NO342837B1

NO342837B1 - Trykkdrevet sondetetning for et hydraulisk hunnkoblingsorgan

Info

Publication number: NO342837B1
Application number: NO20170318A
Authority: NO
Inventors: Iii Robert E Smith
Original assignee: Nat Coupling Co Inc
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-08-13
Also published as: US10844986B2; GB2491735A; NO341513B1; US20170321833A1; GB201213684D0; US20110037249A1; NO20111411A1; NO20170318A1; NO342838B1; GB201213683D0; US10495245B2; BRPI1104415A2; GB201118424D0; US11181216B2; DE102011085071A1; GB2485055A; BRPI1104415B1; NO20170319A1; US9841130B2; US20140159363A1

Abstract

En sondetetning for et hydraulisk hunn- koblingsorgan har både indre og ytre trykkaktiverte tetninger. Den ytre vegg eller motstående ender av tetningen har en eller flere trykkaktiverte tetninger fortetting mellom legemet av sondetetningen og legemet av et koblingsorgan hvor sondetetningen er installert. I visse utførelser har den generelt ringformede sondetetning et ringformet fluidkammer i en eller begge endevegger av legemet av tetningen. Hydraulikkfluid undertrykk kan komme inn i det ringformede fluidkammer og utøve en generelt radial kraft som respons på en trykkdifferanse. Denne radiale kraft kan virke til å øke den tettende effektivitet av sondetetningen mot legemet av hunn-koblingsorganet som har en slik sondetetning. I "undertrykks"-situasjoner (dvs. når omgivelsestrykket overstiger det indre fluidtrykk), kan sjøvann komme inn i et ringform et fluidkammer på den motstående ende av sondetetningen og på lignende vis virke til å øke den tettende effektivitet av sondetetningen mot legemet av hunn- koblingsorganet. Ringformede, L-formede, T- formede eller vinklede spor i den indre vegg av tetningen danner hulrom og tettende frem spring som kan presses i en innoverrettet, radial retning av fluidtrykk inne i et tilknyttet hulrom for å øke den tettende effektivitet mellom legemet av tetningen og sonden av et hydraulisk hann-koblingsorgan innsatt i mottakskammereti hunn-koblingsorganet.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsens område

[0001] Denne oppfinnelse vedrører hydrauliske koblingsorganer. Mer bestemt vedrører den tetninger som brukes til å tette mellom sonden av et undersjøisk hydraulisk hann-koblingsorgan og legemet av et undersjøisk hydraulisk hunnkoblingsorgan.

[0002] Et bredt mangfold av hydrauliske koblingsorganer er kjent innen teknikken. En kobling utgjøres typisk av to organer - en hannorgan som har en sylindrisk sonde og et hunnorgan som har et mottakskammer utstyrt med én eller flere tetninger for tilveiebringelse av en fluidtett tetning med den ytre overflate av sondeelementet av hannorganet.

[0003] For høy-temperatur, høytrykks anvendelser, har en sondetetning som har en sammenlåsende svalehalepasning med legemet av et hunn-koblingsorgan vist seg å være en særlig effektiv konfigurasjon. I visse koblingsorganer har sondetetningen en sammenlåsende svalehalepasning med en tetningsholder eller tetningspatron i hunn-koblingsorganet.

[0004] US-patent nr 5099882 og 5203374 offentliggjør en trykkbalansert hydraulisk kobling med et bredt mangfold av tetninger som har en sammenlåsende svalehalepasning som hindrer radial bevegelse av tetningen inne i boringen. Denne trykkbalanserte kobling har radiale passasjer som kommuniserer mellom hann- og hunn-organene, slik at betydelig fluidtrykk ikke utøves mot flaten av det ene eller andre organet under kobling eller frakobling eller under den koblede tilstand.

Radiale passasjer i hann- og hunn-organene passer sammen ved sine langsgående overflater, slik at fluidtrykk mellom hann- og hunnorganene er i en hovedsakelig radial retning og ikke utøves ved flaten av det ene eller andre organet. Et første par av tetninger er posisjonert på hver side av den radiale passasje for tetting mellom mottakskammeret og tetningsholderen. Et andre par av tetninger er posisjonert på hver side av den radiale passasje for tetting mellom tetningsholderen og hannorganet.

[0005] US-patent nr.5390702 offentliggjør en undersjøisk hydraulisk kobling som har et hannorgan med et avtrappet ytre legeme som er innsatt i et hunnorgan som har en boring med avtrappet indre sylindrisk overflate. Avtrappingen i hannorganet avgrenser første og andre utvendige sylindriske overflater som mottas forskyvbart i hunnorganets boring og i et hylseorgan før tetningene, som holdes på plass av tetningsorganet, i inngrep med hannorganet. Hannorganet blir således mer nøyaktig posisjonert og ført inn i tetningene, hvilket sørger for større tetningspålitelighet og lengre levetid av tetningen. De avtrappede overflater hjelper også til med å hindre implosjon av tetningene på grunn av sjøens trykk når enden av hannorganet kommer ut av tetningene.

[0006] US-patent nr.6123103 offentliggjør en annen trykkbalansert hydraulisk kobling til bruk i undersjøiske bore- og produksjonsoperasjoner, som er utstyrt med tetninger av svalehaletypen. Hunnorganet har et delt legeme med en første del og en andre del, som hver har en langsgående passasje og en radial fluidpassasje. En radial tetning er posisjonert på sammenføyningen mellom den første og andre del av hunnorgan-legemet, for å muliggjøre uttak og tilbakesetting av den radiale tetning når det delte legemet demonteres. Hannorganet kan settes inn gjennom den første og andre del av hunn-koblingsorganet, hvilket etablerer fluidkommunikasjon mellom koblingsorganene i en retning på tvers av koblingsorganboringene

[0007] US-patent nr.6206040 offentliggjør en annen undersjøisk hydraulisk kobling med tetninger som har en svalehaleprofil. Denne undersjøiske hydrauliske kobling har en avtrappet innvendig boring dimensjonert til å øke strømningsmengden gjennom koblingen. Koblingen tillater en økt strømningsmengde uten å øke størrelsen eller vekten av koblingen ved posisjonering av tallerkenventilen i legemeseksjonen, snarere enn sondeseksjonen, av hann-koblingsorganet.

[0008] US-patent nr.6575430 offentliggjør et undersjøisk hydraulisk koblingsorgan som har en ringformet tetning med flere tettende overflater som strekker seg innover fra den indre overflate i en radial retning. De flere tettende overflater hjelper til med å styre sonden av hann-koblingsorganet inni hunnorganet uten fare for bevegelsesmotstand eller avsliting av mottakskammeret eller metalltetningen som holdes på plass deri. Tetningen har motsatte, skråstilte skuldre, hvilket tilveiebringer en sammenlåsende pasning i hunnorganet, for å fastholde tetningen mot å bevege seg radialt innover på grunn av vakuum eller lavt trykk i mottakskammeret. En bestemt utførelse av den ringformede tetning inkluderer en tredje radial tettende overflate som kan trykkaktiveres av hydraulikkfluid-trykk i koblingen, for å øke den radiale tetning med sonden av hannkoblingen. Når hydraulikkfluid med høyt trykk kommer inn i et hulrom, presses den tredje tettende overflate i en innover-rettet, radial retning mot den ytre overflate av hannsonden.

[0009] US-patent nr.4190259 beskriver en fluidtrykk-tetningsanordning med en enkelt topp og to elementer, som har en konvergerende avsmalende overflate som avgrenser en sentral verteks eller topp som rager radialt fra tetningslegemet.

Verteksen danner et dynamisk tetningsområde med smal kontakt mellom toppen og overflaten av en tilgrensende maskinert del. Tetninger av denne type er tilgjengelige fra Microdot Manufacturing, Inc. (Salt Lake City, Utah 84120), under merkenavnet CROWN SEAL®.

[0010] US-patent nr.6179002 beskriver en undersjøisk hydraulisk kobling med en trykkaktivert svalehaletetning. Denne tetningen har et par av fleksible tettende overflater for tetting med hann- og hunn-koblingsorganene, og et hulrom derimellom som utsettes for fluidtrykk i koblingen. Den ytre omkrets av tetningen har en svalehale-sammenmontering mellom skråstilte skuldre i hunnorganets boring og på en tetningsholder som holder tetningen i boringen.

[0011] US-patent nr.5052439 og 4900071 beskriver en undersjøisk hydraulisk kobling som inkluderer et hannorgan og et hunnorgan, og en todelt holder for å holde tilbake radial bevegelse av en kileformet ringformet tetning inn i den sentrale boring i hunnorganet. Den todelte holder inkluderer et sylindrisk holderhylseorgan som er forskyvbart mottatt inne i hunnorganets boring, og et gjenget holderlåseorgan som kan skrus til sammenpassende gjenger i veggen i den sentrale boring. Holderlåseorganet holder holderhylseorganet på plass inne i hunnorganets boring. Den ringformede tetning fastholdes mot radial bevegelse av en sammenlåsende svalehalepasning med en sammenpassende skulder på i det minste det ene av holderhylsen og holderlåseorganene.

[0012] US-patent publikasjon nr.2009/0273144 A1 og 2009/0273181 A1 offentliggjør sondetetninger for et hydraulisk hunn-koblingsorgan som har én eller flere trykkaktiverte omkretstetninger for tetting mellom sondetetningen og legemet av koblingsorganet. Et ringformet hulrom i sideveggen av sondetetningen er åpen mot den ytre sylindriske overflate av den generelt ringformede sondetetning.

Hydraulikkfluid under trykk kan komme inn i det ringformede hulrom gjennom åpningen og utøve en radial kraft på tettende elementer. I visse utførelser er det ringformede hulrom generelt L-formet i tverrsnitt; i andre utførelser er det ringformede hulrom generelt T-formet i tverrsnitt. I enkelte utførelser overfører en trykkdifferanse også en innover-rettet radial kraft på kronetetningen.

KORT SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0013] En sondetetning [av kronetypen] for et hydraulisk hunn-koblingsorgan har én eller flere trykkaktiverte tetninger for tetting mellom legemet av sondetetningen og legemet av et koblingsorgan som holder sondetetningen på plass. I visse utførelser har den generelt ringformede sondetetning et ringformet fluidkammer i én eller begge endevegger av legemet av tetningen. Hydraulikkfluid under trykk kan komme inn i det ringformede fluidkammer og utøve en generelt radial kraft som respons på en trykkdifferanse. Denne radiale kraft kan virke til å øke den tettende effektivitet for sondetetningen mot legemet av hunn-koblingsorganet som har en slik sondetetning. I "undertrykks"-situasjoner (dvs. når omgivelsestrykket overstiger det indre fluidtrykk), kan sjøvann komme inn i et ringformet fluidkammer i den motstående ende av sondetetningen og på lignende vis virke til å øke den tettende effektivitet av sondetetningen mot legemet av hunn-koblingsorganet.

[0014] Ringformede, L-formede eller T-formede spor i den indre vegg av tetningen danner hulrom og tettende fremspring som kan presses i en innover-rettet, radial retning av fluidtrykk inne i et tilknyttet hulrom, for å øke den tettende effektivitet mellom legemet av tetningen og sonden av et hydraulisk hann-koblingsorgan innsatt i mottakskammeret i hunn-koblingsorganet.

[0015] I andre utførelser av oppfinnelsen danner ringformede, T-formede spor i den ytre vegg av tetningen hulrom og tettende fremspring som kan presses i en utover-rettet, radial retning av fluidtrykk inne i et tilknyttet hulrom, for å øke den tettende effektivitet mellom legemet av tetningen og den indre vegg av den sentrale aksiale boring [mottakskammeret] i et hydraulisk hunn-koblingsorgan.

[0016] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en sondetetning for et hydraulisk hunnkoblingsorgan som omfatter et generelt ringformet legeme med en første ende, en andre ende, en langsgående akse, en generelt sylindrisk ytre overflate og en generelt sylindrisk indre overflate som strekker seg generelt i retning av den langsgående aksen; et første ringformet kammer innenfor det ringformede legemet mellom den indre overflaten og den ytre overflaten, idet kammeret har en indre vegg som strekker seg generelt i retningen av lengdeaksen til det ringformede legemet og en ytre vegg som strekker seg generelt i retning av den langsgående aksen til det ringformede legemet; en første fluidpassasje som forbinder det ringformede kammeret sammen med den indre overflaten; og et ringformet spor i minst én ende av det ringformede legemet i nærheten av en radialt utover-rettet tettende overflate på enden av det ringformede legemet.

KORT BESKRIVELSE AV DE FLERE RISS PÅ TEGNINGEN(E)

[0017] Figur 1 er et tverrsnittsriss av et hydraulisk hunn-koblingsorgan som har en sondetetning i henhold til den første utførelse.

[0018] Figur 2 er et forstørret, tverrsnittsriss av sondetetningen vist på fig.1.

[0019] Figur 3A er et tverrsnittsriss av sondetetningen på fig.2 vist installert i et hunn-koblingsorgan som har en tetningsholder.

[0020] Figur 3B er et tverrsnittsriss av sondetetningen på fig.2 vist installert i et hunn-koblingsorgan som har en tetningspatron.

[0021] Figur 4 er et tverrsnittsriss av en sondetetning i henhold til en andre utførelse.

[0022] Figur 4A er et tverrsnittsriss av en alternativ konfigurasjon av et utvendig hjørne for sondetetningen vist på fig.4.

[0023] Figur 5 er et tverrsnittsriss av en sondetetning i henhold til en tredje utførelse av oppfinnelsen.

[0024] Figur 6 er et tverrsnittsriss av en sondetetning i henhold til en fjerde utførelse av oppfinnelsen.

[0025] Figur 7A er et tverrsnittsriss av en sondetetning i henhold til en femte utførelse av oppfinnelsen.

[0026] Figur 7B er et tverrsnittsriss av et hydraulisk hunn-koblingsorgan som inkorporerer sondetetningen vist på fig.7A.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0027] Oppfinnelsen kan best forstås med henvisning til visse illustrative utførelser vist på tegningsfigurene, hvor like henvisningstall brukes til å vise til like

elementer.

[0028] Med henvisning til fig.1, et hydraulisk hunn-koblingsorgan 10 omfatter et generelt sylindrisk legeme med en sentral aksial boring 12. Én ende av koblingen kan valgfritt være forsynt med midler for forbindelse til en hydraulikkledning eller ligningene. I den illustrerte utførelse omfatter forbindelsesmidlene et gjenget parti 14 av boringen 12. Den motstående ende av koblingen 10 har et utvidet parti av den sentrale boring 12 som danner mottakskammeret 16, som en sonde av en korresponderende hydraulisk hannkobling kan settes inn i. Hunnkoblingen 10 illustrert på fig.1 er konfigurert til å motta en sylindrisk hannsonde som har en utvendig diameter litt mindre enn den innvendige diameter av det innerste parti av mottakskammeret 16.

[0029] Koblingsorganet 10 er også vist utstyrt med en valgfri tallerkenventil 26 som er forbelastet til den stengte posisjon av en tallerkenventilfjær 28 som ligger an mot et fjærstopp 29 inne i boringen 12. Tallerkenventilen 26 kan hindre tap av hydraulikkfluid fra inne i koblingen og inngang av sjøvann i koblingen når et hannkoblingsorgan ikke er koblet til koblingen 10.

[0030] Den sentrale aksiale boring 12 har en avtrappet innvendig diameter med skuldre (noen vinklede; noen rette) mellom de forskjellige seksjoner med forskjellige diametre. Man bør særlig merke seg en vinklet skulder 24 i boringen 12. En sondetetning 30 har en korresponderende vinklet skulder som ligger an mot skulderen 24. En gjenget holdermutter 18 har en vinklet overflate 22 på i det minste et parti av sin indre flate. Den vinklede overflate 22 kan være et speilbilde av den vinklede skulder 24. Holdermutteren 18 kan være forsynt med ett eller flere par av nøkkelinngrepshull 20 for å tillate bruk av en nøkkel ved plassering og uttak av holdermutteren 18.

[0031] En trykkaktivert sondetetning 30 er vist i nærmere detalj på fig.2. Sondetetningen 30 utgjøres av et generelt ringformet legeme som har en sentral aksial åpning. Legemet har en indre vegg 31, en ytre vegg 32 og motstående ender som omfatter vinklede overflater 33 og 33'. Tetningen 30 kan være symmetrisk om sin midtlinje.

[0032] Trykkaktiverte tetninger er anordnet på både de indre og ytre overflater av tetningen 30. Et par av motstående, trykkaktiverte tetninger på den ytre overflate av tetningen 30 er dannet av et generelt T-formet spor 34 i den ytre vegg 32. Tettende fremspring (eller "lepper") 35 og 35' kan være vinklet svakt utover fra den ytre vegg 32 for å forbelaste tetningene når tetningen 30 er installert i et hunnkoblingsorgan. Fluidkamre 36 og 36' er anordnet umiddelbart innenfor tettende fremspring 35, henholdsvis 35'.

[0033] På den indre overflate av tetningen 30, danner et generelt T-formet spor 38 i den indre vegg 31 tettende fremspring (eller "lepper") 39 og 39'. Fluidkamre 40 og 40' er anordnet umiddelbart innenfor de tettende fremspring 39, henholdsvis 39'.

[0034] Som det vil forstås av de som har fagkunnskap innen teknikken, fluidtrykk inne i kammeret 36 virker til å presse det tettende fremspring 35 i en innoverrettet, radial retning, hvilket øker den tettende effektivitet ved den tettende overflate 37. Likeledes, fluidtrykk inne i kammeret 40 virker til å presse den tettende leppe 39 i en innover-rettet, radial retning, hvilket øker den tettende effektivitet ved den tettende overflate 41.

[0035] Når de installeres i hunn-koblingsorganet 10, kommer de vinklede overflater 33 og 33' i inngrep med den vinklede skulder 34 og vinklede overflate 22 i en svalehale-sammenmontering når holdermutteren 18 er fullstendig plassert på skulderen 25. Implosjon av tetningen 30 inn i mottakskammeret 16 hindres dermed under undertrykkshendelser - dvs. når trykket inne i mottakskammeret 16 er mindre enn omgivelsestrykket (som kan forekomme ved uttrekking av en hannsonde fra mottakskammeret 16).

[0036] Sondetetningen 30 kan være fabrikert av ethvert egnet materiale, og kan være dannet ved hvilken som egnet fremgangsmåte, inkludert, men ikke begrenset til, formstøping og maskinering. Ett særlig foretrukket materiale for sondetetningen 50 er polyetereterketon (PEEK). Ytterligere eksempler på egnede materialer inkluderer DELRIN� acetal harpiks konstruksjonsplast, TEFLON� polytetrafluoretylen (PTFE), glass-fylt PTFE, PEEK-fylt PTFE og lignende, forholdsvis myke maskinerbare polymerer.

[0037] Operasjon av den trykkaktiverte tetning 30 vil nå bli beskrevet. Fordi tetningen 30 er symmetrisk omkring sin midtlinje (og derfor kan settes inn i koblingen 10 i begge retninger), så, i den følgende beskrivelse, er de elementer som er betegnet med merkesymbolet (eksempelvis 35' og 39') de som er nær holdermutteren 18, og de korresponderende elementer uten merkesymbolet (eksempelvis 36 og 40) er de som er nær skulderen 24 i koblingen 10.

[0038] I operasjon under overtrykks-betingelser - dvs. når trykket i hydraulikkfluidet inne i koblingen overstiger omgivelsestrykket (mest vanlig det som frembringes av den hydrostatiske trykkhøyde i det omgivende sjøvann) - kommer hydraulikkfluid inn i kammeret 36' og presser det ytre tettende fremspring 35' i en utoverrettet, radial retning, hvilket øker kontakttrykket (og følgelig den tettende effektivitet) mellom tetningsoverflaten 37' og den motstående indre vegg av den sentrale aksiale boring 12.

[0039] Likeledes, hydraulikkfluid under trykk vil komme inn i kammeret 40' og presse det indre tettende fremspring 39' i en innover-rettet, radial retning, hvilket øker kontakttrykket (og følgelig den tettende effektivitet) mellom den tettende overflate 41' og den motstående ytre overflate av et hann-sondeorgan plassert i mottakskammeret 16.

[0040] I operasjon under undertrykks-tilstander - dvs. når trykket i hydraulikkfluidet inne i koblingen er mindre enn den hydrostatiske trykkhøyde - kommer sjøvann inn i kammeret 36 og presser det ytre tettende fremspring 35 i en utover-rettet, radial retning, hvilket øker kontakttrykket (og følgelig den tettende effektivitet) mellom den tettende overflate 37 og den motstående indre vegg av den sentrale aksiale boring 12.

[0041] Likeledes, sjøvann vil komme inn i kammeret 40 og presse det indre tettende fremspring 39 i en innover-rettet, radial retning, hvilket øker kontakttrykket (og følgelig den tettende effektivitet) mellom den tettende overflate 41 og den motstående ytre overflate av et hann-sondeorgan plassert i mottakskammeret 16.

[0042] Bruken av sondetetningen 30 i hunn-koblingsorganer av alternativ design er illustrert på fig.3A og 3B. Hunn-koblingsorgan 50 (vist på fig.3A) omfatter i tillegg en tetningsholder 70 og en trykkaktivert C-tetning 76 av metall. Hunn-koblingsorganet 80 (vist på fig.3B) omfatter i tilegg en tetningspatron bestående av en tetningsholder 100 og en mantel 88, så vel som en trykkaktivert C-tetning 106 av metall.

[0043] Med henvisning til fig.3A, det hydrauliske hunn-koblingsorgan 50 omfatter et generelt sylindrisk legeme med en sentral aksial boring 52. En ende av koblingen kan valgfritt være forsynt med midler for forbindelse til en hydraulikkledning eller lignende (ikke vist). Den motstående ende av koblingen 50 har et utvidet parti av den sentrale boring 52 som danner mottakskammeret 56, som sonden av en korresponderende hydraulisk hannkobling kan settes inn i. Hunnkoblingen 50 illustrert på fig.3A er konfigurert til å motta en sylindrisk hannsonde som har en utvendig diameter litt mindre enn den innvendige diameter av det innerste parti av mottakskammeret 56.

[0044] Koblingsorganet 50 er også vist forsynt med en valgfri tallerkenventil 66 som er forbelastet til den stengte posisjon av en tallerkenventilfjær 68 som ligger an mot fjærstoppet 69 inne i boringen 52. Tallerkenventilen 66 kan hindre tap av hydraulikkfluid fra inne i koblingen og inngang av sjøvann inn i koblingen når et hannkoblingsorgan ikke er koblet til koblingen 50.

[0045] Den sentrale aksiale boring 52 har en avtrappet innvendig diameter med skuldre mellom de forskjellige seksjoner med forskjellige diametre. Særlig å merke seg er skulderen 74 i boringen 52. En trykkaktivert sondetetning 76 er installert på skulderen 74. I det illustrerte eksempel er sondetetningen 76 en C-tetning av metall. Sondetetningen 76 holdes på skulderen 74 av en indre ende 79 av tetningsholderen 70. Tetningsholderen 70 holdes mot skulderen 78 av holdermutteren 58. En indre ende 79 av tetningsholderen 70 kan ha et ringformet spor som en O-ringtetning 72 (eller lignende slik tetning) kan settes inn i for tetting mellom legemet av koblingen 50 og tetningsholderen 70.

[0046] Tetningsholderen 70 kan inkludere en vinklet skulder 64 dimensjonert og konfigurert til inngrep med en vinklet overflate 33' av sondetetningen 30. Den indre ende av holdermutteren 58 kan inkludere en vinklet overflate 62 som er lignende dimensjonert og konfigurert til inngrep med en vinklet overflate 33 av sondetetningen 30. Den vinklede overflate 62 kan være et speilbilde av den vinklede skulder 64. Et ikke-vinklet parti av den indre flate av den gjengede holdermutter 58 kan ligge an mot den ytre ende 77 av tetningsholderen 70, og holder den på skulderen 78. Holdemutteren 58 kan være forsynt med ett eller flere par av nøkkelinngrepshull 60 for å tillate bruk av et verktøy ved plassering og uttak av holdermutteren 58.

[0047] Det vises nå til fig.3B, hvor et hydraulisk hunn-koblingsorgan 80 omfatter et generelt sylindrisk legeme med en sentral aksial boring 82. Én ende av koblingen kan valgfritt være forsynt med midler for forbindelse til en hydraulikkledning eller lignende (ikke vist). Den motstående ende av koblingen 80 har et utvidet parti av den sentrale boring 82 som danner mottakskammeret 86 som sonden av en korresponderende hydraulisk hannkobling kan settes inn i. Hunnkoblingen 80 illustrert på fig.3A er konfigurert til mottak av en sylindrisk hannsonde som har en utvendig diameter litt mindre enn den innvendige diameter av det innerste parti av mottakskammeret 86.

[0048] Koblingsorganet 80 er også vist utstyrt med en valgfri tallerkenventil 96 som forbelastes til den stengte posisjon av en tallerkenventilfjær 98 som ligger an mot et fjærstopp 99 inne i boringen 82. Tallerkenventilen 96 kan hindre tap av hydraulikkfluid fra inne i koblingen, og inngang av sjøvann inn i koblingen når et hann-koblingsorgan ikke er koblet til koblingen 80.

[0049] Den sentrale aksiale boring 82 har en avtrappet innvendig diameter med skuldre mellom de forskjellige seksjoner med forskjellige diametre. Det ytterste parti av boringen 82 kan være innvendig gjenget for inngrep med et korresponderende parti av mantelen 88.

[0050] Hunn-koblingsorganet 80 inkluderer en tetningspatron bestående av tetningsholderen 100 og patronmantelen 88. En forlengelse 89 kan være i en fast pasning med diameterpartiet 109 med redusert utvendig diameter av holderen 100, slik at uttak av mantelen 88 (eksempelvis ved oppskruing) også bevirker uttrekking av holderen 100. Hver av holderen 100 og mantelen 88 kan ha vinklede skuldre dimensjonert og konfigurert til inngrep med vinklede overflater 33 og 33' på sondetetningen 30.

[0051] Den indre ende 108 av tetningsholderen 100 kan ha en skulder 104 for å holde den trykkaktiverte sondetetning 106. I det illustrerte eksempel er sondetetningen 106 en C-tetning av metall. Den indre ende 108 av tetningsholderen 100 kan også ha et ringformet spor som en O-ringtetning 102 (eller en lignende slik tetning) kan settes inn i for tetting mellom legemet av koblingen 80 og tetningsholderen 100

[0052] Tetningsholderen 100 kan inkludere en vinket skulder 94 dimensjonert og konfigurert til inngrep med en vinklet overflate 33' av sondetetningen 30. Mantelen 88 kan inkludere en vinklet skulder 92 som er lignende dimensjonert og konfigurert for inngrep med en vinklet overflate 33 av sondetetningen 30. Den vinklede overflate 92 kan være et speilbilde av den vinklede skulder 94. Et ikke-vinklet parti av skulderen av mantelen 88 i umiddelbar nærhet av forlengelsen 89 kan ligge an mot den ytre ende av tetningsholderen 100, og holder den på skulderen i boringen 82. Holderen 88 kan være forsynt med ett eller flere par av nøkkelinngrepshull 90 for å tillate bruk av et verktøy ved plassering og uttak av tetningspatronen bestående av tetningsholderen 100 og mantelen 88.

[0053] En andre utførelse av oppfinnelsen er vist på fig.4. Den trykkaktiverte tetning på den innvendige overflate av sondetetningen 200 er den samme som den som anvendes av sondetetningen 30 illustrert på fig.1-4. Spesifikt, et generelt T-formet spor 208 i den indre vegg 201 danner tettende fremspring (eller "lepper") 209 og 209'. Fluidkamre 210 og 210' er anordnet umiddelbart innenfor de tettende fremspring 209, henholdsvis 209'.

[0054] Som det vil forstås av de som har fagkunnskap innen teknikken, fluidtrykk inne i kammeret 210 virker til å presse den tettende leppe 209 i en innover-rettet, radial retning, hvilket øker den tettende effektivitet ved den tettende overflate 211.

[0055] Når de er installert i et hunn-koblingsorgan, så som 10, 50 eller 80, er de vinklede overflater 203 og 203' i inngrep med korresponderende vinklede skuldre og/eller vinklede overflater i koblingslegemet i en svalehale-sammenmontering. Implosjon av tetningen 200 inn i mottakskammeret i koblingen blir derved hindret under undertrykks-hendelser - dvs. når trykket inne i mottakskammeret er mindre enn omgivelsestrykket (som kan forekomme ved uttrekking av hannsonden fra mottakskammeret).

[0056] Hver av endene av den ringformede tetning 200 har et ringformet spor 206 åpen mot en endeoverflate av tetningen 200. Hydraulikkfluid under trykk kan komme inn i det ene eller begge sporene 206, 206' gjennom den åpne ende av sporet. Ettersom det distale parti av tetningen 200 hovedsakelig er ved omgivelsestrykk (typisk et lavere trykk enn det som er i hydraulikkfluidet), etableres en trykkdifferanse som utøver en utover-rettet, radial kraft på den tettende overflate 207. Denne kraft virker til å øke den tettende effektivitet av tetningen 200 mot legemet av koblingsorganet som den er installert i ved øking av trykket på den tettende overflate 207. Tettende fremspring 205 kan virke som et "integrert hengsel" eller bøyeopplagring. I hunn-koblingsorganer som har en tetningspatron, virker den utover-rettede, radiale kraft til å øke den tettende effektivitet av tetningen 200 mot tetningspatronen. I hunn-koblingsorganer som ikke har en tetningsholder eller tetningspatron (så som det som er illustrert på fig.

1), virker den utover-rettede radiale kraft til å øke den tettende effektivitet av tetningen 200 direkte mot legemet av hunn-koblingsorganet.

[0057] I undertrykks-situasjoner - dvs. hvor trykket inne i mottakskammeret i hunnkoblingsorganet er lavere enn omgivelsestrykket, som ofte forekommer under uttrekking av sonden, danner trykkdifferansen mellom hulrommet 204 og hulrommet 206 en utover-rettet, radial kraft mot den distale trykkaktiverte tettende overflate 207, hvilket øker den tettende effektivitet. Som vist på tegningsfigurene, de tettende fremspring 205 kan rage litt ut fra den ytre overflate 202 av tetningen 200, slik at tetningene forbelastes når de installeres i legemet eller tetningspatronen av et hunn-koblingsorgan. Angitt på en annen måte, den utvendige diameter av tetningen 200 kan være noe større ved tettende overflater 207 enn ved overflaten 202.

[0058] Symmetrien av tetningen 200 om sin midtlinje tillater at den installeres i et hunn-koblingsorgan, så som de som er illustrert på fig.1, 3A og 3B, uten hensyn til sin orientering. Disse trekk reduserer muligheten for feilaktig sammenstilling av koblingen. Et parti av legemet av hunn-koblingsorganet er vist med stiplede linjer på fig.4.

[0059] En alternativ konfigurasjon av tetningen 200 er vist på fig.4A. Enden av tetningslegemet har et ytre, flatt parti 300 i umiddelbar nærhet av et indre, vinklet parti 303, for å passe til et korresponderende konfigurert hunn-koblingsorgan legeme eller -tetningspatron (vist med stiplede linjer). Dette gir en litt forskjellig form av det tettende fremspring 305 og det ringformede spor 310.

[0060] En tredje utførelse av en trykkaktivert sondetetning i henhold til oppfinnelsen er vist på fig.5. En sondetetning 500 har som særtrekk den samme type av trykkaktiverte tetningselementer på sin utvendige overflate 502 som sondetetningen 200 vist på fig.4. Hver av endene av den ringformede tetning 500 har nemlig et ringformet spor 506 åpent mot en endeoverflate av tetningen 500. Hydraulikkfluid under trykk kan komme inn i det ene eller begge sporene 506, 506' gjennom den åpne ende av sporet. Ettersom det distale parti av tetningen 500 hovedsakelig er ved omgivelsestrykk (typisk et lavere trykk enn det som er i hydraulikkfluidet), etableres en trykkdifferanse som utøver en utover-rettet, radial kraft på den tettende overflate 507. Denne kraft virker til å øke den tettende effektivitet av tetningen 500 mot legemet av koblingsorganet som den er installert i ved økning av trykket på den tettende overflate 507. Tettende fremspring 505 kan virke som et "integrert hengsel" eller bøyeopplagring. I hunn-koblingsorganer som har en tetningspatron, virker den utover-rettede, radiale kraft til å øke den tettende effektivitet av tetningen 500 mot tetningspatronen. I hunn-koblingsorganer som ikke har en tetningsholder eller tetningspatron (så som illustrert på fig.1), virker den utover-rettede radiale kraft til å øke den tettende effektivitet av tetningen 500 direkte mot legemet av hunn-koblingsorganet.

[0061] I undertrykks-situasjoner - dvs. hvor trykket inne i mottakskammeret i hunnkoblingsorganet er lavere enn omgivelsestrykket, som ofte forekommer under uttrekking av sonden, danner trykkdifferansen mellom hulrommet 506 og det ved overflaten 502 en utover-rettet, radial kraft mot den distale trykkaktiverte tettende overflate 507, hvilket øker den tettende effektivitet. Som vist på tegningsfigurene, de tettende fremspring 505 kan rage litt ut fra den ytre overflate 502 av tetningen 500, slik at tetningene er forbelastet når de er installert i legemet eller tetningspatronen av et hunn-koblingsorgan. Angitt på en annen måte, den utvendige diameter av tetningen 500 kan være noe større ved de tettende overflater 507 enn ved overflaten 502.

[0062] De trykkaktiverte tetninger på den indre overflate av sondetetningen 500 er dannet av generelt L-formede spor 508 og 508' i den indre vegg 501. Sporene 508 avgrenser tettende fremspring (eller "lepper") 509 og 509' sammen med fluidhulrom 510 og 510'. Den indre vegg 501 kan ha et krumt parti 512 mellom rette partier 513 og 513'. De tettende fremspring 509 kan rage litt ut fra den indre vegg 501, for å tilveiebringe en forbelastning av tetningene når sondeelementet av et hann-koblingsorgan settes inn. Angitt på en annen måte, den innvendige diameter av sondetetningen 500 kan være litt mindre ved den tettende overflate 511 enn ved det flate parti 513. Som det vil forstås av de som har fagkunnskap innen teknikken, hvis fluidtrykk i kammeret 510 (eller 510') overstiger det som er ved overflaten 512, vil det tettende fremspring 509 (eller 509') bli presset i en innoverrettet, radial retning, hvilket øker den tettende effektivitet av den tettende overflate 511 (eller 511') mot sonden av et hann-koblingsorgan innsatt i hunn-koblingsorganet som holder sondetetningen 500.

[0063] Figur 6 viser en fjerde utførelse av oppfinnelsen som er en variasjon av den tredje utførelse (illustrert på fig.5). Sondetetningen 600 har de samme trykkaktiverte tetninger som sondetetningen vist på fig.5. Sondetetningen 600 har imidlertid et ytterligere radialt tettende fremspring 620 ved sin midtlinje. Det tettende fremspring 620 kan generelt være trekantet i tverrsnitt med en topp 625 ragende inn i det sentrale hulrom. Det tettende fremspring 620 kan hjelpe til med å innrette sondeorganet av et korresponderende hann-koblingsorgan under innsetting.

[0064] En femte utførelse av oppfinnelsen er vist på fig.7A og 7B. En sondetetning 700 har den samme type av trykkaktiverte tettende elementer på sin ytre overflate som beskrevet ovenfor ved henvisning til sondetetningene 200, 500 og 600.

Spesifikt, hver av endene av den ringformede tetning 700 har et ringformet spor 706 åpent mot en endeoverflate av tetningen 700. Hydraulikkfluid under trykk kan komme inn i det ene eller begge sporene 706, 706' gjennom den åpne ende av sporet. Ettersom det distale parti av tetningen 700 hovedsakelig er ved omgivelsestrykk (typisk et lavere trykk enn i hydraulikkfluidet), etableres en trykkdifferanse som utøver en utover-rettet, radial kraft på den tettende overflate 707. Denne kraft virker til å øke den tettende effektivitet av tetningen 700 mot legemet av koblingsorganet som den er installert i ved økning av trykket på den tettende overflate 707. Tettende fremspring 705 kan virke som et "integrert hengsel" eller bøyeopplagring. I hunn-koblingsorganer som har en tetningspatron, virker den utover-rettede, radiale kraft til å øke den tettende effektivitet av tetningen 700 mot tetningspatronen. I hunn-koblingsorganer som ikke har en tetningsholder eller tetningspatron (så som illustrert på fig.1), virker den utoverrettede radiale kraft til å øke den tettende effektivitet av tetningen 700 direkte mot legemet av hunn-koblingsorganet.

[0065] I undertrykks-situasjoner - dvs. hvor trykket inne i mottakskammeret i hunnkoblingsorganet er lavere enn omgivelsestrykket, som ofte forekommer under uttrekking av sonden, danner trykkdifferansen mellom hulrommet 706 og overflaten 702 en utover-rettet, radial kraft mot den trykkaktiverte tettende overflate 707, hvilket øker den tettende effektivitet. Som vist på tegningsfigurene, tettende fremspring 705 kan rage litt ut fra den ytre overflate 702 av tetningen 700, slik at tetningene forbelastes når de installeres i legemet eller tetningspatronen av et hunn-koblingsorgan. Angitt på en annen måte, den utvendige diameter av tetningen 700 kan være noe større ved tettende overflate 707 enn ved overflaten 702.

[0066] Sondetetningen 700 har som særtrekk en flerhet av trykkaktiverte tetninger på sin indre overflate. Disse trykkaktiverte tetninger er dannet av ytre vinklede spor 730 og 730' og indre vinklede spor 740 og 740' i den indre vegg 701 av tetningen 700. Sondetetningen 700 kan være symmetrisk om sin midtlinje, hvilket forebygger "omvendt" installasjon i et hunn-koblingsorgan. Sporene 730 og 740 danner tettende lepper 732 og 742.

[0067] Som det vil forstås av de som har fagkunnskap innen teknikken, når fluidtrykk inne i sporene 730 og/eller 740 overstiger fluidtrykket ved overflaten 701', vil de tettende lepper 732, henholdsvis 742, bli presset i en indre radial retning, hvilket øker deres tettende effektivitet. Omvendt, når fluidtrykk inne i sporene 730' og/eller 740' overstiger fluidtrykket ved overflaten 701, vil de tettende lepper 732', henholdsvis 742', bli presset i en indre radial retning, hvilket øker deres tettende effektivitet. På denne måte tilveiebringes en trykkaktivert tetning både under betingelser med "overtrykk" og "undertrykk" - dvs. både under koblet operasjon av koblingen (når hydraulikkfluidtrykk overstiger omgivelsestrykket) og under sondeuttrekking eller tap av hydraulisk trykk (når omgivelsestrykket i det omgivende sjøvann overstiger trykket ved den indre ende av mottakskammeret).

[0068] På grunn av flerheten av trykkaktiverte tetninger på den indre overflate av tetningen 700, kan det være ønskelig å forsyne legemet av tetningen 700 med en noe større aksial dimensjon enn for tetningene 30, 200, 500 og 600 beskrevet ovenfor. En større aksial dimensjon vil imidlertid nødvendiggjøre et hunn-koblingsorgan med forskjellige dimensjoner. Et slikt koblingsorgan er vist på fig.7B, som koblingsorgan 710. Koblingen 710 er av den samme generelle design som vist på fig. 1. I koblingen 710 er imidlertid avstanden mellom den vinklede skulder 24 og den vinklede overflate 22 økt for å innpasse den lengre lengde av den trykkaktiverte sondetetning 700.

[0069] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet i detalj med henvisning til visse foretrukne utførelser, finnes det variasjoner og modifikasjoner innenfor oppfinnelsens omfang som beskrevet og angitt i de følgende krav.

Claims

PATENTKRAV

1. Sondetetning (200) for et hydraulisk hunnkoblingsorgan (10) som omfatter: et generelt ringformet legeme med en første ende, en andre ende, en langsgående akse, en generelt sylindrisk ytre overflate og en generelt sylindrisk indre overflate som strekker seg generelt i retning av den langsgående aksen; et første ringformet kammer (210) innenfor det ringformede legemet mellom den indre overflaten og den ytre overflaten, idet kammeret har en indre vegg (201) som strekker seg generelt i retningen av lengdeaksen til det ringformede legemet og en ytre vegg som strekker seg generelt i retning av den langsgående aksen til det ringformede legemet;

en første fluidpassasje som forbinder det ringformede kammeret sammen med den indre overflaten; og

et ringformet spor (206) i minst én ende av det ringformede legemet i nærheten av en radialt utover-rettet tettende overflate (207) på enden av det ringformede legemet.

2. Sondetetning ifølge krav 1, videre omfattende et andre ringformet kammer (210’) innenfor det ringformede legemet mellom den indre overflaten og den ytre overflaten, kammeret har en indre vegg (201) som strekker seg generelt i retning av den langsgående aksen til det ringformede legemet, og en ytre vegg som strekker seg generelt i retning av den langsgående aksen til det ringformede legemet, det andre ringformede kammeret er i fluidforbindelse med fluidpassasjen.

3. Sondetetning ifølge krav 2, omfattende en radialt utover-rettet tettende overflate ved hver ende av det ringformede legemet og et ringformet spor i hver ende av det ringformede legemet, slik at sondetetningen er symmetrisk om sin midtlinje.

4. Sondetetning ifølge krav 1, hvor den ytre diameteren til sondetetningen er større ved enden av det ringformede legemet med det ringformede sporet enn ved midten av det ringformede legemet.

5. Sondetetning ifølge krav 1, hvor minst en del av overflaten av den første enden og i det minste en del av overflaten av den andre enden er arrangert med tilsvarende spisse vinkler i forhold til lengdeaksen av det generelt ringformede legemet slik at den aksiale dimensjonen av sondetetningen er større ved den ytre overflaten enn dens aksiale dimensjonen ved dens indre overflate.

6. Sondetetning ifølge krav 1, hvor det ringformede legemet omfatter en elastomer.

7. Sondetetning ifølge krav 1, hvor det ringformede legemet er fremstilt av et materiale valgt fra gruppen bestående av: polyetereterketon (PEEK); acetal harpiks; polytetrafluoretylen (PTFE); glassfylt PTFE; og, PEEK-fylt PTFE.

8. Sondetetning ifølge krav 1, hvor det ringformede legemet består av en konstruksjonsplast.

9. Sondetetning ifølge krav 1, hvor det ringformede kammeret sammen med fluidkanalen generelt har et L-formet tverrsnitt og definerer et aksialt fremspring som kan bli presset i en innover radial retning ved hjelp av fluidtrykk inne i det ringformede kammeret.

10. Sondetetning ifølge krav 2, hvor hvert ringformede kammer sammen med sin tilhørende fluidkanal har et generelt L-formet tverrsnitt og definerer et aksialt fremspring som kan bli presset i en innover radial retning, ved hjelp av fluidtrykk inne i et ringformet kammer, sondetetningen er symmetrisk om sin midtlinje.

11. Sondetetning ifølge krav 10, videre omfattende minst ett tettende fremspring (209) på den indre overflaten av sondetetningen.

12. Sondetetning ifølge krav 11, hvor det tettende fremspringet er på midtlinjen av tetningen.

13. Hydraulisk hunn-koblingsorgan (10) som omfatter:

et generelt sylindrisk legeme med en sentral aksial boring (12);

en skulder (24) inne i den sentrale aksiale boring anordnet i en spiss vinkel i forhold til den langsgående aksen av det generelt sylindriske legemet; og, en sondetetning (200) ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 12 i den sentrale aksiale boringen.

14. Hydraulisk kobling omfattende et hannkoblingsorgan og et hunnkoblingsorgan ifølge krav 13, det hydrauliske hunnkoblingsorganet er konfigurert slik at fluid, under trykk, som går inn i ringkammeret via fluidpassasjen vil utøve en innoverrettet radial kraft på den indre veggen av det andre ringformede kammeret som øker den tettende effektivitet av den indre overflaten til sonden til hannkoblingsorganet når denne kobles til hunnkoblingsorganet og fluid, under trykk, som kommer inn i det ringformede sporet vil utøve en utover-rettet radial kraft som øker den tettende effektiviteten til den ytre overflaten av sondetetningen til legemet av hunnkoblingsorganet.