DE3245166C2

DE3245166C2 - Ringförmiger Ausbruchspreventer und Packung dafür

Info

Publication number: DE3245166C2
Application number: DE3245166A
Authority: DE
Inventors: Gary Ronald Houston Tex. Schaeper; Robert Joseph Turlak; Bolie Calvin Williams Iii
Original assignee: Cameron Iron Works Inc Houston Tex; Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1986-11-06
Also published as: JPS58195689A; US4460150A; CA1195608A; JPH0317998B2; AU547144B2; AT382205B; NO164192B; CH650834A5; DE3245166A1; NL190876B; FR2519065A1; NL8204417A; GB2112431B; NZ202366A; NO824386L; ATA464582A; SG82785G; NL190876C; NO164192C; GB2112431A

Abstract

Ein verbesserter, ringförmiger Ausbruchspreventer (10) weist ein Gehäuse (12), eine ringförmige, in dem Gehäuse (12) angeordnete Packung (20) und einen Kolben (14) innerhalb des Gehäuses (12) zur Ausübung einer axialen Kraft auf die ringförmige Packung (20) auf. Die ringförmige Packung (20) umfaßt einen elastischen Ring (42) mit einer kreisförmig angeordneten Reihe von starren, untereinander in Eingriff stehenden Einlagen (44, 46), die in die obere Fläche eingebettet sind und deren Innenseiten dicker als die Außenseiten sind, so daß sich die Innenseiten der Einlagen (44, 46) nach innen bewegen, wenn der elastische Ring (42) bewegt wird. Die Einlagen (44, 46) weisen an der Seite miteinander in Eingriff stehende Vorsprünge (50) und Aussparungen (48) mit Anschlägen (52) auf, die eine im wesentlichen gleichförmige, nach innen gerichtete Bewegung der Innenseite der Einlagen (44, 46) in eine vorgegebene innere Stützstellung für den elastischen Ring (42) gewährleisten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rinff Or öligen Ausbruchspreventer, der ein Gehäuse umfaßt, das mit einer axialen Durchgangsbohrung und einer diese umgebenden, ringförmigen Kammer, in der ein axial bewegbarer, ringförmiger Kolben vorgesehen ist, der mit einem Ausleger an einer ringförmigen Packung anliegt, die durch Bewegung des Kolbens an eine Gegenschulter preßbar ist, wobei die Packung einen elastischen Ring mit zumindest an seiner Oberseite vorgesehenen, in der Draufsicht (keieckförmigen Einlagen aufweist, sowie mit Durchlässen zur Zufuhr von Arbeitsfluid für die Bewegung des ringförmigen Kolbens versehen ist, sowie auf eine ringförmige Packung für einen derartigen Ausbruchspreventer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Ein bekannter Ausbruchspreventer dieser Art (US-PS 28 12 197) enthält eine Packung mit einem elastischen Ring und an dessen Ober- und Unterseite angeordneten Einlagen, die in der Draufsicht dreieckförmig sind. Die Einlagen sind über starre Gelenkarme mit einem in die äußere Fläche des elastischen Ringes eingelagerten Buchsenteil verbunden. Be^n Verlagern eines ringförmigen Kolbens wird auf die unteren Einlagen Druck ausgeübt und dadurch werden diese unteren Einlagen verschwenkt und eine Verformung des elastischen Ringes bewirkt, wobei über die Gelenkarme auch die oberen Einlagen in die Schließstellung verschwenkt werden.

Dieser bekannte Aufbau ist verhältnismäßig kompliziert, da er die Anlenkung der Einlagen an Gelenkarmen vorsieht, und darüber hinaus ist der erreichbare radiale Hub der Einlagen verhältnismäßig gering.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ausbruchspreventer dahingehend zu verbessern, daß sich bei einfachem Aufbau ein größerer radialer Hub der Einlagen ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Ausbruchspreventer der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die zusammenwirkenden Einlagen irisblendenartig angeordnet sind und eine radial von innen nach außen abnehmende Dicke aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausbruchspreventer wird durch die Anordnung und Form der Einlagen er-

6ό reicht, daß diese beim Zusammendrücken des elastischen Ringes durch axiale Bewegung des ringförmigen Kolbens radial nach innen verlagert werden, ohne daß sie über Gelenkarme o. ä. miteinander gekoppelt wären. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ausbruchspreventers ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung betrifft ferner eine ringförmige Pakkung zur Verwendung in einem eine Vorrichtung zur

axialen Konipression seiner Packung aufweisenden Ausbruchspreventer, mit einem elastischen Ring mit zumindest an seiner Oberseite vorgesehenen, in der Draufsicht dreieckförmigen Einlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß die zusammenwirkenden Einlagen irisblendenartig angeordnet sind und einen radial von innen nach außen abnehmende Dicke aufweisen.

Eine derartige Packung bewirkt bei Einsatz in einem Ausbruchspreventer nicht nur die vorstehend erläuterten Vorteile, sondern sie ist darüber hinaus wesentlich einfacher im Ausbruchspreventer zu montieren, da sie lediglich aus dem elastischen Ring und den Einlagen besteht, jedoch keine Gelcnkarme mit zusätzlichen Anlenk- und Halteelementen aufweist

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Packung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines ringförmigen Ausbruchspreventcrs, teilweise im Schnitt bei dem sich die Pakkung in entspannter oder offener Stellung befivdet;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Packung in entspannter oder offener Stellung;

F i g. 3 eine Ansicht ähnlich F i g. 2, bei der sich die Packung in geschlossener oder dichtender Stellung befindet;

Fig.4 einen Teilschnitt entlang der Linie 4-4 in F ig. 2;

Fig.5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, die die Packung des Ausbruchspreventers in geschlossener oder dichtender Stellung zeigt;

F i g. 6 eine vergrößerte Draufsicht zweier Einlagen zur Darstellung ihres Eingreifens.

Der in den F i g. 1 und 5 dargestellte ringförmige Ausbruchspreventer 10 weist ein ringförmiges Gehäuse 12 mit einer durchgehenden, vertikalen Bohrung 13, einen ringförmigen Kolben 14, einen Rückhaltering 16, einen Sperring 18 und eine Packung 20 auf. Das Gehäuse 12 umfaßt einer: mit einem Ansatz 24 verbundenen unteren Flansch 22, einen vom Ansatz 24 nach oben verlaufenden ringförmigen Rand 26 und einen äußeren ringförmigen Gehäuseabschnitt 28, der sich vom Ansatz 24 aus radial nach außen und vom Rand 26 aus in einem Abstand nach oben und um diesen herum erstreckt Zwischen dem Rand 26 und dem Gehäujeabschnitt 28 unterhalb des unteren Endes des Rückhalterings 16 besteht ein ringförmiger Raum in Form einer Kammer 30. Der Kolben 14 ist beweglich angebracht und liegt, wie dargestellt, teilweise innerhalb der Kammer 30. Ein erster Durchlaß 32 erstreckt sich durch den Gehäuseabschnitt 28 in die Kammer 30, um Flüssigkeit unter Druck der Unterseite des Kolbens 14 zuzuführen, um ihn nach oben zu bewegen, und um Flüssigkeiten abzulassen, wenn der Kolben 14 sich nach unten bewegt. Ein zweiter Durchlaß 34 erstreckt sich durch den Gehäuseabschnitt 28 in die Kammer 30, um der Oberseite des Kolbens 14 Flüssigkeit unter Druck zuzuführen und ihn nach unten zu bewegen, und Flüssigkeiten abzulassen, wenn sich der Kolben 14 nach oben bewegt.

Die Packung 20 ist ringförmig und, wie im folgenden eo beschrieben, innerhalb der Aussparung 37 zwischen der Schulter 36 des Rückhalterings 16 und der Oberseite eines ringförmigen Auslegers 38 an dem Kolben 14 angeordnet. Die Packung 20 steht an ihrer Unterseite mit dem ringförmigen Ausleger 38 des Kolbens 14 in Eingriff. Auf diese Weise üb'.-/essen Ausleger 38 eine axiale Kraft auf die Packung 20 aus, wenn sich der Kolben 14 nach oben bewegt. Die Schulter 36 verhindert eine Aufwartsbewegung der Packung 20 und die innere Flache 40 des Rückhalterings 16 eine radiale Bewegung nach außen, wodurch die Packung 20 in ihre geschlossene oder dichtende Stellung bewegt wird, die in F i g. 2 dargestellt ist

Die Packung 20 ist in den F i g. 2, 3, 4 und 6 genauer dargestellt und umfaßt einen elastischen Ring 42, eine ringförmige Serie starrer oberer Einlagen 44, die auf der Oberfläche des Ringes 42 irisblendenartig angeordnet, befestigt und eingebettet sind, und eine ringförmige Serie starrer, unterer Einlagen 46, die in der Unterseite des Ringes 42 irisblendenartig befestigt und eingebettet sind. Die starren, oberen Einlagen 44 sind in der Draufsicht dreieckig und verjüngen sich nach oben und außen, so daß die Innenseiten dicker als die Außenseiten sind. Die Innenseiten der oberen Einlagen 44 sind so lang, daß sichergestellt ist, daß sie durch die Bewegung des Ringes 42 nach innen bewegt und gedreht werden, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist In der losen, entspannten Stellung des Ringes 42 gemäß F i g. 2 stehen g«c dreieckigen oberen Einlagen 44 schräg zur Achse der Packung 20 und liegen aneinander an, so daß sie sich, bei sich in die geschlossene Lage verschiebendem ringförmiger· Kolben 14 gemäß F i g. 3 wie bei einer Irisblende in weniger schräge Stellungen verdrehen und sich radial nach innen bewegen. Dadurch wird die Auflage für den Ring 42 vergrößert, indem die wirksame radiale Länge, d. h. die radiale Ausdehnung der Einlagen vergrößert wird.

Die starren, unteren Einlagen 46 sind gleich oder im wesentlichen gleich wie die oberen Einlagen 44, sie sind jedoch umgekehrt wie die oberen Einlagen 44 ausgebildet, so daß sie dieselbe relative Bewegung wie letztere ausfuhren. Man nimmt an, daß die Verwendung starrer unterer Einlagen 46, die mit den oberen Einlagen 44 identisch sind, vorteilhaft ist Die entgegengesetzte Drehung der unteren Einlagen 46 und oberen Einlagen 44 bewirkt eine leicht Verdrehung des Ringes 42. Diese Verdrehung des Ringes 42 unterstützt offenbar dessen öffnung.

D^:e Bewegung des elastischen Ringes 42 bei der axialen Verformung verursacht eine Drehbewegung der oberen Einlagen 44, um eine Auflage für das Oberende des elastischen Ringes 42 zu schaffen. Diese Bewegung der oberen Einlagen 44 kann ais Irisblendenbewegung bezeichnet werden, da sie zu einer Reduzierung des Durchmessers der wirksamen Auflage durch die oberen Einlagen 44 führt Die unteren Einlagen 46 führen eine ähnliche Irisblendenbewegung durch.

Die oberen Einlagen 44 haben eine Aussparung 48 entlang einer Seite und einen Vorsprung 50 entlang ihrer anderen Seite. Die Aussparung 48 endet kurz vor der Innenseite der oberen Einlage 44, um einen Anscnlag 52 zu schaffen, in den die Innenseite des benachbarten Vorsprungs 50 eingreift, wenn eine obere Einlage 44 weiter nach vorne ragt als eine benachbarte. Auf diese Weise wird eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Unterstützung des oberen Bereichs des elastischen Rings 42 geschaffen, wenn dieser auf einem Rohr oder über sich selbst geschlossen ist.

Bei normaler, fehlerfreier Funktion befindet sich der Kolben 14 in seiner unteren Lage, und die Fackung 20 ist entspannt, wodurch ein Innendurchmesser 62 freigegeben wird, der mindestens so groß ist wie die in F i g. 1 dargestellte Bohrung 13. Soll der Ausbruchspreventer geschlossen werden, wird Flüssigkeit unter Druck durch den ersten Durchlaß 32 in die Kammer 30 geführt und der zweite Durchlaß 34 mit einem geeigneten, nicht dargestellten Auslaß verbunden. Dadurch wird der Kolben

14 nach eben bewegt, so daß der Ausleger 313 die Pakkung 20 axial verformt. Diese Verformung bewegt den Ring 42 nach innen, wie dies F i g. 5 zeigt. Die oberen Einlagen 44 und die unteren Einlagen 46 drehen und bewegen sich ebenfalls nach innen in die in F i g. 3 dar- s gestellte Lage, um die Auflage für den mittleren Bereich des Ringes 42 zu vergrößern. Der Ring 42 wird dadurch entspannt, daß der Flüssigkeitsdruck unter dem Kolben 14 über den ersten Durchlaß 32 abgelassen und über den zweiten Durchlaß 34 ein Flüssigkeitsdruck oberhalb to des Kolbens 14 aufgebaut wird. Dadurch bewegt sich der Kolben 14 in die in Fig. 1 dargestellte Lage und ermöglicht es der Packung 20, in die vollständig geöffnete Stellung zurückzukehren.

Die Innenseiten aller Vorsprünge 50 greifen, wie dargestellt, in die Anschläge 52 am Ende der benachbarten Aussparungen 48 ein, um eine im wesentlichen kreisförmige Lage der Innenseiten der oberen Einlagen 44 und unteren Einlagen 46 zu gewährleisten, wenn die Pakkung 20 geschlossen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

25

3C

35

40

45

50

60

Claims

Patentansprüche:

1. Ringförmiger Ausbruchspreventer, der ein Gehäuse (12) umfaßt, das mit einer axialen Durchgangsbohrung (13) und einer diese umgebenden, ringförmigen Kammer (30), in der ein axial bewegbarer, ringförmiger Kolben (14) vorgesehen ist, der mit einem Ausleger (38) an einer ringförmigen Packung (20) anliegt, die durch Bewegung des Kolbens (14) an eine Gegenschulter (36) preßbar ist, wobei die PaIckung (20) einen elastischen Ring (42) mit zumindest an seiner Oberseite vorgesehenen, in der Draufsicht dreickförmigen Einlagen (44) aufweist, sowie mit Durchlässen (32,34) zur Zufuhr von Arbeitsfluid für die Bewegung des ringförmigen Kolbens (14) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Einlagen (44; 46) irisblendenartig angeordnet sind und eine radial von innen nach außen ab&ejmende Dicke aufweisen.

2. Ausbruchspreventer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des elastischen Ringes (42) irisblendenartig angeordnete, radial von innen nach außen eine abnehmende Dicke aufweisende Einlagen (44; 46) vorgesehen sind.

3. Ausbruchspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Einlagen (44; 46) in koppelndem Eingriff miteinander stehea

4. Ausbruchspreventer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einlage (44; 46) an einer im wesentlichen radial ve/Iaufentien Seite eine im Abstand vom inneren Endo endende Aussparung (48) und an der anderen im wesem~ehen radial verlaufenden Seite einen Vorsprung (50) hat, der in Eingriff mit der Aussparung (48) der benachbarten Einlage steht

5. Ausbruchspreventer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (48) am inneren Ende jeweils in einem Anschlag (52) enden.

6. Ausbruchspreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem elastischen Ring (42) abgewandte Fläche der Einlagen (44; 46) bei entspanntem Ring (42) im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse der Durchgangsbohrung (13) verläuft

7. Ringförmige Packung zur Verwendung in einem eine Vorrichtung (14, 16, 32, 34) zur axialen Kompression seiner Packung (20) aufweisenden Ausbruchspreventer, mit einem elastischen Ring (42) mit zumindest an seiner Oberseite vorgesehenen, in der Draufsicht dreieckförmigen Einlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Einlagen (44; 46) irisblendenartig angeordnet sind und eine radial von innen nach außen abnehmende Dicke aufweisen.

8. Packung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des elastischen Ringes (42) irisblendenartig angeordnete, radial von innen nach außen eine abnehmende Dicke aufweisende Einlagen (44; 46) vorgesehen sind.

9. Packung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Einlagen (44; 46) in koppelndem Eingriff miteinander stehen.

10. Packung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einlage (44; 46) an einer im wesentlichen radial verlaufenden Seite eine im Abstand

vom inneren Ende endende Aussparung (48) und an der anderen im wesentlichen radial verlaufenden Seite einen Vorsprung (50) hat, der in Eingriff mit der Aussparung (48) der benachbarten Einlage steht

11. Packung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (48) am inneren Ende jeweils in einem Anschlag (52) enden

12. Packung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dem elastischen Ring (42) abgewandte Fläche der Einlagen (44; 46) bei entspanntem Ring (42) im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse des Ringes verläuft