trykk innen koplingen. I en forbedret dummykopling i henhold til foreliggende oppfinnelse, gjør hydrostatisk trykk forseglingen at sjøvann ikke entrer andelen av boringen indikert ved 602 og unngår derved oppbygningen av mineralavsetninger og marin vekst. I den illustrerte utførelsesformen ifølge Figur 6, er denne hydrostatisk trykk forseglingen en O-ring forsegling (646) holdt på plass i en omkretsrille (644) på den ytre omkretsen av stempelet.

Selv om spesielle utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse har blitt vist og beskrevet, er de ikke tenkt å begrense hva dette patentet dekker. En fagperson vil forstå at ulike endringer og modifikasjoner kan bli gjort uten å avvike fra omfanget av foreliggende oppfinnelse som ordrett og ekvivalent dekket av de følgende kravene.

Claims

PATENTKRAV

1. Dummy undervanns hunn hydraulisk koplingselement (600) som omfatter:

et legeme (640) som har en sentral aksial boring (688) og en avskåret-konisk overflate deri;

et mottakskammer (614) innen den sentrale aksiale boringen (688) dimensjonert for å motta proben av et tilsvarende hannkoplingselement;

et vannfortrengningsekspansjonskammer som har en første ende nærliggende mottakskammeret (614) og en motstående andre ende, idet vannfortrengningsekspansjonskammeret er i fluidkommunikasjon med mottakskammeret (614);

et stempel (650) i vannfortrengningsekspansjonskammeret, idet stempelet (650) har en første ende (652) og en motstående andre ende (654), stempelet (650) er glidende som respons til trykk som virker mot den første enden og andre enden for å tillate fluid å bevege seg mellom mottakskammeret (614) og vannfortrengningsekspansjonskammeret;

en fjær (658) som virker på stempelet (650) i retningen av mottakskammeret (614);

et fjærsete (603) innen den sentrale aksiale boringen som bærer mot fjæren (658) og som har en sentral aksial boring (662) med en avskåret-konisk overflate (616) ved én ende derav;

hvori stempelet (650) har en primær ringformet forsegling nærliggende den første enden derav, en sekundær ringformet forsegling aksialt forskjøvet fra den primære ringformede forseglingen i retningen av den andre enden derav, en første tallerken-type forsegling ved den første enden derav med størrelse og avstand til å kontakte den avskåret-koniske overflaten i den sentrale aksiale boringen av koplingslegemet og en andre tallerken-type forsegling ved den andre enden derav med størrelse og avstand til å kontakte den avskåret-koniske overflaten i fjærsetet.

2. Dummy undervanns hunnkoplingselement ifølge krav 1 hvori den sekundære ringformede forseglingen på stempelet (650) er aksialt forskjøvet fra den primære ringformede forseglingen på stempelet (650) ved en avstand som ikke er mindre enn hele slaglengden av stempelet (650) i vannfortrengningsekspansjonskammeret.

3. Dummy undervanns hunnkoplingselement ifølge krav 1 eller krav 2 hvori de første og andre tallerken-type forseglinger omfatter en polymerringforsegling (603,699) holdt mot en ende av stempelet (650) ved en innleggsdel (605,695) knyttet til en ende av stempelet (650) og som har en underskåret skulder med størrelse til å inneholde en andel av polymerringen (603,699).

4. Dummy undervanns hunnkoplingselement ifølge et av kravene 1 til 3 hvori de første og andre tallerken-type forseglingene har forskjellige ytre diametere.