NO338455B1 - Tetningsholder med trykkdrevet metaltetningselementer for undersjøiske hydrauliske koplinger - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen vedrører generelt hydrauliske koplinger, og spesifikt hydrauliske koplinger som brukes ved undersjøiske bore- og

produksjonsanvendelser. Mer bestemt involverer oppfinnelsen undersjøiske hydrauliske koplinger som har tetningsholdere som holder og opprettholder tetninger mellom koplingselementene. Den forbedrede tetningsholder ifølge den foreliggende oppfinnelse bruker trykkaktiverte metalltetninger for å forbedre fluidintegriteten i tetningsholderen og den tilknyttede hydrauliske kopling.

Undersjøiske hydrauliske koplinger er gamle innen teknikken. Koplingene består generelt av et hannelement og et hunnelement med tetninger for å tette forbindelsen mellom hann- og hunnelementene. Hunnelementet har generelt en sylindrisk hoveddel med en boring med en relativt stor diameter i en ende, og en boring med en relativt sett mindre diameter i den andre. Den lille boringen muliggjør forbindelser i hydrauliske ledninger, mens den store boringen inneholder tetningene og mottar hannpartiet på koplingen. Hannelementet inkluderer en sondeseksjon som kan settes inn i den store boringen i hunnelementet. I henhold til forskjellige utførelser av innretningen ligger tetningene enten an mot enden, eller fronten, av hannelementet, eller er i inngrep med hannelementet omkring dets utvendige omkrets. Hydraulisk fluid kan da fritt strømme gjennom hunn- og hannpartiene av koplingen, og tetninger hindrer denne strømmen i å slippe ut omkring forbindelsene i koplingen.

En tilbakeslagsventil kan valgfritt være installert i hunnelementet og også i hannelementet. Hver tilbakeslagsventil er åpen når koplingen koples sammen, hver tilbakeslagsventil stenger imidlertid når koplingen tas fra hverandre, for å hindre fluid i å lekke ut av systemet som koplingen er en del av.

GB 2358052 B beskriver en undersjøisk kopling som har en forbedret radiell forsegling tilveiebrakt av en svalehale formet mellom-tilpasning som holder og forsegler når et hannkoplingselement separeres fra et hunnkoplingselement til den undersjøiske koplingen.

Søknad med serienummer 10/285.062 innlevert 31. oktober 2002, som i fellesskap er overdratt til rettsetterfølgeren for den foreliggende søknad, benevnt «Seal Retainer for Undersea Hydraulick Coupling», som inkorporeres her ved referanse, beskriver en tetningsholder til bruk sammen med et hunnkoplingselement, hvor tetningsholderen inneholder alle tetningene for hunnkoplingen. Tetningsholderen kan lett tas ut og repareres uten skade på hunnkoplingselementet.

Under situasjoner med høyere trykk kan det være ønskelig med ytterligere tetningsintegritet for å hindre fluidlekkasje fra den hydrauliske kopling. Det som er nødvendig er derfor en tetningsholder som inneholder en metalltetning som kan trykkaktiveres for å hindre fluidlekkasje i begge retninger inne i koplingen.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedret tetningsholder for en undersjøisk hydraulisk kopling som tilveiebringer trykkaktiverte metalltetninger med høyere integritet, mens den fortsatt tilveiebringer fordelene med uttak av tetninger som en enkelt enhet sammen med tetningsholderen. Metalltetningene er utformet til inngrep både med hannsonden så vel som skuldre inne i mottakeren i hunnkoplingselementet.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet til å tilveiebringe en tetningsholder for et undersjøisk hydraulisk koplingselement, omfattende en første metalltetning integrert med tetningsholderen for å danne en trykkaktivert tetning mellom tetningsholderen og en sonde på et hannkoplingselement innført i et hunnkoplingselement som inneholder tetningsholderen; hvor en andre metalltetning er integrert med tetningsholderen for å danne en trykkaktivert tetning mellom tetningsholderen og et hydraulisk hunnkoplingselement som inneholder tetningsholderen, hvor den andre integrerte metalltetningen er en konkav metalltetning.

Foreliggende oppfinnelse er videre egnet til å tilveiebringe et undersjøisk hydraulisk hunnkoplingselement omfattende en tetningsholder som omfatter en første metalltetning integrert med tetningsholderen for å danne en trykkaktivert tetning mellom tetningsholderen og en sonde på et hannkoplingselement innført i hunnkoplingselementet, hvor en andre metalltetning er integrert med tetningsholderen for å danne en forsegling mellom tetningsholderen og en skulder til hunnkoplingselementet som inneholder tetningsholderen, hvor den andre integrerte metalltetningen er en konkav metalltetning.

De følgende tegninger danner en del av den foreliggende patentbeskrivelse, og er inkludert for ytterligere å vise visse aspekter av den foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen kan bedre forstås ved henvisning til én eller flere av disse tegningene i kombinasjon med den detaljerte beskrivelse av spesifikke utførelser som her er presentert. Fig. 1 er et snittriss av en forbedret tetningsholder ifølge den foreliggende oppfinnelse i henhold til en første utførelse. Fig. 2 er et snittriss av et hunnkoplingselement med den forbedrede tetningsholder i henhold til den første utførelse.

Som vist på fig. 1, i en første utførelse, omfatter tetningsholderen 10 et hus 21 og en tetningsbærer 30, med en sentral boring 20 som forløper derigjennom. Tetningsbæreren passer sammen med huset for å danne tetningsholderen som kan settes inn i og tas ut av et undersjøisk hydraulisk hunnkoplingselement. Tetningsholderen 10 holder og innfester én eller flere ringformede tetninger som er konfigurert til inngrep med hannkoplingselementet.

I en første utførelse er huset 21 en generelt ringformet hoveddel med en

utvendig diameter 22 som kan være gjenget for inngrep med hunnkoplingselementet. Huset har en første ende 28, en annen ende 45, en første større innvendig diameter 23, en annen mindre innvendig diameter 25 og en indre skulder 27 mellom den første og annen innvendige diameter. Huset kan også inkludere en skulder 26 med negativ eller bakoverrettet vinkel som strekker seg radialt innover fra den indre skulder 27. Hull 35 kan være inkludert i den første ende av huset, og en fastnøkkel eller et annet verktøy kan settes inn i hullene for å rotere huset 21 for å bringe det i inngrep med eller løsne det fra hunnelementet.

I den første utførelse er tetningsbæreren 30 en generelt ringformet hoveddel, idet en del av denne er i inngrep med eller passer i det minste delvis inn i huset 21. Tetningsbæreren har en første ende 39 som passer inn i huset, en annen ende 29, en første større utvendig diameter 42, en annen mindre utvendig diameter 32, en første større innvendig diameter 36, og en annen mindre innvendig diameter 34. I en utførelse kan tetningsbæreren ha en skulder 37 med negativ eller bakoverrettet vinkel mellom den første større innvendige diameter og den annen mindre innvendige diameter. Tetningsbæreren kan også inkludere en utvendig skulder 31 mellom den første større utvendige diameter og den annen mindre utvendige diameter.

I en utførelse glir den første ende av tetningsbæreren inn i den første større innvendige diameter 23 i huset. Det kan være liten eller ingen klaring mellom den annen mindre utvendige diameter og tetningsbæreren og den innvendige diameter i huset, eller det kan være en svak fast pasning. Når den første ende av tetningsbæreren er fullstendig innsatt i huset, kan den første ende 39 ligge an mot den indre avtrapping 27 i huset, og den første ende 45 av huset kan ligge an mot den utvendige skulder 31 på tetningsbæreren.

I utførelsen på fig. 1 holder tetningsholderen den tredje ringformede tetning 60 mellom skuldrene 26 og 37 med bakoverrettet vinkel som holder tetningen tilbake mot implosjon inn i den sentrale boring 20. Den tredje ringformede tetning 60 kan være en elastomerisk ring med et svalehaletverrsnitt, og kan ha en svalehalepasning mellom skuldrene med bakoverrettet vinkel. Den innvendige diameter i den tredje ringformede tetning 60 kan strekke seg videre inn i den sentrale boring enn de mindre innvendige diametere av huset eller tetningsbæreren, for å tette radialt mot hannelementet når hannelementet er i mottakskammeret. O-ringer 62 er inkludert på den utvendige omkrets av den tredje ringformede tetning for å danne en tetning mot den innvendige diameter 36 i tetningsbæreren 30.

Tetningsbæreren 30 er fortrinnsvis laget av metall. I hoveddelen av tetningsbæreren 30 er det maskineri ut en metall-leppetetning 64 som forløper rundt den innvendige omkrets. Metall-leppetetningen 64 er maskineri slik at når sonden på hannkoplingselementet settes inn i hunnkoplingselementet vil metall-leppetetningen 64 tvinges litt ut, hvilket forårsaker en presspasning eller fast pasning. Den avstand metall-leppetetningen 64 forflyttes er fortrinnsvis rundt 0,0254 mm. Trykksatt fluid vil være tilbøyelig til å forsøke å unnslippe koplingen opp langs sonden på hannelementet, eller rundt utsiden av tetningsholderen 10. Metall-leppetetningen 64 er designet til å forhindre fluidtap langs sonden. Hvis trykksatt fluid forsøker å strømme opp langs sonden, vil det først fylle hulrommet 66, hvilket etter som trykket bygges opp simpelthen vil virke slik at det øker tetningstrykket fra metall- leppetetningen 64 mot sonden. For å hindre fluidstrømning rundt tetningsholderen 10, brukes en konkav metalltetning 68 og en O-ring 70.

Fig. 2 viser tetningsholderen 10 slik den er vist på fig. 1 når den er installert i et hunnkoplingselement 72. Som det ses på fig. 2 har hunnkoplingselementet en mottaker som er avgrenset av en innvendig diameter 74 for mottak av tetningsholderen. Hunnkoplingselementet har i tillegg skuldre 76 og 78 for kontakt med enden 29 på tetningsbæreren, så vel som tetninger 68 og 70. Den konkave metalltetning 68 er maskineri slik at når enden 29 er i kontakt med skulderen 76, er benene på den konkave metalltetning 68 i trykkontakt med skulderen 78, slik at det skjer en liten forflytning av benene på tetningen 68. Forflytningen av benene på den konkave metalltetning 68 er fortrinnsvis i området 0,0254 mm. Når sonden på hannkoplingselementet settes inn vil hulrommet 80 opprettholdes. Hvis trykksatt fluid forsøker å strømme rundt tetningsholderen fra hannsonden, vil fluidet først fylle hulrommet 80, hvilket forårsaker økt trykk på den konkave metalltetning 68, hvilket ytterligere tetter mot fluidstrømmen. Omvendt, hvis fluid fra koplingens utside forsøker å komme rundt tetningsholderen og kommer forbi primærletningen 70, vil fluidet likeledes fylle hulrommet 82, hvilket forårsaker ytterligere trykk som ytterligere tetter mot fluidstrømning ved bruk av den konkave metalltetning 68. Som det vil være åpenbart for andre med kunnskap innen området kan den konkave metalltetning 68 være utformet slik at den trykkaktiveres kun fra en retning ved bruk av kun en leppetetning, som ved 64.

Som fagpersoner innen området, ikke bare kan det gjøres variasjoner med utformingene av metalltetningene, men oppfinnelsen kan brukes med kun én metalltetning, eller ytterligere metalltetningen Det bør følgelig forstås at oppfinnelsen kun er avgrenset av omfanget av de vedføyde krav.

Claims (12)

1. Tetningsholder for et undersjøisk hydraulisk koplingselement, omfattende en første metalltetning (68) integrert med tetningsholderen (10) for å danne en trykkaktivert tetning mellom tetningsholderen (10) og en sonde på et hannkoplingselement innført i et hunnkoplingselement som inneholder tetningsholderen (10);karakterisert vedat: en andre metalltetning (68) er integrert med tetningsholderen (10) for å danne en trykkaktivert tetning mellom tetningsholderen (10) og et hydraulisk hunnkoplingselement som inneholder tetningsholderen (10), hvor den andre integrerte metalltetningen (68) er en konkav metalltetning.

2. Tetningsholder som angitt i krav 1, hvor den første integrerte metalltetningen er en metall-leppetetning (64).

3. Tetningsholder som angitt i krav 1 eller 2, hvor metall-leppetetningen (64) er dimensjonert slik at den forflyttes litt når sonden på hannkoplingselementet settes inn.

4. Tetningsholder som angitt i krav 3, hvor forflytningen av metall-leppetetningen (64) er omkring 0,025 mm.

5. Tetningsholder som angitt i krav 2, hvor tetningsholderen omfatter et vesentlig ytre skall og en vesentlig indre tetningsbærer (30) omfattende et metallegeme og den første metall-leppetetningen (64) og den andre integrerte metalltetningen (68) er maskineri inn i legemet til tetningsbæreren (30).

6. Tetningsholder som angitt i krav 2, hvor metall-leppetetningen (64) er utformet til å bli trykkaktivert av fluid som omgir sonden på hannelementet.

7. Tetningsholder som angitt i et hvilket som helst foregående krav, hvor den konkave metalltetning (68) er anordnet til å bli trykkaktivert av fluid-trykk på enten den indre eller ytre del av tetningsholderen (10).

8. Undersjøisk hydraulisk hunnkoplingselement omfattende en tetningsholder (10) som omfatter en første metalltetning (68) integrert med tetningsholderen (10) for å danne en trykkaktivert tetning mellom tetningsholderen (10) og en sonde på et hannkoplingselement innført i hunnkoplingselementet, karakterisert vedat en andre metalltetning (68) er integrert med tetningsholderen (10) for å danne en forsegling mellom tetningsholderen (10) og en skulder til hunnkoplingselementet som inneholder tetningsholderen (10), hvor den andre integrerte metalltetningen (68) er en konkav metalltetning.

9. Undersjøisk hydraulisk hunnkoplingselement som angitt i krav 8, hvor den første trykkaktiverte metalltetningen er en metall-leppetetning (64).

10. Undersjøisk hydraulisk koplingselement som angitt i krav 9, hvor metall-leppetetningen (64) forflyttes litt når sonden på hannkoplingselementet settes inn i hunnkoplingselementet.

11. Undersjøisk hydraulisk koplingselement som angitt i krav 8, hvor den konkave metalltetningen (68) forflyttes litt når tetningsholderen installeres i hunnkoplingselementet.

12. Undersjøisk hydraulisk koplingselement som angitt i krav 10, hvor forflytningen av metall-leppetetningen (64) er omkring 0,025 mm.