DE3331140C2

DE3331140C2 - Ausbruchspreventer

Info

Publication number: DE3331140C2
Application number: DE3331140A
Authority: DE
Inventors: Gary Ronald Schaeper; Bolie Calvin Houston Tex. Williams III
Original assignee: Cameron Iron Works Inc Houston Tex; Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1986-07-17
Also published as: NO164730B; FR2533257B1; CH654875A5; JPS5972395A; ATA322683A; GB2127068B; NL191652B; GB8322705D0; US4458876A; FR2533257A1; GB2127068A; NO833327L; JPH0319355B2; MX156731A; NL191652C; DE3331140A1; AU560054B2; CA1194787A; NO164730C; NL8303002A

Abstract

Ein ringförmiger Ausbruchspreventer (10) mit einem Gehäuse (12) mit Mittelbohrung (14), mit einer Kolbenkammer (21), einer die Mittelbohrung (14) umgebenden Packungskammer (49) und einem in der Kolbenkammer (21) vorgesehenen Kolben (26) hat in der Packungskammer (49) eine ringförmige Packung mit einem elastischen Ringkörper (52) und mehreren, in den Ringkörper (52) eingelagerten, blendenartigen Metalleinsätzen (54), die obere dreieckförmige Platten und untere dreieckförmige Platten aufweisen, die durch einen Steg verbunden sind. Die ringförmige Packung wird infolge Bewegung des Kolbens (26) zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegt. Die Verbindung benachbarter Platten über Vorsprünge und Aussparungen vermeidet das versehentliche Lösen eines oder mehrerer Einsätze (54).

Description

inneren Ende der Metalleinsätze angeordnet, so daß die radial nach innen vorstehenden Enden der Metalleinsätze abbrechen und in das Bohrloch fallen können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert

F i g. 1 zeigt teilweise als Ansicht und teilweise im Schnitt einen ringförmigen Ausbruchspreventer in geöffneter Stellung.

F i g. 2 zeigt den Ausbruchspreventer in einer ähnlichen Darstellung in geschlossener Stellung.

F i g 3 zeigt eine Draufsicht auf die ringförmige Pakkung in Offenstellung.

F i g. 4 zeigt eine Draufsicht auf die ringförmige Pakkung in Schließstellung.

F i g. 5 zeigt in einer Ansicht einen verbesserten Pakkungseinsatz.

F i g. 6 zeigt eine Ansicht des Einsatzes aus F i g. 5 von oben.

F i g. 7 zeigt eine Ansicht des Einsatzes aus F i g. 5 von unten.

F i g. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine abgewandelte, ringförmige Packung in Offenstellung.

Fig.9 zeigt eine Draufsicht auf die Packung aus F i g. 8 in Schließstellung.

Fi g. 10 zeigt eine Ansicht eines Einsatzes der abgewandelten Packung.

Fig. 11 zeigt eine Ansicht des Einsatzes aus Fig. 10 von oben.

Fig. 12 zeigt eine Ansicht des Einsatzes aus Fig. 10 von unten.

Der in F i g. 1 in geöffneter Stellung und in F i g. 2 in geschlossener Stellung gezeigte, ringförmige Ausbruchspreventer 10 hat ein ringförmiges Gehäuse 12 mit einer Durchgangsbohrung 14, einen Flansch 16 zur Verbindung zu einem Stapel, einen äußeren, hochstehenden Rand 18 und einen inneren Rand 20, an dem eine ringförmige Platte 22 befestigt ist, um den inneren Bereich einer Kolbenkammer 21 zu bilden. Im äußeren hochstehend-n Rand 18 ist ein Zylinderkopf 23 befestigt und bilden den äußeren Bereich 25 der Kolbenkammer 21. In der Kolbenkammer 21 befindet sich ein Ringkolben 26, der in Abhängigkeit von dem über die Öffnungen 28 und 30 zugeführten Fluiddruck bewegbar ist. Eine ringförmige Kolbenstange 32 verbindet durch die Platte 22 uiid den Zylinderkopf 23 t£en Kolben 26 mil einem ringförmigen Keilbetätiger 34, der eine schräg nach oben und außen verlaufende Fläche 35 hat. Mittels geeigneter Befestigungseinrichtungen 40 ist auf der Platte 22 ein Ring 36 unu im Rand 18 ein Ring 38 befestigt. Das Innere des Ringes 38 hat am unteren Ende eine zylindrische Fläche 42, an die oben eine schräg nach innen und oben verlaufende Fläche 44 anschließt, die in eine ebene Fläche 46 übergeht. Innerhaib der Fläche 42 und zwischen der Fläche 46 und der oberen Fläche des Ringes 36 sowie dem ringförmigen Keilbetätiger 34 ist eine ringförmige Packungskammer 49 gebildet, in der sich innerhalb eines elastischen Betätigungsringes 48 eine ringförmige Packung 50 befindet Der elastische Betätigungsring 48 liegt an der Fläche an und ist zwischen dem oberen Ende des Keilbetätigers 34 und der schrägen Fläche 44 angeordnet.

Die ringförmige Packung 50 hat einen elastischen Ringkörper 52 sowie mehrere in den Ringkörper 52 in zu beschreibender Weise eingelagerte, blendenförmige Metalleinsätze 54. Jeder Einsatz 54 weist eine obere, dreieckförmige Platte 55, eine untere dreieckförmige Plane 58 und einen zwischen diesen vorgesehenen Steg 60 auf, der einstückig mit den Platten 56 und 58 ausgebildet oder auf andere Weise mit ihnen verbunden ist. Die Platten 56 und 58 sind derart angeordnet, daß ihre spitzen oder scharfen Enden 62 und 64 dem inneren Umfang 51 des Ringkörpers 52 zugewandt sind und sich nahe diesem befinden (F i g. 3). Die obere Platte 56 hat an einer nach oben gerichteten Seite eine Aussparung 66, die in geringem Abstand vom Ende 62 beginnt und

ίο sich nach hinten bis hinter die Mitte der Seite erstreckt Von der Seite der Platte 56, die der Aussparung 66 gegenüberliegt, erstreckt sich ein Vorsprung 68 nach außen, der so angeordnet ist daß er sich im äußeren Bereich der Aussparung 66 der benachbarten Platte 56 befindet, wenn die ringförmige Packung 50 in ihrer Offenstellung ist (Fig. 1 und 3). Ferner befindet sich der Vorsprung 68 bei geschlossener Packung 50 (F i g. 2 und 4) im inneren Ende der Aussparung 66 der benachbarten Platte 56. Die Platte 58 ist geringfügig kieiner als die Platte 56 und ähnlich positioniert, doch stellt sie ein Spiegelbild zur Platte 56 dar, weil sie \<n allgemeinen mit dieser fluchtet wie insbesondere Fig:/ zeigt. Die Platte 58 hat eine seitliche, nach unten gerichtete Aussparung 70 und einen Vorsprung 72, der in der Aussparung 70 der benachbarten Platte 58 in der gleichen Weise gleiten kann, wie dies vorstehend in Zusammenhang mit der Platte So beschrieben ist. Die Einsätze 54 sind vorzugsweise einstückig durch Gießen aus Legierungsstahl hergestellt.

Die Aussparungen 76 und 77 sind vom elastischen Ringkörper 52 weggerichtet, um sicherzustellen, daß das Material des elastischen Ringkörpers 52 nicht in die Aussparungen eintritt. Die bevorzugte Lage der Vorsprünge und der Aussparungen ist in den F i g. 1 bis 7 dargestellt. In dieser Lage führt die kreisblendenartige Verlagerung der Einsätze 54 weder zu einer Beschädigung des elastischen Ringkörpers 52 noch behindert das elastische Material die freie Bewegung der Vorsprünge in ihrer jeweiligen Aussparung.

Das Schließen der ringförmigen Packung 50 erfolgt durch Druckzufuhr unterhalb des Ringkolbens 26, so daß sich dieser nach oben bewegt und dadurch den Keilbetätiger 34 nach oben gegen den elastischen Betätigungsring 48 verlagert. Die obere schräge FJäche 35 des Keilbetätigers 34 und die schräge Fläche 44 des Ringes 38 drücken den Betätigungsring 48 nach innen, wodurch die ringförmige Packung 50 in ihre in den F i g. 2 und 4 gezeigte Schließstellung bewegt wird. Der innere Bereich des elastischen Ringkörpers 52 wird nach innen gepreßt, wodurch die Einsätze 54 derart verschwenkt werden, daß sich ihre Enden 62 und 64 um eine größere radiale Strecke verlagern, als die radiale Bewegung der äußeren Bereiche der Platten 56 und 58 nach innen, in der Schließstellung befinden sich die Vorsprünge 68 und 72 im inneren Bereich der Aussparungen 66 und 70. Sowohl in der Offen- als auch in der Schließstellung greifen die Einsätze 54 derart ineinander, daß selbst eine Zerstörung wesentlicher Bereiche des Ringkörpers 52 oder eine Zerstörung des gesamten Ringkörpers 52 nicht zu einer Freigabe der Einsätze 54 führt, durch die sie durch die Bohrung 14 hindurch in das darunterliegende Bohrloch fallen könnten. Ferner bewirkt die Bewegung der Einsätze 54 keine Quetschung oder Beschädigung des elastischen Betätigungsringes 48.

Eine abgewandelte Form der ringförmigen Packung ist als Packung 80 .» den Fig. 8 bis 12 gezeigt. Die Packung 80 hat einen elastischen Ringkörper 82 und mehrere blendenartige Metalleinsätze 84, von denen je-

der eine obere rechteckförmige Platte 86, eine untere rechteckförmige Platte 88 und einen Steg 90 aufweist, der die Platten 86 und 88 verbindet. Jede Platte 86 hat

eine Aussparung 92, die entlang des äußeren Bereiches .'

einer Seite verläuft und die vom Steg 90 wegweist. Ein 5

Vorsprung 94 erstreckt sich von der äußeren Kante der ι

anderen Seite der Platte 86. Wie in Zusammenhang mit

den Einsätzen 54 erläutert, können die unteren Platten ·

88 kleiner sein, als die oberen Platten 86. Die unteren '^:

Platten 88 haben Aussparungen 96 die vom Steg weg- io weisen, sowie Vorsprünge 98. Die Vorsprünge 94 und 98

greifen jeweils in die Aussparungen 92 und % benach- '&

barter Platten 86 und 88, wie dies vorstehend bereits beschrieben wurde, und stellen sicher, daß die Einsätze

84 nicht in das Bohrloch fallen können. 15

Hier/u 8 Blan Zeichn ingen

40

50

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Ringförmiger Ausbruchspreventer, aus einem Gehäuse mit einer axialen Durchgangsbohrung und einer diese umgebenden Packungskammer, in der eine ringförmige Packung angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zum Bewegen der Packung aus einer entspannten, die Durchgangsbohrung freigebenden Offenstellung in eine die Durchgangsbohrung sperrende, radial nach innen versetzte Schließstellung, wobei die ringförmige Packung einen elastischen Ringkörper aufweist, in den mehrere biendenförmig zusammengesetzte und blendenmäßig gegeneinander bewegliche Metalleinsätze eingelagert sind, die im wesentlichen dreieckförmige obere und untere Platten umfassen, welche jeweils durch einen axialen Steg miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (56; 58) jeweils mit einem an einer der gegen die benachbarten Platten (56; 58) gerichteten Seiten angeord? neten Vorsprung (68: 72) und einer an der anderen der gegen die benachbarten Platten (56,58) gerichteten Seiten ausgebildeten, zur Führung des Vorsprungs (68; 72) der benachbarten Platte (56; 58) bei der blendenmäßigen Bewegung der Metalleinsätze vorgesehenen Aussparung (66; 70) versehen sind, die entlang der vom elastischen Ringkörper (52) abgewandten Stirnseite der Platte (56; 58) angeordnet und nach dieser Seite hin offen ist, wobei die Länge der Aussparung (66; 70) der notwendigen blendenmäßigen Bewegung der Einsätze (54) zwischen der Offen- und der Schließstellung des elastischen Ringkörpers (52) entspricht.

2. Ausbruchspreventer tiach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Platten (56, 58) ähnlich geformt und zur übereinstimmenden Blendenbewegung ähnlich ausgerichtet sind.

3. Ausbruchspreventer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (66; 70) und die Vorsprünge (68; 72) eine Trennung der Einsätze (54) verhindernd ineinandergreifen.

4. Ausbruchspreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Aussparungen (66; 70) vom Material des elastischen Ringkörpers (52) freigehalten ist.

5. Ausbruchspreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparungen (66; 70) von einem im Abstand vom radial inneren Ende der Platten (56; 58) befindlichen Punkt zu einem Punkt jenseits der Mitte der betreffenden Seite der Platten (56; 58) erstrecken, wobei die seitlichen Vorsprünge (68; 72) der Platten (56; 58) jeweils geringfügig radial innen der Mitte der sie tragenden Seite der Platten (56; 58) angeordnet sind.

6. Ausbruchspreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparungen (66; 70) von einem Punkt radial außerhalb der Mitte der betreffenden Seite der Platten (56; 58) bis zum radial äußeren Ende dieser Seite erstrecken, wobei die seitlichen Vorsprünge (68; 72) der Platten am radial äußeren Ende der sie tragenden Seite der Platten (56; 58) angeordnet sind.

7. Ausbruchspreventer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (54) einstückig aus Legierungsstahl gegossen sind.

Die Erfindung betrifft einen ringförmigen Ausbruchspreventer aus einem Gehäuse mit einer axialen Durchgangsbohrung und einer diese umgebenden Packungskammer, in der eine ringförmige Packung angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zum Bewegen der Pakkung aus einer entspannten, die Durchgangsbohrung freigebenden Offenstellung in eine die Durchgangsbohrung sperrende, radial nach innen versetzte Schließstellung, wobei die ringförmige Packung einen elastischen

ίο Ringkörper aufweist, in den mehrere blendenOrmig zusammengesetzte und blendenmäßig gegeneinander bewegliche Metalleinsätze eingelagert sind, die im wesentlichen dreieckförmige obere und untere Platten umfassen, welche jeweils durch einen axialen Steg miteinander verbunden sind

Bei einem bekannten Ausbruchspreventer dieser Art (z. B. US-PS 39 94 472) wird die Packung darch radialen Druck auf den elastischen Ringkörper in die Schließstellung bewegt, wobei sich die Metalleinsätze blendenmä-Big gegeneinander verschieben. Bei Wegnahme des radialen Druckes gelangt der elastische Ringkörper und damit auch die in ihm gehaltenen Metalleinsätze wieder in die Offenstellung. Bei dem bekannten Ausbruchspreventer kann es vorkommen, daß sich einzelne Metallein-Sätze unter der auftretenden Belastung aus dem Ringkörper lösen und in das Bohrloch fallen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ausbruchspreventer zu schaffen, bei dem die Metalleinsätze in allen Stellungen der Packung derart in Eingriff miteinander stehen, daß einzelne Metalleinsätze sich in Betrieb nicht aus diesem Verband lösen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Ausbruchspreventer der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Platten jeweils mit einem an einer der gegen die benachbarten Platten gerichteten Seite angeordneten Vorsprung und einer an der anderen der gegen die benachbarten Platten gerichteten Seite ausgebildeten, zur Führung des Vorsprungs der benachbarten Platte bei der blendenmäßigen Bewegung der Metalleinsätze vorgesehenen Aussparung versehen sind, die entlang der vom elastischen Ringkörper abgewandten Stirnseite der Platte angeordnet und nach dieser Seite hin offen ist, wobei die Länge der Aussparungen der notwendigen blendenmäßigen Bewegung der Einsätze zwischen der Offen- und der Schließstellung des elastischen Ringkörpers entspricht.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausbruchspreventer stehen also alle Einsätze in ihrem radial innen liegenden Bereich mit einem benachbarten Einsatz in Eingriff, und

so zwar über den gesamten Bewegungsbereich zwischen Offenstellung und Schließstellung. Dadurch wird ein geschlossener Verband aus Metalleinsätzen gebildet, aus dem sich in keiner Betriebsstellung ein einzelner Metalleinsatz lösen kann, wenn der elastische Ringkörper beschädigt wird. Ferner wird durch diese Kopplung der Metalleinsätze deren Führung relativ zueinander verbessert, so daß auch die Gefahr des Blockierens infolge geringfügiger Verformungen verringert ist.

Es ist zwar auch bereits ein Ausbruchspreventer bekannt (z. B. US-PS 39 15 425), der eine Packung mit radial bewegbaren Metaileinsätzen aufweist, die durch Vöfsprünge und Aussparungen in gegenseitigem Eingriff gehalten werden. Abgesehen davon, daß es sich hierbei nicht um blendenförmig zusammengesetzte und blendenmäßig gegeneinander bewegliche Metalleinsätze handelt, sind bei dem bekannten Ausbruchspreventer die die Führung der Metalleinsätze bewirkenden Vorsprünge und Aussparungen in radialem Abstand vom