NO872948L

NO872948L -

Info

Publication number: NO872948L
Application number: NO872948A
Authority: NO
Inventors: Benton Frederick Baugh
Original assignee: Mobil Oil Corp
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1989-02-06
Also published as: NO872948D0; GB8717136D0; GB2207724A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tetning for samleledning-forbindelser, og angår nærmere bestemt en U-skåltetning som aktiveres ved ekspansjon for å gi en høytrykkstetning ved en forbindelse mellom to samleledning-seksjoner. The present invention relates to a seal for header connections, and specifically relates to a U-bowl seal which is activated by expansion to provide a high-pressure seal at a connection between two header sections.

Et viktig moment ved produksjon av fluid-hydrokarboner fra marine avsetninger ligger i å tilveiebringe et fluid-kommunika-sjonssystem fra havbunnen til overflaten etter at produksjon er etablert. Et slikt system, som vanligvis benevnes et produksjon-stigerør, omfatter vanligvis flere rørledninger gjennom hvilke ulike fluider transporteres til og fra overflaten og omfatter særskilte olje- og gassproduksjonsledninger, hydrauliske styre-ledninger o.l. An important point in the production of fluid hydrocarbons from marine deposits lies in providing a fluid communication system from the seabed to the surface after production has been established. Such a system, which is usually referred to as a production riser, usually comprises several pipelines through which various fluids are transported to and from the surface and includes separate oil and gas production lines, hydraulic control lines, etc.

Ved montering av et typisk produksjons-stigerørsystem plasseres først et fundament på havbunnen og neddykkete samleledninger kompletteres fra undersjøiske produksjonsenheter, f.eks. enkeltbrønner, produksjons-grenrør, etc, til enkelt-koplingshoder på fundamentet. Stigerøret blir så nedsenket fra overflaten og samle-rørledninger, som bæres av stigerøret, forbindes med sine respektive koplingshoder på fundamentet for å danne enkelt-samleledninger til overflaten. På grunn av vanndybdene som slike stigerør normalt monteres i, er det upraktisk å benytte dykkere for å utføre de nødvendige koplinger ved eller nær havbunnen. Følgelig må disse koplinger kunne opprettes og løsgjøres på avstand. When installing a typical production riser system, a foundation is first placed on the seabed and submerged headers are completed from subsea production units, e.g. single wells, production manifolds, etc., to single connection heads on the foundation. The riser is then sunk from the surface and headers, carried by the riser, are connected to their respective headers on the foundation to form single headers to the surface. Due to the water depths in which such risers are normally installed, it is impractical to use divers to make the necessary connections at or near the seabed. Consequently, these connections must be able to be established and released from a distance.

Videre, ettersom disse samleledninger normalt bærer hydro-karbon-fluider, tidvis ved meget høye trykk, er det vesentlig at fjern-koplingene mellom samleledningene blir tilfredsstillende avtettet slik at de ikke lekker under drift. Dette krever en tetningsanordning som kan bæres av en fjern-kopling på samleledningen som aktiveres når forbindelsen opprettes mellom samleledning-seks joner for å danne en meget pålitelig mellomliggende tetning. De fleste kjente tetninger for slike forbindelser er basert på sammentrykning for å bevirke den ønskede tetningsvirk-ning og selv om mange slike tetninger har vist seg tilfredsstillende, er der fortsatt behov for en tetning som bedre kan leve opp til de rigorøse krav til forlenget bruk i slikt miljø. Furthermore, as these collecting lines normally carry hydrocarbon fluids, sometimes at very high pressures, it is essential that the remote connections between the collecting lines are satisfactorily sealed so that they do not leak during operation. This requires a sealing device which can be carried by a remote link on the busbar which is activated when the connection is made between the busbar six ions to form a very reliable intermediate seal. Most known seals for such connections are based on compression to produce the desired sealing effect and although many such seals have proven satisfactory, there is still a need for a seal that can better meet the rigorous requirements for extended use in such environment.

Følgelig tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en tetningsanordning for tetning av en forbindelse mellom et muffe element på en første samleledning og et tappelement på en andre samleledning, hvilken tetningsanordning omfatter en ringformet metalltetning som er innrettet til å plasseres rundt tappelementet og i muffeelementet og har et ringformet spor i og rundt sin øvre overflate for derved å danne en tetning som har en hoveddel og to ben som danner en tetning som har et U-formet tverrsnitt hvor de indre partier av benenes øvre overflater avsmalner innad og nedad i en vinkel, og en adapter-belastningsring som har et neseparti innrettet til å passe forskyvbart og tettsittende i det ringformete spor med nesepartiets nedre ende nesten i berøring med tetningshoveddelen i sporet hvor de øvre, ytre overflater av ekspanderings-belastningsringens neseparti avsmalner oppad og utad med stort sett samme vinkel som vinkelen til benenes øvre overflater hvorved de avsmalnende overflater sammenpasser med hverandre når nesepartiet er i sporet hvorved bevegelse av ekspanderingsringen inn i sporet ekspanderer ett av benene utad mot muffeelementet og det andre ben innad mot tappelementet og bunnen av nesepartiet berører hoveddelen for plastisk å deformere tetningen mellom tapp- og muffeelementene. Accordingly, the present invention provides a sealing device for sealing a connection between a sleeve element on a first header and a tap element on a second header, which sealing device comprises an annular metal seal which is arranged to be placed around the tap element and in the sleeve element and has an annular groove in and around its upper surface to thereby form a seal having a main body and two legs forming a seal having a U-shaped cross-section where the inner portions of the upper surfaces of the legs taper inwards and downwards at an angle, and an adapter load ring having a nose portion arranged to fit displaceably and snugly in the annular groove with the lower end of the nose portion almost in contact with the main sealing portion in the groove where the upper, outer surfaces of the expander-loading ring nose portion taper upward and outward at substantially the same angle as the angle of the legs upper surfaces whereby the tapering surfaces match see each other when the nose part is in the groove whereby movement of the expanding ring into the groove expands one of the legs outwards towards the socket element and the other leg inwards towards the pin element and the bottom of the nose part touches the main part to plastically deform the seal between the pin and socket elements.

Den virkelige konstruksjon, operasjon, og de klare fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bedre forstås ved henvisning til tegningen hvor like henvisningstall angir like deler r>g hvor: Figur 1 er et snitt gjennom et typisk marint stigerørfunda-ment og samleledning-kopling hvor foreliggende oppfinnelse kan være innbefattet, Figur 2A er et snitt gjennom samleledning-koplingen på figur 1 i en åpen eller ulåst posisjon, Figur 2B er et snitt gjennom samlelednings-koplingen på figur 2A i en lukket eller låst posisjon. Figur 3 er et utspredt snitt gjennom metall-U-skåltetningen og ekspanderingsbelastningsringen ifølge foreliggende oppfinnelse, og Figur 4 er et partialt, snitt gjennom ekspanderingsbelastningsringen og metalltetningen på figur 3 i en sammensatt men uaktivert posisjon. The real construction, operation, and the clear advantages of the present invention will be better understood by reference to the drawing where like reference numbers indicate like parts r>g where: Figure 1 is a section through a typical marine riser foundation and header connection where the present invention may be included, Figure 2A is a section through the header connector of Figure 1 in an open or unlocked position, Figure 2B is a section through the header connector of Figure 2A in a closed or locked position. Figure 3 is an expanded section through the metal U-cup seal and expansion load ring according to the present invention, and Figure 4 is a partial section through the expansion load ring and metal seal of Figure 3 in an assembled but unactivated position.

For bedre å forstå fordelene med foreliggende oppfinnelse skal en kort beskrivelse av et typisk miljø hvor tetningsanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse trolig vil finne betydelig anvendelse først bli gitt. Idet det henvises nærmere til tegningene viser figur 1 et marint stigerørfundament 15 som på forhånd er anordnet på en sjøbunn 16. Som vist består fundamentet 15 av en plate 22 med en dor 23 som er begravet i bunnen 16 og strekker seg oppad gjennom platen 22 og er innrettet til å oppta en hydraulisk kopling 24 som er opplagret på nedre ende av en stigerør-kjerneledning 25 for å feste stigerørkjernen til fundamentet 15. Som det vil forstås strekker stigerørkjernen 25 seg oppad mot overflaten og bærer et antall perifere eller første rundtløpende samleledninger 21 (hvorav bare én er vist) ved hjelp av innbyrdes adskilte føringer e.l. (ikke vist). En omvendt, kjegleformet dekkplate 26 er festet til doren 23 og strekker seg ut over et antall koplingshoder 27 (hvorav bare ett er vist) på platen 22. Hvert koplingshode 27 er innrettet til å kompletteres til en undervannsproduksjon- eller andre samleledning (ikke vist) som fører til en undervanns produksjonskilde eller til et undervannsstyre- eller eventuelt tilførselssystem. En orientert, omvendt trakt 28 rager ned fra koplingen 24 for samvirkning med dekkplaten 26 når stigerøret er montert på fundamentet 15 og stolper 29 på platen 22 samvirker med føringer 30 på trakten 28 til hjelp ved den avsluttende orientering. Samleledning-føringer 31 og åpninger 32 i henholdsvis trakten 28 og dekkplater 26 er vertikalt innrettet på linje slik at periferi-samleledningen 21 kan føres ned gjennom disse og forbindes med hodet 27 på platen 22 ved hjelp av en samleledning-forbindelse 33 i hvilken tetningsanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er montert. For ytterligere detaljer ved fundamentet 15 og stigerør-koplingsan-ordningen vist i figur 1 og dennes funksjon, se US patent 4.673.313. In order to better understand the advantages of the present invention, a brief description of a typical environment in which the sealing device according to the present invention will probably find significant application must first be given. Referring more closely to the drawings, figure 1 shows a marine riser foundation 15 which is previously arranged on a seabed 16. As shown, the foundation 15 consists of a plate 22 with a mandrel 23 which is buried in the bottom 16 and extends upwards through the plate 22 and is adapted to receive a hydraulic coupling 24 which is supported on the lower end of a riser core conduit 25 to secure the riser core to the foundation 15. As will be understood, the riser core 25 extends upwardly toward the surface and carries a number of peripheral or first circumferential headers 21 (of which only one is shown) by means of mutually separated guides etc. (not shown). An inverted cone-shaped cover plate 26 is attached to the mandrel 23 and extends over a number of coupling heads 27 (only one of which is shown) on the plate 22. Each coupling head 27 is adapted to be completed to a subsea production or other gathering line (not shown). which leads to an underwater production source or to an underwater control or possibly supply system. An oriented, inverted funnel 28 projects down from the coupling 24 for engagement with the cover plate 26 when the riser is mounted on the foundation 15 and posts 29 on the plate 22 interact with guides 30 on the funnel 28 to aid in the final orientation. Collecting line guides 31 and openings 32 in respectively the funnel 28 and cover plates 26 are vertically aligned so that the peripheral collecting line 21 can be led down through these and connected to the head 27 of the plate 22 by means of a collecting line connection 33 in which the sealing device according to present invention is mounted. For further details of the foundation 15 and the riser coupling arrangement shown in figure 1 and its function, see US patent 4,673,313.

Det skal forstås at forbindelsen mellom samleledningen 21 og koplingshodet 27 må være tett forseglet for å hindre lekkasje mellom disse deler når strømning påbegynnes. For å oppnå dette må samleledning-koplingen 33 omfatte en tetningsanordning som vil gi en pålitelig fluidtett tetning mellom koplingen og hodet 27 når koplingen 33 er opprettet. It should be understood that the connection between the collecting line 21 and the coupling head 27 must be tightly sealed to prevent leakage between these parts when flow is started. To achieve this, the header connection 33 must comprise a sealing device which will provide a reliable fluid-tight seal between the connection and the head 27 when the connection 33 is created.

I figur 2A og 2B er en typisk samleledning-kopling 33 som innbefatter tetningsanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse vist og består av et muffeelement 34 og tappelement 35 med en gjennomgående boring 35a. Tappelementet 35 utgjør en del av koplingshodet 27 på fundamentet 15. Muffeelementet 34 består av et hult hus 36 som er innrettet til å festes til nedre ende av en første samleledning 21. I husets 36 boring 36a er der plassert en låsering 37 som er laget av fjærstål e.l. Ringen 37 har en innebygget spenning som spenner den mot en ekspandert eller åpen stilling som vist i figur 2A, men er delt på ett sted slik at den kan sammentrykkes til en låst eller lukket stilling (figur 2B) slik det skal ytterligere forklares nedenfor. Låseringen 37 har et antall knaster 38 som samvirker med et antall ringformete spor 39 i tappelementet 35 når ringen 37 føres til en låst stilling. In Figures 2A and 2B, a typical bus connection 33 which includes the sealing device according to the present invention is shown and consists of a sleeve element 34 and tap element 35 with a through bore 35a. The spigot element 35 forms part of the coupling head 27 on the foundation 15. The sleeve element 34 consists of a hollow housing 36 which is arranged to be attached to the lower end of a first collecting line 21. In the housing 36 bore 36a there is placed a lock ring 37 which is made of spring steel etc. The ring 37 has a built-in tension that tension it towards an expanded or open position as shown in Figure 2A, but is split in one place so that it can be compressed to a locked or closed position (Figure 2B) as will be further explained below. The locking ring 37 has a number of lugs 38 which cooperate with a number of annular grooves 39 in the pin element 35 when the ring 37 is moved to a locked position.

I husets 36 boring 36a over låseringen 37 er der forskyvbart plassert en aktuatorhylse 50 som i sin tur har et kileparti 51 som er innrettet til å samvirke med ringens 37 ytre overflate for å bevege ringen 37 innad når hylsen 50 beveges nedad. Hylsen 50 er ved sin øvre ende gjenget til en spennhylse-hoveddel 52. Spennhylse-hoveddelens øvre parti er ved sagsnitt delt i enkelt-spennstykker 53 som i sin tur har en innebygget spenning som spenner den utad, men har tilstrekkelig bøyelighet til å tillate innadbevegelse mot boringens 36a lengdeakse. Hvert spennstykke 53 har en sperreskulder 54 ved sin øvre ytre periferi som samvirker med et ringformet sperrespor 55 i huset 36 fer å holde aktuatorhylsen 50 i dens åpne eller oppadvendte stilling inntil koplingen 33 skal ansettes og låses. Hvert spennstykke 53 har også palskuldre 56 på sin ytre periferi og gir avstand under sperreskulderen 55, idet nevnte palskuldre 56 er innrettet til å samvirke med én av et antall ringformete palspor 57 som er utformet i husets 36 boring 36a for et formål som er beskrevet nedenfor. In the housing 36 bore 36a above the locking ring 37 there is displaceably placed an actuator sleeve 50 which in turn has a wedge part 51 which is designed to cooperate with the outer surface of the ring 37 to move the ring 37 inwards when the sleeve 50 is moved downwards. The sleeve 50 is threaded at its upper end into a clamping sleeve main part 52. The upper part of the clamping sleeve main part is divided by sawing into individual clamping pieces 53, which in turn have a built-in tension that tightens it outwards, but has sufficient flexibility to allow inward movement against the bore's 36a longitudinal axis. Each clamping piece 53 has a locking shoulder 54 at its upper outer periphery which cooperates with an annular locking groove 55 in the housing 36 to hold the actuator sleeve 50 in its open or upward position until the coupling 33 is to be engaged and locked. Each clamping piece 53 also has pawl shoulders 56 on its outer periphery and provides a distance below the locking shoulder 55, said pawl shoulders 56 being arranged to cooperate with one of a number of annular pawl grooves 57 which are formed in the housing 36 bore 36a for a purpose which is described below .

Hvert spennstykke 53 har også en indre, nedad- og innad-skrånende utløsningsflate 58 for inngrep med en oppad- og utad-skrånende flate 62 på en skiftehylse 60 for å frigjøre palskul-deren 56 fra sporene 57 når hylsen 60 beveges oppad i forhold til spennhylse-hoveddelen 52 under frigjøring av koplingen 33. En manipulatormutter 41 er innskrudd i nedre ende av muffeelementet 34 og bærer en tetningsanordning 70 i ringformet spor 42 i sin øvre overflate. Each clamping piece 53 also has an inner, downwardly and inwardly sloping release surface 58 for engagement with an upwardly and outwardly sloping surface 62 on a shift sleeve 60 to release the pawl shoulder 56 from the grooves 57 when the sleeve 60 is moved upwards relative to the collet main part 52 while releasing the coupling 33. A manipulator nut 41 is screwed into the lower end of the sleeve element 34 and carries a sealing device 70 in an annular groove 42 in its upper surface.

For å opprette koplingen 33 plasseres et fjernbart verktøy (ikke vist) i muffeelementets 34 boring og fluidtrykk innføres i denne for å bevege aktuatorhylsen 50 nedad til kam-sperreskuld-rene 54 på spennstykkene 53 ut av sporene 57. Derved kan kilen 51 beveges nedad for å tvinge låseringen 37 innad til inngrep med knastene 38 i sporene 39 på tappelementet 35. Når spennstykkene 53 beveger seg nedad kommer palskuldrene 56 i inngrep med palsporene for å låse aktuatorhylsen 50 i dens nederste stilling. Detaljene ved koplingen 33 og dennes virkemåte som hittil beskrevet er i hovedtrekkene de samme som utførlig beskrevet i US patent 4.661.016. Det eneste unntak ligger i foreliggende tetningsanordning 70 som nå skal forklares nærmere. To create the coupling 33, a removable tool (not shown) is placed in the bore of the sleeve element 34 and fluid pressure is introduced into this to move the actuator sleeve 50 downwards to the cam locking shoulders 54 on the clamping pieces 53 out of the grooves 57. Thereby the wedge 51 can be moved downwards for to force the locking ring 37 inwards to engage with the cams 38 in the grooves 39 on the pin element 35. When the clamping pieces 53 move downwards, the pawl shoulders 56 engage with the pawl grooves to lock the actuator sleeve 50 in its lowest position. The details of the coupling 33 and its mode of operation as described so far are essentially the same as described in detail in US patent 4,661,016. The only exception lies in the present sealing device 70, which will now be explained in more detail.

Tetningsanordningen 70 ifølge foreliggende oppfinnelse består av en ringformet U-skåltetning 72 av metall og en ekspansjons-belastningsring 71. U-skåltetningen 72 består av en forholdsvis bløt metallring 75, f.eks. 316 syrefast stål, 160 BHT (Brinell hardhetstall) maksimum, med en innerdiameter noe større, men i det vesentlige lik den utvendige diameter av rørelementet som skal avtettes, f.eks. tappelementet 35. Et ringformet spor 76 er utformet i og rundt ringens 75 øvre overflate og strekker seg innad til en dybde omtrent lik det halve av ringens 75 totale lengde for derved å frembringe en U-fermet tverrsnittsform med en bunn 77 og to "ben" 78. Begge benenes 78 øvre overflater 79 avsmalner innad og nedad med en vinkel alfa, f.eks. 30°. Fortrinnsvis er et ringformet spor 80 anordnet i ringens 75 yttervegg for å danne en ytterleppe 81 og ringens 75 innervegg er maskinert for å danne en innerleppe 82 på denne. Et enkelt, smalt, radialt spor 83 (prikkete linjer i figur 3) er anordnet i ringens 75 nedre overflate av årsaker som skal forklares senere. The sealing device 70 according to the present invention consists of an annular U-shell seal 72 of metal and an expansion-loading ring 71. The U-shell seal 72 consists of a relatively soft metal ring 75, e.g. 316 acid-resistant steel, 160 BHT (Brinell hardness number) maximum, with an inner diameter somewhat larger, but essentially equal to the outer diameter of the pipe element to be sealed, e.g. the pin element 35. An annular groove 76 is formed in and around the upper surface of the ring 75 and extends inwards to a depth approximately equal to half the total length of the ring 75 to thereby produce a U-shaped cross-sectional shape with a bottom 77 and two "legs" 78. The upper surfaces 79 of both legs 78 taper inwards and downwards at an angle alpha, e.g. 30°. Preferably, an annular groove 80 is arranged in the outer wall of the ring 75 to form an outer lip 81 and the inner wall of the ring 75 is machined to form an inner lip 82 thereon. A single, narrow, radial groove 83 (dotted lines in Figure 3) is provided in the lower surface of the ring 75 for reasons to be explained later.

Ekspansjonsringen 71 består av en metallring 84 som har et enhetlig neseparti 85, mellomliggende avtrappet parti 86, og et øvre parti 87. Både inner- og ytterveggene 88 til ringen 84 avsmalner oppad og utad mellom nesepartiet 85 og mellompartiet 86 med samme vinkel alfa som U-skåltetningens 72 overflater 79. Bredden av nesepartiet 85 er bare noe mindre enn bredden av sporet 76 i ringen 75, slik at den kan forskyves tettsittende i sporet. En enkelt, radial kanal 89 er utformet gjennom mellompartiet 86 og står i forbindelse med den vertikale kanal 90 gjennom nesepartiet 85 av en grunn som forklares senere. Et enkelt radialt spor 91 er utformet tvers over nesepartiets 85 nedre overflate og kommuniserer med den vertikale kanal 90. The expansion ring 71 consists of a metal ring 84 which has a uniform nose part 85, an intermediate stepped part 86, and an upper part 87. Both the inner and outer walls 88 of the ring 84 taper upwards and outwards between the nose part 85 and the middle part 86 with the same angle alpha as U -the cup seal 72 surfaces 79. The width of the nose portion 85 is only slightly smaller than the width of the groove 76 in the ring 75, so that it can be displaced snugly in the groove. A single, radial channel 89 is formed through the middle portion 86 and communicates with the vertical channel 90 through the nose portion 85 for a reason that will be explained later. A single radial groove 91 is formed across the lower surface of the nose portion 85 and communicates with the vertical channel 90.

Som vist i figur 2A er tetningsanordningen montert i koplingen 33 med ekspansjons-belastningsringen 71 under og i berøring med låseringen 37. U-skåltetningen 72 er plassert i sporet 42 i mutteren 41 som i sin tur er innskrudd i nedre ende av muffeelementet 34. Etter montering er ekspansjons-belastningsringens 71 neseparti 85 beliggende i U-skåltetningens 72 spor 76 med ekspansjons-belastningsringens 71 avsmalnende overflater 88 hvilende på U-skåltetningens 72 avsmalnende overflater 79 (figur 4). I denne stilling er der meget liten klaring, f.eks. 0,75 mm, mellom bunnen av neseseksjonen 85 og toppen av sporet 76. As shown in figure 2A, the sealing device is mounted in the coupling 33 with the expansion-loading ring 71 below and in contact with the locking ring 37. The U-cup seal 72 is placed in the groove 42 in the nut 41 which in turn is screwed into the lower end of the sleeve element 34. After assembly, the nose part 85 of the expansion-loading ring 71 is situated in the groove 76 of the U-bowl seal 72 with the tapered surfaces 88 of the expansion-loading ring 71 resting on the tapered surfaces 79 of the U-bowl seal 72 (figure 4). In this position there is very little clearance, e.g. 0.75 mm, between the bottom of the nose section 85 and the top of the groove 76.

Som ovenfor forklart, når koplingen 33 opprettes, beveger kilen 51 seg nedad hvorunder den tvinger låseringen 37 innad og ekspansjons-belastningsringen 71 nedad. Når ringen 71 beveger seg nedad under belastning, vil overflatene 88 på ringen 71 reagere med overflatene 79 på U-skåltetningen 72 for å tvinge inner- og ytterbenene 78 utad mot henholdsvis tappelementet 35 og muffeelementet 34. Som følge av U-skåltetningens 72 konstruksjon vil ekspansjonsringens 71 nedadbevegelre, i tillegg til ekspan-sjonskreftene, også utvikle en nedadrettet trykkraft i benene 78 og mot bunnen 77 av tetningen 72 og derved bevirke plastisk deformasjon og brinelling av metalltetningen mellom tetningen og dens tilstøtende overflater. Ettersom nedadbevegelse av ekspansjonsringen 71 er begrenset, påtrykkes en meget stor belastnings-kraft ned gjennom U-skåltetningens 72 ben 78 og bunn 77, som i sin tur overfører disse krefter parallelt med samleledningens senterlinje. Dessuten, ettersom tetningen 72 deformeres plastisk når den aktiveres, vil den opprettholde sin tetningseffekt selv om forholdene søker å bevege ekspansjonsringen 71 tilbake opp fra U-skåltetningen 72. As explained above, when the coupling 33 is established, the wedge 51 moves downwards during which it forces the locking ring 37 inwards and the expansion-loading ring 71 downwards. When the ring 71 moves downward under load, the surfaces 88 of the ring 71 will react with the surfaces 79 of the U-bowl seal 72 to force the inner and outer legs 78 outwards against the pin member 35 and the socket member 34, respectively. As a result of the U-bowl seal 72's construction, the downward movement of the expansion ring 71, in addition to the expansion forces, also develop a downward compressive force in the legs 78 and against the bottom 77 of the seal 72 and thereby cause plastic deformation and brinelling of the metal seal between the seal and its adjacent surfaces. As downward movement of the expansion ring 71 is limited, a very large loading force is pressed down through the legs 78 and bottom 77 of the U-cup seal 72, which in turn transmits these forces parallel to the central line of the collector line. Also, as the seal 72 plastically deforms when activated, it will maintain its sealing effect even if conditions seek to move the expansion ring 71 back up from the U-cup seal 72.

Når ekspansjonsringen 71 beveger seg nedad inn i tetningens 72 spor 76, vil eventuelle fluider i sporet under nesepartiet 85 strømme gjennom sporet 91 og kanalene 90, 89 og strømme ut over tetningen 72 og rundt ekspansjonsringens 71 mellomparti 86. Videre virker det radiale spor 83 i tetningens 72 nedre overflate til å gi avløp for fluider som er innesluttet under tetningsringen, slik at man får fast, metallisk kontakt mellom tetningsringen 72 og manipulatormutterens 41 spor 42. When the expansion ring 71 moves downwards into the groove 76 of the seal 72, any fluids in the groove under the nose part 85 will flow through the groove 91 and the channels 90, 89 and flow out over the seal 72 and around the middle part 86 of the expansion ring 71. Furthermore, the radial groove 83 acts in the lower surface of the seal 72 to provide drainage for fluids that are enclosed under the sealing ring, so that a solid, metallic contact is made between the sealing ring 72 and the groove 42 of the manipulator nut 41.

Selv om foreliggende tetningsanordning 70 er beskrevet i forbindelse med bruk i et undervannsmiljø og som en del av kopling 33, skal det forstås at tetningsanordningen 70 kan anvendes med koplinger av konstruksjoner forskjellige fra den til koplingen 33, og kan anvendes overalt hvor det er behov for en samleledning-forbindelse lik den som er vist. Although the present sealing device 70 is described in connection with use in an underwater environment and as part of the coupling 33, it should be understood that the sealing device 70 can be used with couplings of constructions different from that of the coupling 33, and can be used wherever there is a need for a busbar connection similar to that shown.

Claims

1. Sealing device for sealing a connection between a sleeve element on a first collecting line and a plug element on a second collecting line, characterized in that it comprises: an annular metal seal adapted to be placed around the pin member and in the socket member and having an annular groove in and around its upper surface to thereby provide a seal having a bottom and two legs forming a seal having a U-shaped cross-section where the inner portions of the upper surfaces of the legs taper inwards and downwards at an angle, and an adapter load ring having a nose portion arranged to fit displaceably and snugly in the annular groove with the lower end of the nose portion nearly in contact with the bottom of the seal in the groove as the upper outer surfaces of the expansion load ring nose portion taper upward and outward with a large set the same angle as that of the upper surfaces of the legs, the tapering surfaces cooperating when the nose part is in the groove, movement of the expansion ring into the groove expands one of the legs outwards towards the sleeve element and the other leg inwards towards the pin element and the bottom of the nose part touches the bottom for plastic deformation of the seal between the pin and sleeve elements.

2. Sealing device according to claim 1, characterized in that the angle is equal to approx. 30°.

3. Sealing device according to claim 1 or 2, characterized in that the seal consists of metal.

4. Sealing device according to claim 3, characterized in that the metal is 316 acid-resistant steel, 160 BHT max.

5. Sealing device according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion ring has a radial continuous channel at a point above the nose portion and a vertical channel through the nose portion in fluid communication with the radial channel.

6. Sealing device according to claim 5, characterized in that it comprises: a radial groove in the lower surface of the expansion ring, which extends in fluid communication with the vertical channel through the nose section.

7. Coupling device for connecting busbars, characterized in that it comprises: a tapping element on one of the busbars, a sleeve element on the second bus line, which sleeve element comprises: a housing adapted to fit over the tap element, a sealing device carried by the housing and comprising: an annular metal seal having an inside diameter somewhat larger than the outside diameter of the tap element when the sleeve element is in position on the tap element, which seal has an annular groove in and around the upper surface where the seal has a bottom and two legs forming a U-shaped cross-sectional area where the inner parts of the upper surfaces of the legs taper inwards and downwards at an angle, an expansion load ring having a nose portion arranged to fit displaceably and snugly in the annular groove with the lower end of the nose portion nearly in contact with the bottom of the seal in the groove and where the upper outer surfaces of the expansion load ring nose portion taper upward and outward with a large set the same angle as the angle of the upper surfaces of the legs as the tapering surfaces interact, and means for moving the expansion ring into the groove in the seal to expand one of the legs outwardly towards the socket member and the other leg inwards towards the pin member for engagement with the bottom of the groove to plastically deform the seal between the pin and socket members.

8. Coupling according to claim 7, characterized in that the angle is equal to 30°.

9. Coupling device according to claim 7 or 8, characterized in that the depth of the groove in the seal is equal to approximately half the length of the seal.

10. A coupling device according to one of claims 7 to 9, characterized in that it comprises: a manipulator nut which is screwed into the lower end of the housing of the sleeve element and has an annular groove in its upper surface for mounting the annular metal seal therein.

11. A coupling device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the expansion load ring has a radial through channel at a point above the nose portion and a vertical channel through the nose portion in fluid communication with the radial channel.

12. Coupling device according to claim 11, characterized in that it comprises a radial groove in the lower surface of the expansion load ring in fluid communication with the vertical channel through the nose section.