專利名稱：連接管道以允許其相對運動并包括預緊部件以提供恒定密封間隙的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連接在兩個相互運動部件或零件之間輸送流體的管道的裝置。這種連接裝置需要從一個海底生產場所通過一個立管將液體傳送到海面上的鉆探船或者生產容器中，因此要求該鉆探船或生產容器能夠根據(jù)氣象和風向自由轉動而不受立管和海底裝置的限制。連接裝置的這種轉動能力是非常有益的，因為這樣對鉆探船或生產容器沒有任何限制。另外可選擇的辦法是在合適的裝置中使用軟管，例如滑動鏈，但是這種裝置會限制最大轉動量，典型的為±270°。
對于密封以防止油或者氣體泄漏到環(huán)境中的動態(tài)密封件，由于具有導致?lián)p壞健康、環(huán)境和用途的潛在危險，這種連接裝置具有嚴格的要求，并且在任何情況下在進行維修的同時必須停止生產過程。這種連接通常是具有小公差的大型結構，對于動態(tài)密封件來說，裝配中的失誤和粗糙的工作環(huán)境，例如密封間隙的變化，可以導致密封材料的破壞并喪失密封的能力。
為了提高這種密封件的使用壽命并提高生產過程的安全性，盡可能使動態(tài)密封件的工作環(huán)境有利并穩(wěn)定是非常關鍵的。
已知有幾種用于連接流體的旋轉裝置，例如NO964616號專利申請中的公開文本中可以清楚地看到的。這些已知裝置的共同之處是動態(tài)密封件會遇到其所密封的間隙的變化。由于連接裝置在工作過程中的內部壓力，相對運動的環(huán)之間的密封間隙將增大并惡化密封件的環(huán)境。在內部壓力反復而且大的變化中，密封間隙將持續(xù)改變。這將隨著時間的流逝而磨損密封件，最終導致故障并在最壞的情況下發(fā)生泄漏。
進一步，現(xiàn)有技術中的流體連接裝置包括大量的環(huán)，甚至是單孔連接，這將導致設備昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種改進的結構，該結構基本上避免了上述缺點。本發(fā)明包括一個用于流體連接的裝置，有可能在工作之前對主要密封件進行測試。進一步，使用一個彈簧組件對裝配體進行預緊，以便向動態(tài)密封件在連接裝置沒有處于工作狀態(tài)時提供恒定的壓力。當流體連接裝置工作時并且處于工作壓力的影響下，在壓力的作用下補償流體進入補償間隙中以平衡內部工作壓力，以便作用在密封件上的壓力保持恒定，而不會受到連接裝置是否處于工作中的影響。可以對工作壓力的變化進行處理并且可以按照工作壓力來調節(jié)補償流體的供給壓力。相互運動的環(huán)之間的間隙將保持恒定，而密封件的磨損得以最小化。相對于生產的可行性和成本來說密封件的數(shù)量也得以最小化。
參照附

圖1，圖中示出了連接裝置。
流體連接裝置由一個在縱向上具有孔60的芯子1構成，該孔與一個徑向孔61連接。一個具有一個環(huán)形通道62的出口環(huán)2連接在芯子1上，以允許相對運動。一個上部軸承和一個下部軸承10、11為出口環(huán)2提供了低摩擦支承。
在芯子1上有一個用于動態(tài)密封件的凹槽；測試密封件21、主要密封件23和次要密封件25徑向設置在芯子1和出口環(huán)2之間。進一步，提供位于軸承11周圍的密封件32、33，以進行密封防止受環(huán)境污染，并保持軸承11的潤滑。
在出口環(huán)2上方為一個支承環(huán)3。它相對于芯子1是靜止的。支承環(huán)3具有一個用于動態(tài)密封件的凹槽；測試密封件20、主要密封件22和次要密封件24設置在出口環(huán)2和支撐環(huán)3之間。進一步，支承環(huán)具有用于放置彈簧組件15的孔。彈簧組件15沿軸向放置并使用一個調節(jié)螺栓16來進行預緊。這些在支承環(huán)3和出口環(huán)2之間、出口環(huán)2和芯子1之間提供了一個恒定的軸向壓力。
與下部支承環(huán)11一樣，在支承環(huán)10上設置密封件30、31，一側設置一個。
在支承環(huán)3的上方設置一個補償環(huán)4。它同樣相對于芯子1是靜止的。補償環(huán)4具有一個用于調節(jié)螺栓16的凹槽，調節(jié)螺栓16向彈簧組件15提供預緊。
在出口環(huán)2上設置一個垂直連接在位于測試密封件20和主要密封件22之間的徑向開口上的水平孔50。在芯子1和出口環(huán)2之間傳送工作流體前，通過在所述開口中注入壓力液體或者氣體，能夠測試主要密封件22是否泄漏。在出口環(huán)2的下部設置與孔51相同的配置，用來測試主要密封件23。
測試密封件20(21)“背向”工作流體放置，允許在測試密封件20(21)和主要密封件22(23)之間保持測試壓力。
孔50進一步垂直連接在支承環(huán)3和補償環(huán)4之間、密封件41和43之間的補償間隙70上。通過在壓力下向補償間隙提供補償流體來補償增加的內部工作流體壓力并作為彈簧組件的輔助，出口環(huán)2和芯子1之間的軸向間隙，以及出口環(huán)2和支承環(huán)3之間的軸向間隙即使在大的工作壓力下也可以在工作中保持恒定。因此動態(tài)密封件22、23、24、25的工作環(huán)境得以優(yōu)化。
在支承環(huán)3和補償環(huán)4之間的補償間隙具有一個包含密封對41、42和43、44的雙重隔離物，以避免補償流體泄漏到環(huán)境中。進一步，在支承環(huán)3和芯子1之間提供密封件40，以避免補償流體泄漏到工作流體中。密封件40也將阻止工作流體向補償間隙70的泄漏。
進一步，在支承環(huán)3和補償環(huán)4之間的靜止密封件43、44以及芯子1和補償環(huán)4之間的靜止密封件41、42上提供凹槽。提供靜止密封件以阻止工作流體進入環(huán)境中。
權利要求
1.用于連接輸送壓力流體的管道的裝置，允許承載管道的相應連接端的兩個連接零件之間發(fā)生相對運動，并可在工作之前對主要密封件進行壓力測試，其中一個第一連接零件包括一個中心芯子(1)，該芯子在縱向方向上具有一個孔(60)和一個與縱向的孔(60)流體連通的徑向通道(61)，該徑向通道(61)與在環(huán)形的第二連接零件(2)上形成的環(huán)形通道(62)流體連通，該環(huán)形的第二連接零件(2)相對于第一連接零件是可活動的，其中在第二連接零件和第一連接零件與一個附加零件兩者之間的相面對的軸向表面(大體上垂直于縱向軸的表面)包括動態(tài)液壓測試密封件(20、21)、動態(tài)液壓主要密封件(22、23)和動態(tài)液壓次要密封件(24、25)，這些表面有用于動態(tài)密封件(20、21、22、23、24、25)的恒定密封間隙，不依賴于第二連接零件上的通道(62)中的流體壓力，其特征在于，該裝置包括一個相對第一連接零件靜止的支承環(huán)(3)，該支承環(huán)設置在第二連接零件的上方并借助至少一個彈簧而靠向第二連接零件提供有軸向預緊的部件，且該裝置具有允許向基本上平行于密封面設置的補償間隙提供補償流體的結構，并且所述支承環(huán)位于補償間隙和密封平面之間，以便可以為所有流體壓力提供一個具有預緊和補償流體的恒定密封間隙。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，支承環(huán)(3)的彈簧張緊部件具有相對于中心芯子(1)同心配置的多個彈簧(15)。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，支承環(huán)(3)的彈簧張緊部件具有一個直徑大于中心芯子(1)的單個彈簧。
4.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，彈簧包括多個碟形彈簧。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，補償流體由外部源提供或者由壓力下的工作流體提供。
6.如前述權利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，預緊部件是可調節(jié)的。
全文摘要
用于連接輸送壓力流體的管道的裝置，允許承載管道的相應連接端的兩個連接零件之間發(fā)生相對運動，并可在工作之前對主要密封件進行壓力測試，其中一個第一連接零件包括一個中心芯子(1)，該芯子在縱向方向上具有一個孔(60)和一個與縱向的孔(60)流體連通的徑向通道(61)，該徑向通道(61)與在環(huán)形的第二連接零件(2)上形成的環(huán)形通道(62)流體連通，該環(huán)形的第二連接零件(2)相對于第一連接零件是可活動的，其中在第二連接零件和第一連接零件與一個附加零件兩者之間的相面對的軸向表面(大體上垂直于縱向軸的表面)包括動態(tài)液壓測試密封件(20、21)、動態(tài)液壓主要密封件(22、23)和動態(tài)液壓次要密封件(24、25)，這些表面有用于動態(tài)密封件(20、21、22、23、24、25)的恒定密封間隙，不依賴于第二連接零件上的通道(62)中的流體壓力，其特征在于，該裝置包括一個相對第一連接零件靜止的支承環(huán)(3)，該支承環(huán)設置在第二連接零件的上方并借助至少一個彈簧而靠向第二連接零件提供有軸向預緊的部件，且該裝置具有允許向基本上平行于密封面設置的補償間隙提供補償流體的結構，并且該支承環(huán)位于補償間隙和密封平面之間，以便可以為所有流體壓力提供一個具有預緊和補償流體的恒定密封間隙。
文檔編號F16L39/06GK1653291SQ03810446
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月6日 優(yōu)先權日2002年5月8日
發(fā)明者西格蒙德·拉森 申請人:先進生產和裝卸有限公司