NO308917B1 - Trykkutlignet hydraulisk kopling med metalltetninger - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse har generell befatning med hydrauliske koplinger, og vedrører spesielt hydrauliske koplinger som anvendes ved undervannsboring og i forbindelse med produksjon. Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen en trykkutiignet, hydraulisk kopling med radiale innerkanaler som er slik anordnet at koplingen kan fastgjøres eller frigjøres uten at det utøves fluidtrykk av vesentlig størrelse i aksialretning mot tappdelens forside.

Hydrauliske undervannskoplinger har lenge vært kjent. Koplingene omfatter i hovedtrekk en tappdel og en muffedel som forbindes med hverandre gjennom avtettede fluidkanaler. Muffedelen er generelt sylindrisk med en kanal av relativt stor diameter i en ende og en langsgående kanal av relativt liten diameter i den annen ende. Den trange kanal letter sammenkoplingen med hydrauliske ledninger, mens den vide kanal tjener for glidbar opptaking av koplingens tappdel og avtetting mot denne. I tappdelen inngår en sylindrisk seksjon i én ende med en ytterdiameter som stort sett tilsvarer diameteren av den vide kanal i koplingens muffedel. I tappdelens annen ende er det anordnet et koplingselement som vil lette sammenkoplingen med hydrauliske ledninger. Når tappdelens sylindriske seksjon innføres i muffedelens vide kanal vil det i overensstemmelse med ulike versjoner av anordningen opprettes fluidstrøm mellom tappdel og muffedel.

Ved anvendelse av hydrauliske koplinger i systemer med relativt høyt trykk, vil det oppstå vanskeligheter grunnet de store aksialkrefter som utøves mot tappdel og muffedel under sammenkoplingen og bruken av disse. Ved slike koplinger er det nødvendig at fluidkraften som virker mot forsiden av tappdel og muffedel, overvinnes innen fluidforbindelse kan opprettes mellom delene. I et system med relativt høyt trykk kan store krefter som utøves mot ventilelementene, vanskelig-gjøres ved tilkoplingen av tappdelen. Også under bruk vil fluidtrykk virke mellom tappdel og muffedel, med tendens til å adskille disse. Den nødvendige kraft for sammenføying av delene og den derav følgende tendens hos ytterdelene til å adskilles, er karakteristiske problemer i forbindelse med den kjente teknikk. Høytrykksystemer og undervannsanvendelser medfører også vanskeligheter vedrørende avtetting av skjøten mellom tappdel og muffedel.

Hydrauliske koplinger bør ideelt være trykkutiignet i størst mulig grad, slik at fluidtrykk ikke vil hindre sammenføying av tappdel og muffedel eller bevirke at delene tvinges fra hverandre. For å forebygge fluidtap under tilkopling eller fråkopling, bør delene fortrinnsvis innbefatte ventilanordninger som åpnes automatisk ved tilkopling og lukkes automatisk ved fråkopling. Ideelt bør koplingen også forhindre inntrykking av tetningene grunnet undertrykk, når kop-lingsdelene adskilles. Endelig bør koplingen være utstyrt med tetninger som kan motstå såvel høye trykk som korrosjonsvirkningene fra undersjøiske eller andre, ugunstige omgivelser. Foreliggende oppfinnelse vil imøtekomme alle de ovennevnte behov og krav.

US-patentskrift 4.754.780 omhandler en trykkutiignet, hydraulisk kopling hvor fluidforbindelse mellom tappdel og muffedel vil opprettes gjennom radiale fluidkanaler i delene. US-patentskrift 4.694.859 omhandler en hydraulisk under-vannskopling med metalltetning. Metalltetningen er ringformet og skal ved å trykkaktiveres, avtette radialt mellom muffedelen og yttersiden av tappdelen. US-patentskrift 4.832.080 beskriver en trykkutiignet, hydraulisk kopling med metalltetninger. I likhet med koplingen ifølge US-patentskrift 4.754.470 opprettes fluidforbindelsen gjennom radiale fluidkanaler i tappdel og muffedel. To metalltetninger er anbragt mellom tappdelens ytterperiferi og muffedelens midtkanal, slik at de radiale fluidkanaler befinner seg mellom tetningene. Det henvises i denne forbindelse til US-patentskrift 4.754.780, 4.694.859 og 4.832.080.

Oppfinnelsen omfatter en hydraulisk kopling av ovennevnte type med tappdel og muffedel for fluidforbindelse mellom disse, og med fluidkanaler som er innbyrdes plassert slik at koplingen kan sammenføyes eller løsgjøres uten at det utøves aksialt fluidtrykk av vesentlig størrelse mot tappdelens forside. Fluid-kanalenes innbyrdes plassering er altså slik at den stort sett forhindrer dannelsen av adskillende krefter mellom tappdel og muffedel, når kanalene bringes under fluidtrykk. Metalltetninger anvendes i tappdelen og muffedelen.

Følgelig omfatter oppfinnelsen en kopling som definert i krav 1.

I overensstemmelse med oppfinnelsen opprettes fluidforbindelsen mellom tappdel og muffedel fortrinnsvis mellom en radial kanal ved tappdelens langsgående ytterside og en motsvarende, radial kanal i sideveggen av muffedelens opptakerkammer. Når tappdelen er fullstendig innført i muffedelens opptakerkammer, opprettes fluidforbindelse mellom de to deler gjennom de sammen- passende, radiale kanaler. Forsidene av innbyrdes overforliggende ventilaktuatorer i de to deler bringes i kontakt med hverandre, og tvinger derved reguleringsvennene i de respektive deler til åpen stilling. I denne stilling kan fluid strømme gjennom ventilåpninger som avgrenses av de åpne reguleringsventiler, og gjennom de radiale kanaler innenfor ventilsetene.

En eller flere radiale metalltetninger er plassert i stilling for å danne en fluidtett forsegling mellom tappdelen og tetningsholderen. En eller flere radiale metalltetninger er likeledes plassert i stilling mellom tetningsholderen og muffedelens midtkanal eller opptakerkammer. Tetningsholderen kan også være utformet med én eller flere svalehaletetninger av elastomermateriale, hvor svalehale-innpasningen forhindrer inntrykking av elastomertetningen i midtkanalen under opptakerkammeret.

Tappdelen og muffedelen kan hver for seg innbefatte en reguleringsventil og en radial metalltetning som danner en fluidtett forsegling mellom ventilaktuatoren og muffedelens midtkanal. En svalehaletetning av elastomermateriale kan også anvendes for avtetting mellom tetningsholderen og ventilaktuatoren.

Det henvises til tegningene, hvori:

Figur 1 viser et snitt av en kopling ifølge ovennevnte US-patentskrift 4.754.780, hvor tappdelen er delvis innført i muffedelen. Figur 2 viser et snitt av en kopling ifølge US-patentskrift 4.754.780, hvor tappdelen er fullstendig innført i muffedelen. Figur 3 viser et uttrukket perspektivriss av tappedelen av en kopling ifølge US-patentskrift 4.754.780. Figur 4 viser et delsnitt av en foretrukket versjon av tappdelen ifølge oppfinnelsen. Figur 5 viser et delsnitt av en første, foretrukket versjon av muffedelen ifølge oppfinnelsen. Figur 6 viser et delsnitt av en andre, foretrukket versjon av muffedelen ifølge oppfinnelsen.

Koplingen ifølge US-patentskrift 4.754.780 er vist i figur 1-3. Koplingen ifølge oppfinnelsen er av samme hovedkonstruksjon som koplingen ifølge oven nevnte patentskrift, bortsett fra de særtrekk som er beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til figur 4-6.

Koplingen som er vist i figur 1, omfatter en tappdel 10, en muffedel 20 og fluidkanaler for opprettelse av fluidforbindelse mellom tappdel og muffedel, når tappdelen innføres i muffedelen. Fluidforbindelsen opprettes uten at det utøves vesentlig trykk mot tappdelens forside under eller etter innføringen. Fluidforbindelsen mellom tappdel og muffedel opprettes radialt gjennom en kanal i tappdelens langsgående ytterside til en motsvarende, radial fluidkanal i muffedelens opptakerkammer.

Ifølge figur 1 og 2 omfatter tappdelen 10 en sokkel 31, en midtkanal 32, en ventilanordning 33 og en radialkanal 34. Tappdelsokkelen 31 er utstyrt med et håndtak 41 som om ønskelig kan være fastskrudd eller på annen måte forbundet med en manifoldplate 11. Tappdelen 10 og muffedelen 20 er generelt forbundet med motsatt beliggende plater i en manifold, og sammenholdes med bolter eller hydrauliske deler som er fastgjort til manifoldplatene. Tappdelen er vanligvis forbundet med én plate 11, mens muffedelen er forbundet med en overforliggende plate 21 og derved er vendt mot tappdelen, i flukt med denne. Tappdel og muffedel kan fastgjøres til manifoldplatene på forskjellige måter, f.eks. ved hjelp av sett-skruer eller gjenger. Teknikker for fastgjøring av delene til slike manifoldplater vil være kjent for fagkyndige.

Tappdelen 10 innbefatter et håndtak 41 som ender ved en flens 42 og en skråflate 43 på tappdelen. Flaten 43 skråner nedad mot den første ende av en sylindrisk sondevegg 44 som ender i en sondeflate 45. Den sylindriske sondevegg 44 er tilpasset for å ligge glidbart an mot muffedelen, som beskrevet i det etterfølgende. Tappdelsokkelen 31 som er sylinderformet, innbefatter håndtaket 41, flensen 42, skråflaten 43, sondeveggen 44 og sondeflaten 45.

Tappdelsokkelen er videre utstyrt med en midtkanal 32. Diameteren av kanalen 32 kan variere på strekningen gjennom tappdelens 10 sokkel. I en foretrukket versjon omfatter den første ende av midtkanalen en innvendig gjenget seksjon 50 for sammenkopling med en hydraulisk ledning. I tilgrensning til den gjengede seksjon og innenfor denne er det anordnet en sylindrisk kanal 51 som strekker seg i langsgående retning gjennom tappdelsokkelen og ender ved et ventilsete 52 i form av en skråflate. En sylindrisk kanal 53 ved ventilsetet har en redusert diameter og omfatter en åpning for opptaking av ventilaktuatoren 65. Ifølge figur 1 er ventilaktuatorkanalen 53 trangere enn den sylindriske passasje 51 hvori ventilaktuatoren 65 opptas for glidebevegelse gjennom passasjen.

Som vist i figur 1, er ventilanordningen 33 glidbart opplagret i tappdelens midtkanal 32. De ulike komponenter av tappdelens ventilanordning er vist i det uttrukne perspektivriss i figur 3. Ventilanordningen omfatter et hult, sylindrisk ventilhode 61 som er dimensjonert med slik ytterdiameter at det kan beveges glidende i tappdelens sylindriske kanal 51, og en hul, sylindrisk sokkelseksjon 62 hvis ytterdiameter er noe mindre enn ventilhodediameteren. Den sylindriske sokkelseksjon 62 er utstyrt med ventilsokkelåpninger 63 for fluidstrømning fra den hule ventilseksjon til ventilyttersiden. Den sylindriske sokkelseksjon 62 ender i en ventilflate 64 av konisk form og dimensjonert for å innpasses i ventilsetet 52 i enden av tappdelkanalen. Fra ventilflaten 64 utgår en ventilaktuator 65 som er sylinderformet og strekker seg langs tappdelens lengdeakse. Ventilaktuatoren 65 er anbragt i toppunktet av den koniske ventilflate, og opptas glidbart i tappdelens ventilaktuatorkanal 53 som utmunner i ventilåpningen 66.

Under påvirkning av en ventilskruefjær 71 tvinges ventilflaten 64 til lukket stilling mot ventilsetet 52. Ventilskruefjæren 71 befinner seg i den sylindriske passasje 51 og er forankret til en hul fjærkrage 72 som fastholdes i stilling med en krageklemme 73 som er innført i fjærkragekanalen 69 ved innersiden av den sylindriske passasje 51 i tappdelen 10, som vist i figur 1. Den motsatte ende av ventilskruefjæren 71 ligger an mot skulderen 67 mellom det hule ventilhode 61 og den hule, sylindriske sokkelseksjon 62. Ventilflaten 64 tvinges av ventilskruefjæren 71 til lukket stilling mot ventilsetet 52.

Det fremgår videre av figur 1, at en ringformet ventilaktuatortetning 74 som omslutter ytterveggen av ventilaktuatoren 65, er fastgjort i et ventilaktuator-tetningsspor for avtetting av ventilaktuatoren mot fluidtap gjennom ventilaktuatorkanalen 53.

Med ventilflaten 64 i lukket stilling mot ventilsetet 52, som vist i figur 1, forhindrer ventilanordningen 33 at fluid strømmer mellom midtkanalen 32 og de radiale ledninger 34 i tappdelen. En eller flere radiale ledninger 34 i tappdelsok kelen strekker seg utad mellom den bakre eller indre side av ventilsetet 52 og yttersiden av tappdelens sondevegg 44. Ringformede sondetetninger 76 og 77 er anordnet rundt muffedelens opptakerkammerperiferi, og forhindrer at fluid unn-viker ved den fremre eller den bakre side av de radiale ledninger 34 og 85 i tappdelen og muffedelen. Den indre sondetetning 76 og den ytre sondetetning 77 medvirker derved til å sikre at fluidstrømmen foregår direkte og radialt mellom tappdelen 10 og muffedelen 20. Sondetetningene 76 og 77 kan bestå av O-ringpakninger av elastomermateriale e.l., eller av metallpakninger som under trykkpåvirkning bringes til å tette ringrommet mellom tappdel og muffedel. Dette metallpaknings-alternativ er nærmere beskrevet i det etterfølgende.

Det fremgår av figur 2 at både ventilanordningen 33 i tappdelen 10 og ventilanordningen 82 i muffedelen 20 tvinges til åpen stilling, når tappdelens ventilaktuatorflate 68 bringes i kontakt med den innbyrdes overforliggende ventilaktuatorflate 108 i muffedelen. Ventilporten 66 i tappdelen 10 avgrenses mellom ventilflaten 64 og ventilsetet 52, når ventilanordningen befinner seg i åpen stilling. Fluid kan derved gjennomstrømme tappdelen 10 gjennom midtkanalen 32, ventil-sokkelåpningene 63, ventilporten 66 og de radiale ledninger 34. Fluidstrømmen ledes således inn i de radiale ledninger 85 i muffedelen 20, mellom de indre og ytre sondetetninger 76 og 77.

Muffedelen 20 omfatter en sokkel 80, en midtkanal 81, en ventilanordning 82 og en passasje med radiale seksjoner 84 og 85 samt en langsgående seksjon

83 for fluidgjennomstrømming. Muffedelsokkelen 80 innbefatter et håndtak 90 som kan være gjenget til manifoldplaten 21. Muffedelsokkelen 80 er også utstyrt med en skulder 91 ved håndtaket 90 og den sylindriske hovedseksjon 92, som ender i muffedelflaten 93. Midtkanalen 81 som strekker seg gjennom muffedelens 20 hovedseksjon 92, har flere forskjellige diametre. I en første ende eller ytterende av midtkanalen 81 er det anordnet en gjenget innerpassasje 95 for sammenkopling med en gjenget, hydraulisk ledning. Det gjengede parti 95 av midtkanalen 81 ender ved en sylindrisk passasje 96 som glidbart opptar ventilanordningen 82. En sylindrisk passasje 96 ender innvendig ved et ventilsete 97 hvorimot ventilflaten 104 kan bringes i anlegg. Ventilaktuatoren 106 på muffedelventilanordningen 82 opptas glidbart i en innsnevret ventilaktuatorkanal 98 innenfor ventil setet 97. Ved ventilaktuatorkanalen 98 er det anordnet et sylindrisk opptakerkammer 107 for glidbar opplagring av sonden på tappdelen 10. Det fremgår av figur 2, at når flaten 68 på tappdelventilaktuatoren 65 og den overforliggende flate 108 på muffedelventilaktuatoren 106 ligger glidbart an mot hverandre, vil ventilanordningene 33 og 82 tvinges i åpne stillinger for fluidgjennomstrømming i de radiale passasjer mellom tappdel og muffedel.

Ventilanordningen 82 i muffedelen 20 er stort sett identisk med ventilanordningen 33 i tappdelen 10 og omfatter et hult ventilhode 110 som opptas glidbart i den sylindriske passasje 96 i muffedelen 20. Muffedelventilanordningen 82 omfatter videre en hul, sylindrisk seksjon 111 ved ventilhodet 110. Sylinderseksjonen 111 har en ytterdiameter som er litt mindre enn ytterdiameteren av det hule ventilhode 110. Sylinderseksjonen 111 innbefatter ventilhusåpninger 112 for fluidstrømning mellom innersiden og yttersiden av sylinderseksjonen 111. En ventilflate 104 ved sylinderseksjonen 111 har stort sett konisk form for å ligge an mot ventilsetet 97, og en ventilaktuator 106 i form av en langstrakt, sylindrisk seksjon ender i en ventilaktuatorflate 108. Ventilaktuatoren 106 befinner seg i toppunktet av den koniske ventilflate 104 og strekker seg gjennom ventilåpningen 90. Ventilaktuatoren 106 i muffedelen 20 er videre forsynt med en ventilaktuatortetning 114 som er innført i et ringformet aktuatortetningsspor 115. Ventilaktuator-tetningen 114 vil således forebygge fluidtap gjennom ventilaktuatorkanalen 98.

For å tvinge muffedelventilanordningen 82 til lukket stilling, er en ventilskruefjær 119 innmontert mellom en skulder 118 og ventilhodet 110 og en fjærkrage 120 med en krageklemme 121 som er innført i et klemmespor 122. Ventilanordningen 82 i muffedelen 20 og ventilanordningen 33 i tappdelen 10 har stort sett identiske komponenter og samme funksjon. Når hver ventil befinner seg i åpen stilling med de to ventilaktuatorers innbyrdes motvendte flater 68 og 108 i anlegg mot hverandre som vist i figur 2, er kraften fra ventilskruefjæren utilstrekke-lig til å holde reguleringsvennene i lukket stilling. Passasjene for fluidforbindelse mellom tappdel og muffedel kan derved gjennomstrømmes av fluid, uten at det utøves trykk av vesentlig størrelse mot forsiden 45 av tappdelen 10.

I muffedelen 20 er det anordnet en første radialpassasje 84 som utgår radialt fra innerenden av ventilsetet 97, en andre radialpassasje 85 ved opptaker kammeret 107 i tappdelen 20 og en langsgående passasje 83 som danner forbindelse mellom den første og den andre radialpassasje 84 og 85. Med tappdelen 10 fullstendig innført i muffedelen 20 er radialpassasjen 34 ved yttersiden av sondeveggen 44 i muffedelen 10 sammenpasset med den andre radialpassasje 85 i muffedelen 20, for fluidstrømming mellom disse. En ringformet sliss 87 rundt periferien av opptakerkammeret 107 i muffedelen 20 gjør det mulig å opprette fluidforbindelse mellom tappdel og muffedel uten at disse deler flukter nøyaktig med hverandre eller at tappdelen er dreiet nøyaktig i stilling i forhold til muffedelen. Inner- og yttertetningene 76 og 77 i sidene av opptakerkammeret 107 i muffedelen 20 avtetter mot annen fluidstrømming enn mellom de respektive radialpassasjer 34 og 85 i tappdel og muffedel. Fluidstrømmen i kontaktpunktet mellom tappdel og muffedel er rettet perpendikulært mot lengdeaksen for tappdel og muffedel, der radialpassasjen 34 i tappdelen 10 og den andre radialpassasje 85 i muffedelen 20 er forbundet med hverandre. Det utøves derfor ingen lengde-rettet kraft av fluidet mellom tappdel og muffedel. Fluidpassasje 34 kan anvendes i hvilket som helst antall, avhengig av de ønskede fluidstrømnings-karakteristika.

Med tappdelen innført i muffedelen vil hver radialpassasje 34 i tappdelen 10 fortrinnsvis være tilpasset en separat, andre radialpassasje 85 i muffedelen 20, og passasjene 34 og 85 har derved en innbyrdes plassering som vil lette fluidforbindelsen mellom delene. På grunn av den ringformede sliss 87 kan imidlertid tappdelen 10 dreies i forhold til muffedelen 20 og beveges i aksialretning i forhold til sistnevnte under opprettholdelse av fluidforbindelse i radialretning mellom delene.

I fremstillingen av tappdel og muffedel inngår maskinbearbeiding eller boring av de gjennomgående fluidpassasjer. Fordi radialseksjonene 84 og 85 samt de langsgående seksjoner 83 av fluidpassasjene er maskinbearbeidet eller utboret i muffedelen 20, forløper passasjene gjennomgående til henholdsvis den perifere ytterside og forsiden 93 av muffedelen. Disse forlengelser av de radiale og langsgående fluidpassasjer i muffedelen er avtettet med plugger 141, for å forebygge fluidtap. Det påpekes at disse passasjeforlengelser og de motsvarende plugger 141 ikke har avgjørende betydning for oppfinnelsens prinsipp. Hvis det anvendes en annen teknikk, f.eks. støping, for fremstilling av utstyret, vil passasjeforlengelsene og pluggene 141 ikke være nødvendig og kan utelates.

Som vist i figur 2, er muffedelen 20 forsynt med én eller flere avløps-ledninger 131 for avleding av vann fra opptakerkammeret 107 i muffedelen 20. Hver avløpsledning 131 danner forbindelse mellom det midtre opptakerkammer 107 og yttersiden av muffedelen 20. En ringformet avløpsåpningspakning 132 i et pakningsspor 133 sperrer for fluidgjennomstrømming i annen retning enn utad fra opptakerkammeret 107, når tappdelen 10 er innført i muffedelen 20 og fluid presses ut fra det midtre opptakerkammer 107.

Ved fråkopling av tappdel og muffedel under vann kan sjøvann inntrenge i muffedelens opptakerkammer 107. Selv om ventilanordningene 33 og 88 forhindrer at dette sjøvann innstrømmer i hydrauliske ledninger kan det, når tappdelen 10 innskyves i opptakerkammeret 107, kan det i kammeret dannes et hydraulisk "lås" som forhindrer innskyving av tappdelen 10 i tilstrekkelig grad. Gjennom avløpsledningen 131 kan tilbakeholdt sjøvann presses ut av opptakerkammeret 107, når tappdelen 10 innføres. Hvis det oppstår fluidlekkasje ved den ringformede sondetetning 77 eller ventilstammetetningene 74 og 114, vil dessuten avløpsledningen 131 forhindre derav følgende økning i det hydrauliske trykk i opptakerkammeret 107. Fluidet kan unnvike gjennom avløpsledningen, og trykket vil ikke øke og utøve en adskillingskraft mellom tappdel og muffedel.

Koplingen ifølge oppfinnelsen er av samme hovedkonstruksjon som den tidligere beskrevne kopling ifølge US-patentskrift 4.754.780, bortsett fra de særtrekk som er beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til figur 4-6.

Et delsnitt av en foretrukket versjon av tappdelen ifølge oppfinnelsen er vist i figur 4. Tappdelen 200 omfatter en tappdelsokkel 201 med en ytterskulder 202 og en sylindrisk sondevegg 203 som ender i en sondeflate 205. Tappdelsokkelen 201 har en gjennomgående midtkanal 206 av vekslende diameter i lengde-retningen. En eller flere radiale fluidåpninger 204 danner forbindelse mellom midtkanalen 206 og yttersiden av den sylindriske sondevegg 203.

En tallerkenventil 207 som er glidbart opplagret i midtkanalen 206, tvinges til en normalt lukket stilling hvori ventilflaten 208 ligger tettende an mot ventilsetet 209 i midtkanalen. Figur 4 viser også en ventilelementåpning 226 som gjennom-strømmes av fluid når tallerkenventilen 207 befinner seg i åpen stilling.

Ved hjelp av en tallerkenventilaktuator 210 holdes tallerkenventilen 207 åpen når ventilaktuatoren 210 ligger an mot tallerkenventilaktuatoren i muffedelen, som vist i figur 5. Tallerkenventilaktuatoren omfatter en første ende 211 og en andre ende 213 i anlegg mot tallerkenventilaktuatoren i muffedelen. I en foretrukket versjon er tallerkenventilaktuatoren 210 og tallerkenventilen 207 separate komponenter, men det påpekes at tallerkenventilaktuatoren kan være utformet i ett med tallerkenventilen, som vist i figur 1 - 3.

Tallerkenventilen 207 tvinges til lukket stilling ved hjelp av eksempelvis en skruefjær som vist i figur 1 - 3.1 den lukkede stilling ligger flensen 212 på tallerkenventilaktuatoren 210 an mot skulderen 221 i tappdelens midtkanal. Nå tallerkenventilaktuatoren 210 tvinges mot tallerkenventilen, kan fluid strømme gjennom tappdelens midtkanal 206, forbi ventilsetet 209 og gjennom ventilelementåpninger 226, og til sist gjennom den radiale fluidåpning 204. Det kan være anordnet én eller flere radiale fluidåpninger 204.

For å avtette tallerkenventilaktuatoren mot veggen 227 i tappdelens midtkanal når tallerkenventilen befinner seg i åpen stilling, er det anordnet en radial metalltetning 215 på skulderen 216 i midtkanalen. I et foretrukket tilfelle anvendes en radial, trykkstyrt metalltetning som ekspanderer i radialretning mot tallerkenventilaktuatoren og veggen 227 i tappdelens midtkanal, grunnet fluidtrykk som utøves mot hulrommet i den radiale metalltetning 215. Det kan imidlertid anvendes andre tetningsmidler, f.eks. en elastomerpakning, for avtetting mellom tallerkenventilaktuatoren 210 og tappdelens midtkanal 206.

Det fremgår videre av figur 4, at det ved en foretrukket utførelsesform ifølge oppfinnelsen er innmontert en holder 217 i tappdelens midtkanal, for fastholding av tetningen 215 på skulderen 216. Holderen 217 består fortrinnsvis av et hylse-lignende element som kan være gjenget til tappdelen, eller innført og fastgjort med en klemme. Holderen 217 kan også være utformet for å ligge an mot sondeflaten 205 eller den sylindriske sondevegg 203. Ved den foretrukne versjon som er vist i figur 4, er imidlertid en holderlåsedel 218 gjenget til den sylindriske innervegg 228 av tappdelens midtkanal. Gjengene 223 er anordnet på midtkanalens sylindriske innervegg 228 og på den sylindriske yttervegg av holderlåsedelen 218.

Som vist i figur 4, innbefatter toppdelen også en tetning 219 som ligger tettende an mot tallerkenventilaktuatoren 210 og tjener som en avstøtning for metalltetningen 215. Tetning 219 er fortrinnsvis svalehaleformet og fremstilt av elastomermateriale. Svalehalefasongen forhindrer at tetningen 219 innsuges i tappdelens midtkanal, hvis det oppstår et undertrykk. Flatepartiet 224 på holderen 217 og flatepartiet 225 på holderlåsedelen 218 er sammenpasset med tetningen 219 gjennom en svalehaleskjøt. Figur 4 viser også en tetning 220 som kan være i form av en elastomerpakning eller O-ring, for avtetting mellom holderen 217 og innerveggen 228 av tappdelens midtkanal 206. Det er også vist en skulder 222 for tetningen 220. Skulderen 222 tjener for plassering av holderen 217 i aksialretning, slik at holderen 217 bringes i anlegg mot den radiale metalltetning 215, som derved forspennes ved lett komprimering i aksialretning. Tetningens perifere innerflate beveges radialt innad mens den perifere ytterflate beveges radialt utad, forut for trykkpåvirkningen. Figur 5 viser en første, foretrukket versjon av tappdelen ifølge oppfinnelsen. Tappdelen 300 omfatter en tappdelsokkel 301 med en gjennomgående midtkanal 306. På strekningen gjennom tappdelen kan midtkanalen 306 ha flere forskjellige diametre. Både tappdelen og muffedelen kan være forbundet med manifoldplater (vist i figur 1 og 2). En tallerkenventil (eller reguleringsventil) 302 er opplagret i tappdelens midtkanal, med sin ventilflate 303 i en normalt lukket stilling mot ventilsetet 304. Under påvirkning eksempelvis av en skruefjær som vist i figur 2, tvinges tallerkenventilen 302 til den lukkede stilling hvori ventilplaten 303 ligger an mot ventilsetet 304.

En tallerkenventilaktuator 305 er glidbart opplagret i tappdelens midtkanal. Når den første ende 315 av tallerkenventilaktuatoren bringes i anlegg mot den motstående tallerkenventilaktuator 210 i tappdelen, vil den andre ende 307 av tallerkenventilaktuatoren tvinge tallerkenventilen 302 til åpen stilling. Tappdelen 200 innskyves i muffedelens opptakerkammer 314, slik at de innbyrdes motvendte tallerkenventilaktuatorer 210 og 305 bringes i anlegg mot hverandre. Tallerken ventilaktuatoren kan være utformet i ett med tallerkenventilen, eller bestå av separate komponenter som vist i figur 4 og 5.

Med tallerkenventilen 302 i den lukkede stilling, vil tallerkenventilaktuator-flensen 312 befinne seg i anlegg mot skulderen 313 i muffedelens midtkanal 306. Mellom skulderen 313 og ventilsetet 304 er det anordnet en første, radial fluidledning 308 som står i forbindelse mellom midtkanalen 306 og en langsgående fluidledning 309. Sistnevnte strekker seg stort sett parallelt med muffedelens midtkanal, og står i forbindelse med en andre, radial fluidledning 310. Sistnevnte fluidledning er forbundet med muffedelens opptakerkammer 314. Når tallerkenventilen 302 tvinges til åpen stilling, vil fluid strømme fra midtkanalen 306, forbi ventilsetet 304 og gjennom ventilelementåpninger 354 til den første, radiale fluidledning 308, den langsgående fluidledning 309 og den andre, radiale fluidledning 310.

På grunn av fremstillingsmåten for koplingen kan det, som tidligere beskrevet, anvendes en plugg 311 for lukking av enden av den langsgående fluidledning 309.

For å avtette tallerkenventilaktuatoren 305 mot den perifere innervegg 355 av midtkanalen 306, er en ringformet tetning 316 montert på skulderen 317 i midtkanalen. Den foretrukne tetningsversjon er i form av en radial metalltetning med et hulrom som vil reagere på fluidtrykk i koplingen, ved å tvinge den radiale metalltetning til å ekspandere i radialretning mot tallerkenventilaktuatoren. Det bør imidlertid bemerkes at andre tetningsmidler, med innbefatning av elastomerpakninger og O-ringer, kan komme til anvendelse innenfor oppfinnelsens ramme. En holder 318 er innmontert i midtkanalen, for fastholding av tetningen 316 på skulderen 317. Holderen kan være gjenget til innerveggen 356 av midtkanalen eller fastgjort til denne med en klemme (ikke vist). I et foretrukket tilfelle er holderen fastgjort med et holder-låseelement som er gjenget til midtkanalen. Gjengene 324 er anordnet på holder-låseelementets perifere yttervegg og midtkanalens perifere innervegg 356.

I muffedelen av den første, foretrukne versjon er det anordnet en andre tetning 320 mellom tetningsholderen 318 og tallerkenventilaktuatoren 305. Tetningen 320 er fortrinnsvis fremstilt av elastomermateriale og med en svale- haleform som vil forhindre at tetningen 320 innsuges i muffedelens midtkanal 306 grunnet undertrykk eller et lavt innertrykk som påvirker tetningen 320, når tappdel og muffedel frakoples. Tetningen 320 er sammenpasset med flatepartiet 325 på holderen 318 og flatepartiet 326 på holderlåsedelen 321 gjennom en svalehale-skjøt.

I figur 5 er det videre vist en tetning 319 som kan være i form av en elastomerpakning eller en O-ring og som er montert på skulderen 322 i muffedelens midtkanal. Skulderen 322 tjener også for aksial plassering av holderen 318, slik at tetningen 316 kan forspennes ved aksial komprimering. Tetningen 319 vil derved bringes til å ekspandere i radialretning og avtette mot sideveggen 356 av midtkanalen 306 og mot tallerkenventilaktuatoren 305.

Videre er det i figur 5 vist et ringrom eller avløp 323 som danner forbindelse mellom opptakerkammeret 314 og yttersiden av muffedelsokkelen. Denne avløpsledning 323 fungerer på samme måte som beskrevet for koplingen ifølge figur 1 og 2.

Som det videre fremgår av figur 5, er en tetningsholder 327 innført ved skulderen 328 i muffedelens opptakerkammer 314. Tetningsholderen 327 har en første ende 360, en andre ende 359, en ytterflate 361 og en innerflate 362. Tetningsholderen 327 er utformet for å plassere to tetninger 333 og 335 i stilling. I et foretrukket tilfelle består tetningene 333 og 335 av radiale metallpakninger med hulrom som kan trykkpåvirkes, for å tvinge tetningen til å ekspandere i radialretning som reaksjon på fluidtrykk mot koplingen. Ved en foretrukket versjon, som vist i figur 5, er pakningen 333 anbragt i et pakningsspor 334 i tetningsholderen 327. Pakningen 333 danner en fluidtett forsegling mellom innerflaten 362 i den andre ende 359 av tetningsholderen 327 og tappdelens sylindriske sondevegg 203, når tappdelen er innført i opptakerkammeret 314. Pakningen 335 danner en avtetning mellom ytterflaten 361 i den andre ende 359 av tetningsholderen 327 og sideveggen 357 av opptakerkammeret 314. Pakningen 335 er innmontert i pakningssporet 336 i tetningsholderen 327.

De parvise pakninger kan alternativt plasseres aksialt mellom den andre ende 359 av tetningsholderen 327 og skulderen 328. Ved utførelsesformen ifølge figur 5 er imidlertid pakningene 333 og 335 montert i aksialretning mellom den første ende 360 av tetningsholderen 327 og et holder-avstandselement 337. I avstandselementet 337 er det anordnet en radial kanal (eller passasje) 338 mellom innersiden og yttersiden. Med holder-avstandselementet 337 innført i opptakerkammeret 314, er den radiale kanal 338 og den andre, radiale fluidkanal 310 i muffedelen slik plassert innbyrdes, at fluid kan overføres gjennom kanalen. Holder-avstandselementet kan være forsynt med en sliss, slik at variasjoner i avstandselementets aksialposisjon ikke vil forhindre fluidforbindelse mellom fluidkanalene 310 og 338.

Ved utførelsesformen ifølge figur 5 er en tetning 329 montert mellom skulderen 328 og den andre ende 359 av tetningsholderen 327. Tetningen 329 er i dette tilfelle svalehaleformet og fremstilt av elastomermateriale. Ytterflaten 330 av skulderen 328 og ytterflaten 331 av holderen 327 er sammenpasset med tetningen 329 gjennom en svalehaleskjøt. Derved forhindres sammensynking av tetningen 329 i opptakerkammeret 314, når tappdelen uttrekkes fra opptakerkammeret. Alternativt kan tetningen 329 være plassert mellom den første ende 360 av tetningsholderen 327 og holder-avstandselementet 337. Ifølge et annet alternativ kan tetningen 329 innmonteres i en holder i ett stykke, i stedet for i en separat holder 327 med holder-avstandselement 337. Figur 5 viser videre en tetning 332, fortrinnsvis i form av en elastomerpakning eller O-ring, som er innmontert mellom yttersiden 361 av holderen 327 og sideveggen av opptakerkammeret 314.

Tetningsholderen 339 ifølge figur 5 innføres deretter i muffedelkanalen ved holder-avstandselementet 337. Holderen 339 har en første ende 363, en andre ende 364, en innerflate 365 og en ytterflate 366. To tetninger 340 og 342 er anordnet mellom den andre ende 364 av holderen 339 og holder-avstandselementet 337. Det foretrekkes at tetningene 340 og 342 består av radiale metallpakninger som under påvirkning av fluidtrykk i koplingen, vil ekspandere i radialretning. Pakningen 340 opptas i et spor 341 i innersiden 365 av den andre holderende 364, mens pakningen 342 er innført i et spor 343 på yttersiden 366 av den andre holderende 364. Pakningen 340 og 342 kan alternativt være montert mellom den første ende 363 av holderen 339 og holder-låseelementet 349. Pakningen 340 avtetter mellom tetningsholderen 339 og tappdelen, mens pakningen 342 avtetter mellom tetningsholderen 339 og opptakerkammerets sidevegg 357.

Som vist i figur 5, er et sett av pakninger 333 og 335 anordnet ved muffedel-opptakerkammerets innerende i forhold til den radiale fluidkanal 338, mens det andre sett av pakninger 340 og 342 befinner seg ved opptakerkammerets ytterende i forhold til den radiale fluidkanal 338. Selv om den spesielle plassering av tetningsholderdelene kan variere ifølge oppfinnelsen, vil hvert pakningssett tjene for avtetting av de radiale fluidkanaler mellom tappdel og muffedel.

Ved utførelsesformen ifølge figur 5 er en tetning 347 plassert mellom innersiden 365 av den første ende 363 av holderen 339 og holder-låseelementet 349. Tetningen 347 er fortrinnsvis i form av en svalehaleformet elastomerpakning som gjennom en svalehaleskjøt er sammenpasset med holderflaten 348 og holder-låseelementflaten 350. Derved forhindres sammensynking av tetningen 347 i midtkanalen. Ifølge oppfinnelsen kan imidlertid tetningen utelates eller erstattes av en O-ring av elastomermateriale.

Holder-låseelementet 349 kan være fastskrudd til muffedelen, som vist i figur 5, ved gjenger 351 på den perifere ytterside av holder-låseelementet 349 og på den perifere innerside 357 av holderkammeret 314. Alternativt kan holder-låseelementet være gjenget eller på annen måte fastgjort til yttersiden av muffedelsokkelen, eller kan erstattes av en klemme eller annen innretning for fast-gjøring av holder-låseelementer i opptakerkammeret 314. Låseelementet 349 ligger an mot skulderen 352 i opptakerkammeret, slik at strekningen for aksial forspenning av metallpakningene er kjent.

En tetning 345, fortrinnsvis i form av en elastomerpakning eller O-ring, er innført i sporet 346 i tetningsholderen 339, for å avtette mellom holderen 339 og sideveggen 357 av opptakerkammeret 314. Likeledes er en elastomerpakning 332 innført i sporet 344 i tetningsholderen 327.

Når tappdelen 200 innføres i muffedelens opptakerkammer 314, vil tappdelens sondeflate 205 føres mot skulderen 353 i opptakerkammeret. Tallerken-ventilaktuatorene 305 og 210 bringes i gjensidig kontakt, for å åpne tallerken-ventilene. I denne stilling vil tappdelens radiale åpninger 204, avstandselementets radiale åpninger 338 og muffedelens radiale ledninger 310 flukte med hverandre. Det kan derved, når ventilene er åpne, opprettes fluidforbindelse mellom delene, uten at det utøves trykk mot tappdelens sondeflate 205, eller trykk som tvinger delene fra hverandre.

Delsnittet i figur 6 viser den andre versjon av muffedelen ifølge oppfinnelsen hvor de tilhørende tetninger og tetningsholdere bare er vist i kvartsnitt. Muffedelen 400 omfatter en sokkel 401, en tallerkenventilaktuator 402 og et opptakerkammer 403. Disse komponenter er ikke fullstendig vist i figur 6, men er identiske med de beskrevne i utførelsesformen ifølge figur 5. Figur 6 viser også en langsgående fluidledning 404 og en radial fluidledning 405 mellom den langsgående fluidledning 404 og opptakerkammeret 403. Det er også vist en plugg 406 i én ende av den langsgående fluidledning.

Ved utførelsesformen ifølge figur 6, er en tetningsholder 410 anbragt mellom tallerkenventilaktuatoren 402 og muffedelens midtkanal. Som ved utførelsesformen ifølge figur 5 kan tetningsholderen 410 være fastskrudd til midtkanalens innervegg 431 ved gjenger 411, eller være fastgjort på annen måte til muffedelens midtkanal.

Som vist i figur 6, er to tetninger 413 og 415 montert på skulderen 417 i muffedelens opptakerkammer 403. En tetningsholder 412 har en første ende 435, en andre ende 436, en innerside 437 og en ytterside 438. Tetningsholderen 412 er innført i opptakerkammeret 403 og forsynt med et pakningsspor 414 for en pakning 413, og et pakningsspor 416 for en pakning 415. Disse spor befinner seg i den andre ende 436 av holderen. Det anvendes fortrinnsvis radiale metallpakninger 413 og 415, men det kan også benyttes elastomerpakninger. Pakningen 413 ligger tettende an mot innersiden 437 av holderen 412 og tappdelens sylindriske sondevegg 203, når tappdelen er innført i opptakerkammeret 403. Pakningen 415 ligger an mot yttersiden 438 av holderen 412 og sideveggen 432 av opptakerkammeret.

I holderen 412 er det anordnet en radial fluidkanal (eller-ledning) 418 som forløper i flukt med muffedelens radiale fluidledning 405, når holderen 412 er inn-ført ved skulderen 417 i opptakerkammeret.

Det første sett av pakninger 413 og 415 befinner seg på innersiden av opptakerkammeret, ved den radiale ledning 418. Et andre sett av pakninger 419 og 421 er anordnet ved fluidledningen 418 ved opptakerkammerets ytterende. Det anvendes fortrinnsvis radiale, trykkstyrte metallpakninger, men andre paknings-typer kan også benyttes, som tidligere nevnt. Pakningen 419 er innmontert i et pakningsspor 420 og avtetter mot innersiden 437 av pakningsholderens 412 første ende 435 og tappdelens sylindriske sondevegg 203. Pakningen 421 er inn-ført i et pakningsspor 422, og avtetter mellom yttersiden 438 av tetningsholderens første ende 435 og sideveggen 432 av opptakerkammeret 403.

Ved den andre foretrukne utførelsesform blir et holder-låseelement 423 først innført i opptakerkammeret 403. Låseelementet 423 er på yttersiden forsynt med gjenger 428 for fastskruing til opptakerkammerveggen 432. Låseelementet 423 forankrer tetningsholderen 412 i midtkanalen. Låseelementet 423 kan være gjenget eller på annen måte fastgjort til muffedelens ytterside, eller kan erstattes av en holderklemme.

En pakning 424 er innmontert i et spor 425 i ytterveggen av holder-låseelementet 423. Ifølge figur 6 er det også innmontert en pakning 426 i et spor 427 i innerveggen av holder-låseelementet. Det anvendes fortrinnsvis elastomerpakninger eller O-ringer.

For plassering av holder-låseelementet 423 i aksialretning i opptakerkammeret, er kammeret utstyrt med en skulder 429 og låseelementet med en motsvarende skulder 430.

Figur 6 viser også at det i opptakerkammeret 403 er innmontert en pakning 407 for avtetting mellom opptakerkammerveggen 433 og tappdelens sylindriske ytterflate 203.

Tappdelen som er vist i figur 4, kan uten å modifiseres anvendes sammen med muffedelen 400 som er vist i figur 6. Etter å være innført i muffedelens opptakerkammer 403, vil tappdelen 200 strekke seg gjennom holder-låseelementet 423, pakningene 419 og 413 samt tetningsholderen 412. Innerkantene av pakningene 413 og 419 bringes i tettende anlegg mot tappdelperiferien, og dette gjennomføres innen ventilaktuatorene 402 og 210 berører hverandre. Pakningene 413 og 419 vil deretter danne avtetning mellom tappdelen og tetningsholderen 412, innen fluid overføres mellom delene. Pakningene 415 og 421 danner også en fluidavtetning mellom tetningsholderen 412 og opptakerkammeret 432, innen fluid overføres mellom delene.

Når en kopling med muffedel som vist i figur 6, sammenføyes og bringes under trykk, opprettes fluidforbindelse mellom tappdel og muffedel gjennom de radiale ledninger 405 i muffedelen, fluidledningen 418 i holderen og den radiale fluidledning 204 i tappdelen. Når fluidbanen er opprettet, overføres fluidtrykk til hulrommene i pakningene 413, 415, 419 og 421. Pakningene blir derfor trykk-påvirket. Fluidtrykket i hulrommene vil tvinge pakningenes innerkanter og ytter-kanter til å beveges radialt, slik at pakningene ekspanderer i radialretning og derved øker sine ytterdiametre og minsker sine innerdiametre. Tetningsvirkningen vil fremmes av det opprettede fluidtrykk i koplingen.

Når en kopling med muffedel som vist i figur 5, sammenføyes og bringes under trykk, vil det likeledes opprettes fluidforbindelse mellom tappdel og muffedel gjennom radiale ledninger 310 i muffedelen, fluidledningen 338 i tetningsholderen og den radiale fluidledning 204 i tappdelen. Langs denne fluidbane overføres fluidtrykk til hulrommene i pakningene 333, 335, 340 og 342, for å øke tetningsvirkningen.

Claims (6)

1. Kopling omfattende en tappdel (200) med en fremre flate (205) og en sentral boring (206), samt en muffedel (300) med et opptakskammer (314) innrettet til å oppta tappdelen (200), og en sentral boring (306), a) en fluidkanal (204) som strekker seg radialt fra tappdelens (200) sentrale boring (206) til en utvendig sideflate (203) på tappdelen, og en første ventilinnretning (207) for regulering av fluidstrømning mellom den sentrale boring (206) og fluidkanalen (204), b) en i muffedelen (300) utformet fluidkanal med en første seksjon (308) som strekker seg radialt fra den sentrale boring (206), en andre seksjon (310) som strekker seg radialt fra opptakskammeret (314), og en langsgående seksjon (309) som innbyrdes forbinder den første og andre radiale seksjon (308, 310), idet muffedelen (300) omfatter en andre ventilinnretning (302) for regulering av fluidstrømning mellom den sentrale boring (206) og fluidkanalen i muffedelen, c) en første tetningsholder (327, 337) som kan innføres i opptakskammeret (314) og er utformet med en åpning (338) som fluid overføres gjennom mellom fluidkanalene i tapp- og muffedelene (200, 300),karakterisert ved: d) et første par radiale metalltetninger (335, 342) som er anordnet i opptakskammeret (314), med en tetning på hver side av fluidkanalene, innrettet for tettende anlegg mot opptakskammeret (314) og mot den første tetningsholder (327, 337), og e) et andre par radiale metalltetninger (333, 340) beliggende i opptakskammeret (314), en tetning på hver side av fluidkanalene, innrettet for tettende anlegg mot den første tetningsholder (327, 337) og mot tappdelens (200) utvendige sideflate (203).

2. Kopling ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter en første holder-låseinnretning (349) som kan bringes i inngrep med muffedelen (300) for fastlåsing av den første tetningsholder (327, 337) i opptakskammeret

(314).

3. Kopling ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter en første, ringformet svalehaletetning (329) som står i svalehale-inngrep med den første tetningsholder (327, 337).

4. Kopling ifølge krav 1,karakterisert vedat den videre omfatter en avløpskanal (323) som strekker seg mellom opptakskammeret (314) og muffe-elementets (300) utside, og midler for avtetting av avløpskanalen fra fluidstrøm-ning inn i muffedelens opptakskammer.

5. Kopling ifølge krav 1,karakterisert vedat den første og/eller den andre ventilinnretning (207, 302) omfatter: a) en tredje radial metalltetning (215) for tettende anlegg mot en tallerkenventil-aktuator (210) og med den sentrale boring (206), og b) en andre tetningsholder (217) innrettet til å innføres i den sentrale boring (206) for fastholding av den tredje metalltetning i den sentrale boring.

6. Kopling ifølge krav 5,karakterisert vedat den første og/eller andre ventilinnretning omfatter en andre ringformet svalehaletetning (219) som står i svalehale-inngrep med den andre tetningsholder (217).