NO176530B

NO176530B - Selvspylende hydraulikk-kopling

Info

Publication number: NO176530B
Application number: NO883820A
Authority: NO
Inventors: Iii Robert E Smith; Virgil E Mosley
Original assignee: Nat Coupling Co Inc
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1995-01-09
Also published as: NO883820L; NO883820D0; GB2209199A; BR8804396A; GB8820280D0; DE3829242A1; DE3829242C2; NO176530C; GB2209199B; AU2162688A; US4858648A; AU598696B2

Description

Denne oppfinnelse angår en selvspylende hydraulikk-kopling, som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

Undersjøiske hydrauliske koplinger er vel kjent. Som eksempler på kjent teknikk kan nevnes GB 2 150 247 og 2 183 310. Koplingene består vanligvis av et han- og hun-element med avtettete fluidpassasjer som forbinder disse elementene. Hun-elementet er vanligvis et sylindrisk legeme med en langsgående boring med relativt stor diameter i en ende og en langsgående boring med relativt liten diameter i den andre enden. Den lille boringen forenkler forbindelser med hydrauliske ledninger, mens den store boringen avtetter og inngriper glidende med han-elementet til koplingen. Han-elementet innbefatter et sylindrisk parti ved en ende som har en ytre diameter som er omtrent lik diameteren til den store boringen i hun-elementet til koplingen. Han-elementet innbefatter også en forbindelse ved sin andre ende for å forenkle forbindelse med hydrauliske ledninger. Når det sylindriske partiet av han-elementet er innført i den store boringen til hun-elementet, vil i henhold til forskjellige utførelser av innretningen fluidstrøm eller væskeflyt være etablert mellom han- og hun-elementene.

Han-elementet og hun-elementet er vanligvis forbundet til motstående plater til et grenrør og blir holdt sammen av bolter eller hydrauliske elementer festet til grenrørets plater. Han-elementet er vanligvis festet til en plate mens hun-elementet er festet til en motstående plate for å vende mot han-elementet og være innrettet med dette. Han-elementet og hun-elementet kan være festet til grenrørplatene ved hjelp av forskjellige innretninger, såsom settskruer eller gjenger. Teknikker for å feste elementene til slike grenrørplater er vel kjent for fagkyndige.

Et problem med de fleste undersjøiske hydrauliske syste-mer som anvendes ved bore- og produksjonsoperasjoner og som benytter vann og oppløselig olje som hydraulisk fluid, er stillstanden og bakterieveksten såvel som oppsamlingen av andre forurensninger i de hydrauliske ledningene og annet undersjøisk utstyr. Periodisk må de hydrauliske ledningene spyles for å forhindre at de tetter seg. Vanligvis involverer spyleoperasjonen anvendelse av spesielt spyleutstyr som blir bragt under sjøen og operert manuelt av dykkere, eller alter-nativt anvendes et spesielt automatisk, dykkerløst system. Både det automatiske og det manuelle systemet er svært kost-bart uttrykt ved behovet for tilleggsutstyr og tidstapet under spyleoperasjonen. Vanligvis er det ønskelig å spyle den hydrauliske ledningen som er forbundet til et element til den hydrauliske koplingen mens dette elementet er frakoplet fra det andre elementet til koplingen. Den bioreduserbare spyle-væske kan ledes fra det frakoplete koplingselementet inn i sjøvannet som omgir koplingen.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å komme frem til en selvspylende hydraulikk-kopling av den innledningsvis angitte art uten de ovenfor omtalte problemer, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved de nye og særegne trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen fremgår av de øvrige etterfølgende krav.

Med en slik konstruksjon blir det mulig å utføre spyleoperasjonen med bare delvis adskillelse av koplingselementene, og elementene holdes i et avtettet forhold. Den foreliggende oppfinnelse løser problemene med tilleggsutstyr og tiden som normalt er nødvendig for spyleoperasjonen til en undersjøisk hydraulisk kopling.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene, hvor

Figur 1 er et oppriss av grenrøret som innbefatter koplinger av typen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 2 er en perspektivtegning av en kopling i henhold til den foreliggende oppfinnelse og viser hvordan koplingen kan være forbundet med grenrøret på figur1. Figur 3 viser i adskilt perspektiv den foreliggende oppfinnelse med hoveddelen delvis bortskåret. Figur4er et lengdesnitt av han- og hun-koplingselementene i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse, med spyleportene eller åpningene åpne. Figur 5 er et lengdesnitt av han- og hun-koplingselementene i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse, med spyleåpningene lukket.

Den foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse omfatter et han-element20, et hun-element 40 og fluid eller væskepassasjer som etablerer fluidforbindelse mellom han-elementet og hun-elementet når han-elementet er innført i hun-elementets mottakskammer 41. Fluidforbindelsen mellom elementene blir etablert når tuppene 37 og 57 til tallerkenventilene 3 0 og 50 er gjensidig i inngrep under forbindelsen av hoveddelelementene. Den aksielle bevegelse som er nødvendig for å forbinde hoveddelelementene åpner tallerkenventilene og åpner boringene til hovedelementdelene for å etablere forbindelse mellom disse. Hver tallerkenventil vil i en selvtettende kopling vanligvis være delvis avhengig av væske- eller fluid-kreftene i hoveddelelementets boring for å opprettholde tallerkenventilen i inngrep med ventilsetet.

Figur 1 er et oppriss av et grenrør 10 som er i vanlig bruk i undersjøiske hydraulikkoplinger. Koplingene 11 er vanligvis forbundet med motstående plater til grenrøret og

blir holdt sammen av bolter eller hydrauliske elementer festet til platene. Som vist på figur 2, er han-elementet 2 0 vanligvis forbundet med en plate mens hun-elementet 4 0 er festet til den andre platen slik at den vender mot han-elementet og er

innrettet med dette.

Figur 3 viser i adskilt perspektiv koplingen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Som vist, innbefatter hovedkomponentene til koplingen et hun-element 40 og et han-element 20. Hun-elementet 40 og han-elementet 20 omfatter begge underkomponenter som vil bli mer fullstendig beskrevet i det etterfølgende.

Som vist på figur 3, består han-elementet i henhold til den foreliggende oppfinnelse av en hoveddel eller et legeme som har et skaft 22, en skulder 21 og en sylindrisk ytre vegg 28. En langsgående boring 24 strekker seg fra skaftenden til han-elementet til den fremre flaten 2 3 til han-elementet. En tallerkenventil 3 0 opptas glidbart i den langsgående boringen 24.

Tallerkenventilen 30 til han-elementet består av en første hul sylindrisk hoveddelseksjon 31 med ytre dimensjoner som korresponderer med den langsgående boringen 24. Inntil

den første hoveddelseksjonen til tallerkenventilen er en andre hul hoveddelseksjon 32 som har åpninger 33 for væskestrøm derigjennom når tallerkenventilen er i den åpne posisjonen. Inntil den andre hoveddelseksjonen er det en konisk ventilflate 34 som passer med ventilsetet 35 nær den fremre flaten 23 til han-elementet for å avtette fluidstrøm gjennom han-elementet. Ved spissen av den koniske ventilflaten 34 er det en nesesek-sjon 36 som strekker seg langsgående til tuppen 37. Normalt blir han-elementets tallerkenventil 3 0 tvunget mot den lukkete posisjonen av tallerkenventilfjæren 25. Den andre enden av tallerkenventilfjæren 25 blir holdt på plass ved en holder 26 og holderfjær 27.

Hun-elementet 40 består av en skaftende 42, en hoveddelseksjon 4 3 og et mottakskammer 41 som er dimensjonert slik at det passer til den sylindriske ytre veggen 28 til han-elementet og på glidbar måte mottar han-elementet i seg. Hun-elementet omfatter videre en langsgående boring 44 for glidbart opptak av en tallerkenventil 50. Tallerkenventilen 50 til hun-elementet består av en første hul hoveddelseksjon 51, en andre hul hoveddelseksjon 52 som har åpninger 53 som strekker seg derigjennom og en konisk ventilflate 54 som avtetter mot ventilsetet 55 i en ende av hun-elementboringen 44. En nese-seksjon 56 som avsluttes i en tupp 57 strekker seg fra den koniske ventilflaten 54. Hun-elementets tallerkenventil er forspent til den lukkete posisjon ved hjelp av en tallerken-ventilf jær 45. En ende av tallerkenventilfjæren 45 er festet ved hjelp av en holder 46 og en holderfjær 47.

Mottakskammeret til hun-elementet innbefatter et par ringformete elastomerpakninger som tetter mot den ytre veggen 28 til han-elementet under forbindelsen av de to koplingselementene. En ytre pakning 71 er fortrinnsvis anordnet i et ytre spor 70 i mottakskammeret og en indre pakning 73 er anordnet i et indre spor 7 2 i mottakskammeret. Ettersom han-elementet blir innskjøvet i hun-elementets mottakskammer vil den fremre flaten 2 3 til han-elementet først passere den ytre pakningen og så passere den indre pakningen når elementene er fullstendig forbundet.

Som det kan sees på figur 4, er tuppene 37 og 57 til han-elementets tallerkenventil 3 0 og hun-tallerkenventilen 50 gjensidig i inngrep før han-elementet er fullstendig innskjø-vet i hun-elementet. Vanligvis er tuppene gjensidig i inngrep etter at den fremre flaten 23 til han-elementet har passert den ytre pakningen 71. En bør også merke seg at tallerkenventilen til et av elementene åpner seg før tallerkenventilen til det andre elementet siden det er en forskjell mellom kraftkon-stanten til han-elementets tallerkenventilfjær 25 og hun-elementets tallerkenventilfjær 45. En av tallerkenventilfjærene har en sterkere kraftkonstant enn den andre tallerkenventilfjæren slik at ved det første inngrep til neseseksjonstuppene 37 og 57, så vil en av tallerkenventilene gli til den åpne posisjonen før den andre tallerkenventilen.

Forskjellen mellom kraftkonstantene til tallerkenventilfjærene til hvert element er kritisk for den foreliggende oppfinnelse. Det er imidlertid ikke kritisk hvorvidt han-elementet eller hun-elementet har den sterkeste fjæren. I utførelsen vist på figur 4 er den sterkeste fjæren vist i hun-elementet som er i den lukkete posisjonen. Tallerkenventilfjæren til han-elementet er den svakeste av de to, slik at han-elementets tallerkenventil er åpen. På figur 4 er således han-elementet forbundet med den hydrauliske ledningen som skal anvendes til spyling. Spyleoperasjonen vil bli beskrevet mer detaljert i det etterfølgende.

Hun-elementets mottakskammer innbefatter én eller flere spyleåpninger 60, 60A som strekker seg mellom mottakskammeret 41 og det ytre legemet 4 3 til hun-elementet. Spyleåpningene er fortrinnsvis anordnet mellom den indre pakningen 73 og den ytre pakningen 71 til mottakskammeret. Spyleåpningene består videre av et O-ringsete 61 og en O-ring 62 som omgir omkretsen til hun-elementets legeme eller hoveddel.

Under spyleoperasjonen blir han-elementet delvis trukket tilbake fra hun-elementets mottakskammer slik at den fremre flaten 23 til han-elementet passerer spyleåpningene 60, 60A. Ved dette tidspunkt forblir han-elementets ytre vegg 28 avtettet mot den ytre pakningen 71 til mottakskammeret. Under den delvise tilbaketrekning forblir også tuppene 37 og 57 til tallerkenventilene i inngrep. I utførelsen vist på figur 4 har tallerkenventilfjæren 45 til hun-elementet en sterkere kraftkonstant slik at den tvinger hun-elementets tallerkenventil til å være lukket, mens tallerkenventilen til elementet som skal spyles forblir åpen.

For å kunne spyle den hydrauliske ledningen som er forbundet med han-elementet mens elementene er i tettende forhold, blir han-elementet delvis trukket tilbake fra hun-elementet inntil den fremre flaten 23 passerer både den indre pakningen 73 og spyleåpningene 60 og 6OA. Ved dette punktet har tallerkenventilen i hun-elementet blitt avstengt. Selv-følgelig kan fjærene anordnes omvendt dersom hun-elementet skulle spyles i stedet for han-elementet.

Som vist på figur 4, hvor han-elementet er forbundet med den hydrauliske ledningen som skal spyles, forblir han-tallerkenventilen åpen slik at spylefluid kan føres gjennom den korresponderende hydraulikkledning. Spylefluid er bionedbryt-bart slik at det blir tvunget ut under trykk gjennom hydraulikkledningen, gjennom han-elementet, inn i mottakskammeret og ut av spyleåpningene 60 og 60A forbi O-ringen 62.

Når spylingen er sluttført, stoppes strømmen av spylefluid og trykk. Etter at spylingen er stoppet lukker 0-ring-ventilkammeret seg mot O-ringsetet 61 på grunn av det hydrauliske trykket til sjøvannet på utsiden. O-ringpakningen forhindrer således avstengning av sjøvann i mottakskammeret inntil den fremre flaten 2 3 til han-elementet. Etter spylingen kan så igjen han-elementet bli fullstendig innført for å re-etablere fluidstrøm mellom han- og hun-elementene som vist på figur 5.

Fordelene med den foreliggende oppfinnelse innbefatter eliminering av behovet for tilleggsutstyr under spyling av hydraulikkledningene forbundet med et av elementene til en undersjøisk hydraulikkopling. I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan hydraulikkledningene som er forbundet med et element bli spylt mens koplingen forblir intakt og avtettet. Elementet som ikke skal spyles blir avtettet mens spyleoperasjonen finner sted.

En annen fordel med den foreliggende oppfinnelse er eli-mineringen av tidstapet under spyleoperasjonen. For å kunne spyle en undersjøisk hydraulikkledning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, blir elementene delvis adskilt mens de opprettholder et avtettet forhold til hverandre. Siden spylingen bare forårsaker en mindre forsinkning kan således hydraulikkledningene og utstyret vedlikeholdes bedre uten at det avtettes av bakterier og andre forurensninger.

Selv om variasjoner i utførelsen av den foreliggende oppfinnelse ikke realiserer alle fordelene til oppfinnelsen, kan visse egenskaper være mer viktige enn andre ved forskjellige anvendelser av innretningen. Oppfinnelsen må følgelig forstå-es bare å være begrenset av rammen for de etterfølgende patentkrav.

Claims

1. Selvspylende hydraulikkopling omfattende: et par sammenkoplbare han- og hun-elementer (20, 40) som hvert er forbundet med en hydraulikkledning og hvert omfatter en hoveddel (28, 43), en boring (24, 44) som strekker seg gjennom hoveddelen, samt ventilinnretninger (30, 50) som kan beveges mellom en tettende og en ikke-tettende posisjon i boringen for å styre fluidstrøm mellom elementene (20, 40), idet hun-elementet (40) innbefatter et avtettet mottakskammer (41) som er innrettet til forskyvbart å oppta han-elementet (20) og innbefatter en ytre ringpakning (71) og en indre ringpakning (73); karakterisert ved: en spyleåpning (60) i veggen til mottakskammeret (41), for spyling av hydraulikkledningen som er forbundet med et av elementene (20, 4 0) mens han-elementet er forskyvbart tilbaketrukket fra den indre ringpakning (73) i mottakskammeret (41), idet spyleåpningen (60) kommunise-rer mellom opptakskammeret (41) og den utvendige overfla-te på hun-elementets (40) hoveddel (43).

2. Selvspylende hydraulikkopling ifølge krav 1,karakterisert vedat spyleåpningen (60) omfatter en tilbakeslagsventil (62) innrettet til å slippe fluid for spyling utad fra mottakskammeret (41) gjennom spyleåpningen (60) og hindre fluid fra å trenge inn i mottakskammeret gjennom spyleåpningen (60) .

3. Selvspylende hydraulikkopling ifølge krav 2,karakterisert vedat tilbakeslagsventilen (62) utgjøres av en O-ring i et spor (61) ved hun-elementets (40) ytre omkrets.