專利名稱：歧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種歧管，用于連接或分開多個(gè)流體流中的一個(gè)，并 使得歧管中選定的流體流轉(zhuǎn)向成另一方向。該歧管特別適用于海底用 途。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有多種歧管用于連接多個(gè)流體流和使流體流中的一個(gè)有選擇
地轉(zhuǎn)向； 一個(gè)示例在N0專利310942中介紹。在該專利中，它介紹了一 種歧管，該歧管包括殼體，該殼體有多個(gè)進(jìn)口開口以及沿殼體的軸向 方向布置的公共出口開口。在殼體內(nèi)布置有轉(zhuǎn)向器元件，用于使得來 自一個(gè)進(jìn)口開口的流體流轉(zhuǎn)向成在與殼體出口開口相反的方向上沿軸
向離開殼體。殼體有局部球形內(nèi)表面，其中，進(jìn)口開口布置成用于與 轉(zhuǎn)向器元件連接。
不過，這種歧管并不特別適合例如海底用途。需要有一種容易安 裝在遠(yuǎn)程位置的歧管。還需要有一種歧管可以在不將整個(gè)歧管從通向 該歧管的所有管道上拆卸的的情況下進(jìn)行維護(hù)。這些元件(特別是活 動(dòng)部件以及在有相對(duì)移動(dòng)的部件之間的密封件)有正常的磨損和破 裂，且必須定期進(jìn)行維護(hù)或替換。還需要有一種方案，在這種方案中， 用于選擇待測試流體流的旋轉(zhuǎn)元件能夠從歧管上拆卸下來，并提升至 浮動(dòng)單元，以便進(jìn)行檢查、維修或替換整個(gè)元件或它的一部分。還需 要一種用于海底用途的歧管，它比已知歧管更容易安裝，因此更可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種滿足上述要求的歧管。
本發(fā)明涉及一種用于流體的歧管，它能夠使得一個(gè)流體流轉(zhuǎn)向離 開歧管，以便用該選定流體流來進(jìn)行測試、測量或執(zhí)行其它任務(wù)。
該歧管包括具有中心軸線的殼體。該殼體包括底部和壁。多個(gè)流 體孔位于形成殼體的壁中，殼體還包括用于使流體管線與殼體以及流 體孔連接的裝置。該歧管還包括流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)，該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)
可以沿軸向插入殼體中。該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包括流體轉(zhuǎn)向器元件，該 流體轉(zhuǎn)向器元件安裝在該系統(tǒng)中，并選擇性地旋轉(zhuǎn)(優(yōu)選是繞該中心
軸線)。流體轉(zhuǎn)向器元件包括軸向出口和進(jìn)口，該進(jìn)口可以定位成與 殼體中的至少一個(gè)流體孔連接。
根據(jù)本發(fā)明，該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)還包括環(huán)形元件，該環(huán)形元件具 有與殼體的內(nèi)部形狀互補(bǔ)的外部形狀，該環(huán)形元件環(huán)繞流體轉(zhuǎn)向器元 件定位，并包括與殼體中的流體孔相對(duì)應(yīng)的流體孔。該環(huán)形元件和該 流體轉(zhuǎn)向器元件相互連接，流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)可以沿軸向方向插入殼體 中或從殼體中取出。這使得在歧管使用過程中彼此相對(duì)移動(dòng)的所有元 件(這些元件將經(jīng)受最大磨損和破裂)可以以簡單方式從歧管的其余 部分上拆卸下來，從而使得歧管的維護(hù)和修理比已知歧管容易得多。 在環(huán)形元件和殼體之間的靜態(tài)密封件優(yōu)選是也布置在環(huán)形元件中，這 使得當(dāng)將流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)從該殼體上拆卸下來時(shí)也可以對(duì)這些密封件 進(jìn)行維護(hù)和修理。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該殼體中的至少一個(gè)流體孔是流體出口 ，且至 少一個(gè)流體孔是流體進(jìn)口，優(yōu)選是有一個(gè)出口和多個(gè)進(jìn)口 ，且進(jìn)口孔 和出口孔有不同直徑。不過，也可以有其它結(jié)構(gòu)，例如多個(gè)進(jìn)口和兩 個(gè)出口，或者一個(gè)進(jìn)口和多個(gè)出口。在環(huán)形元件的壁中還有一個(gè)位置 沒有孔，用于在不希望使一個(gè)流體流轉(zhuǎn)向時(shí)定位流體轉(zhuǎn)向器元件的進(jìn) 口 。
優(yōu)選是，該殼體中的大部分流體孔布置成使它們的孔軸線相對(duì)于
該中心軸線為等角度。這例如可以是30或15度角度，或者與用于海底 用途的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中一樣，進(jìn)口和出口的所有孔處于直角位 置，并因此在公共平面中。還可以使得全部進(jìn)口開口環(huán)繞殼體的中心 軸線對(duì)稱布置，并使得該出口開口具有與入口不同的角度。
優(yōu)選是，環(huán)形元件的外部形狀與殼體的內(nèi)部形狀相匹配。在優(yōu)選 實(shí)施例中，環(huán)形元件為具有底部的大致柱形形狀，并與頂部法蘭元件 連接，當(dāng)組裝歧管時(shí)，該頂部法蘭元件也形成該殼體的頂部元件。流 體轉(zhuǎn)向器元件布置在該柱形形狀內(nèi)部，并處于該底部和頂部法蘭元件 之間。
根據(jù)本發(fā)明，環(huán)形元件的內(nèi)表面優(yōu)選是至少一部分為球形，但是 在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形元件的內(nèi)表面可以為柱形。在優(yōu)選實(shí)施例中，
進(jìn)口孔布置在內(nèi)表面的球形部分中。轉(zhuǎn)向器元件通過使得進(jìn)口形成為 緊密抵靠在選定進(jìn)口孔(該進(jìn)口孔將轉(zhuǎn)向)周圍并旋轉(zhuǎn)成與該選定進(jìn) 口孔接觸，從而形成為與環(huán)形元件的內(nèi)表面相匹配。
在流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)處布置有密封裝置，用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形元件與流體 轉(zhuǎn)向器元件之間的密封連接。這將在下面更詳細(xì)介紹。在環(huán)形元件和 殼體之間還有布置在流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)處的其它密封件。
在優(yōu)選實(shí)施例中，環(huán)形元件的外表面為大致柱形。這很容易制造， 且當(dāng)歧管安裝在海底位置時(shí)也很容易插入殼體中。不過，在其它實(shí)施 例中，環(huán)形元件的外表面可以至少局部形成為截頭錐形，或者形成為 多側(cè)面柱形元件，且不同側(cè)面有相同或不同面積，或者形成為不同選 擇的組合。
為了用于海底，在優(yōu)選實(shí)施例中，流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包括用于連接 驅(qū)動(dòng)器元件(該驅(qū)動(dòng)器元件例如是致動(dòng)器)的裝置，用于使流體轉(zhuǎn)向 器元件旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)器元件可釋放地安裝在環(huán)形元件上，或者在優(yōu)選實(shí) 施例中安裝在頂部法蘭元件上，以便容易脫開并且可以在不必拆卸歧 管的情況下進(jìn)行修理。由于安全原因，優(yōu)選是除了驅(qū)動(dòng)器元件之外還
有用于操作流體轉(zhuǎn)向器元件的系統(tǒng)，例如通過有可以由驅(qū)動(dòng)器或ROV (當(dāng)歧管用于海底時(shí))操作的操作元件。優(yōu)選是，流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包 括用于使該系統(tǒng)軸向升高離開殼體的裝置。它可以是桂鉤或環(huán)，或者 用于與提升工具或ROV接合的其它裝置。
為了將歧管可靠安裝在海底位置，流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)和/或殼體優(yōu)選 是包括用于將流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)引導(dǎo)至相對(duì)于殼體的正確位置的裝置。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在流體轉(zhuǎn)向器元件和環(huán)形元件之間的密封裝置 是自調(diào)節(jié)的金屬-金屬密封系統(tǒng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，密封系統(tǒng)包括第一 元件、彈簧元件、密封件增壓器、第二元件和密封元件。彈簧元件與 密封件增壓器一起布置在第一和第二元件之間。密封件增壓器有通過 在兩側(cè)的壓力來驅(qū)動(dòng)密封件的結(jié)構(gòu)。密封元件的、朝向環(huán)形元件內(nèi)表 面的表面與環(huán)形元件的內(nèi)表面的形狀相匹配，優(yōu)選是球形。


下面將通過優(yōu)選實(shí)施例參考附圖更詳細(xì)地介紹本發(fā)明，附圖中 圖l表示了本發(fā)明的歧管；
圖2表示了穿過圖1中的歧管的局部剖視圖； 圖3表示了歧管的分解圖4表示了穿過圖3的歧管分解圖的局部剖視圖5表示了根據(jù)本發(fā)明具有密封裝置的流體轉(zhuǎn)向器元件的剖視
圖6表示了具有密封裝置的流體轉(zhuǎn)向器元件的分解圖；以及 圖7表示了圖6中的密封裝置的部件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖l中表示了本發(fā)明的歧管，而在圖2中表示了圖1的歧管的局部 剖視圖。在圖3和圖4中以分解圖示出了相同元件。歧管1包括殼體10， 該殼體10大體上為柱形外形，并有中心軸線ll。優(yōu)選是，該殼體在橫 切中心軸線的橫截面中具有多邊形外形，以便更容易連接要安裝至該 歧管上的管(未示出)。該殼體優(yōu)選包括底部14和壁15。形成殼體IO 的壁15包括多個(gè)流體進(jìn)口孔12和一個(gè)出口孔13。這些孔12、 13都與殼 體10中的公共空間連接，進(jìn)口12由此而與出口13連接。所有進(jìn)口孔12 的中心軸線都在與殼體10的中心軸線11大致成直角的公共平面內(nèi)。而 且，該出口孔13的中心軸線與進(jìn)口孔12的中心軸線平行。
在殼體l 0中有流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20，該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)2 0包括環(huán)形 元件21和流體轉(zhuǎn)向器元件25。環(huán)形元件21包括大體柱形部分以及底部 和頂部法蘭30部分。當(dāng)將歧管組裝好時(shí)，頂部法蘭30形成殼體10的頂 板，如圖1和圖2所示。環(huán)形元件21包括與殼體10中的孔12、 13相對(duì)應(yīng) 的孔22A、 22B。環(huán)形元件21的外表面與殼體10的內(nèi)部形狀相匹配。該
部分的截面可以為沿殼體中心軸線的縱向方向的柱形、多邊形或者錐 形。主要特征在于流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20可以很容易地插入殼體10中，因
為該殼體的內(nèi)表面和環(huán)形元件的外表面相匹配。
流體轉(zhuǎn)向器元件25布置成在環(huán)形元件21中繞殼體10的中心軸線11 旋轉(zhuǎn)。流體轉(zhuǎn)向器元件25包括進(jìn)口26，該進(jìn)口26可以定位成與殼體10 中的其中一個(gè)進(jìn)口孔12對(duì)準(zhǔn)。流體轉(zhuǎn)向器元件25還包括出口27，在優(yōu) 選實(shí)施例中，該出口27沿殼體10的中心軸線11的縱向方向定向。在環(huán) 形元件21底部和殼體10底部14中還有孔與出口27相連。根據(jù)本發(fā)明， 這些進(jìn)口、出口以及流體轉(zhuǎn)向器元件的出口也可以有其它結(jié)構(gòu)。這些
進(jìn)口可以布置成與中心軸線有不同于90度的角度，該出口也可以有其 它角度。
該流體轉(zhuǎn)向器元件還包括驅(qū)動(dòng)器連接裝置28，該驅(qū)動(dòng)器連接裝置 28延伸穿過環(huán)形元件21的頂部法蘭30，并可釋放地與驅(qū)動(dòng)器元件5 (例 如為致動(dòng)器形式)連接。驅(qū)動(dòng)器連接裝置28還可以與操作裝置6連接， 該操作裝置6可以人工操作，或者通過ROV或其它設(shè)備來操作。
在流體轉(zhuǎn)向器元件25和環(huán)形元件21的內(nèi)表面之間還有動(dòng)態(tài)密封系 統(tǒng)，以便在流體轉(zhuǎn)向器元件25與環(huán)形元件21的選定進(jìn)口孔22A之間實(shí)現(xiàn) 密封連接。該密封系統(tǒng)將參考圖5至圖7來介紹。在流體轉(zhuǎn)向器元件的 出口27和環(huán)形元件21之間也有密封裝置。在流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20和殼體 IO之間還有靜態(tài)密封系統(tǒng)，從而密封不同孔之間的連接。在這些系統(tǒng) 中的密封件布置在流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20上，這樣，當(dāng)拆卸歧管l時(shí)，這些 密封件將與流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)2O—起取出。在歧管的其它元件之間還有 本領(lǐng)域公知的普通密封件，它們將不再介紹，因?yàn)檫@對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說是很明顯的。
在圖3和4中看得最清楚，流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20還包括提升裝置7，用 于提著流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)2 O進(jìn)入和離開殼體10，以便組裝和拆卸歧管。 該歧管還包括引導(dǎo)裝置8、 8'，其形式為布置在流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)上的引 導(dǎo)銷8和布置在殼體10上的引導(dǎo)件8'，用于引導(dǎo)流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20，使 其孔相對(duì)于殼體10中的孔處于正確位置。歧管還包括鎖定裝置9，用于 在組裝歧管時(shí)將流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)2 O鎖定在殼體l 0上。
流體轉(zhuǎn)向器元件25與環(huán)形元件21之間的動(dòng)態(tài)密封系統(tǒng)40如圖5至 圖7中所示。如圖5中的剖視圖所示，流體轉(zhuǎn)向器元件25的進(jìn)口26有密 封系統(tǒng)40，用于密封抵靠環(huán)形元件21的內(nèi)表面(未在圖5-7中示出)。 該流體轉(zhuǎn)向器元件25還有環(huán)繞出口27的密封元件50。
該密封系統(tǒng)40包括第一元件41。第一元件41有彎曲表面42，該彎 曲表面與流體轉(zhuǎn)向器元件25成靜態(tài)鄰接。在另一實(shí)施例中，第一元件 41可以形成為流體轉(zhuǎn)向器元件25的一部分。第一元件"在該彎曲表面 42的相對(duì)一側(cè)包括端表面，該端表面包括多個(gè)槽和階梯表面，用于與 密封系統(tǒng)40的其它部件相互作用。密封系統(tǒng)40還包括彈簧元件44、密 封件增壓器(seal booster) 45、第二元件46和密封元件47。彈簧元 件44布置在笫一元件41的階梯表面和第二元件"的表面之間，從而使兩個(gè)元件41、 46之間有一些彈性。最好如圖7中所示，密封件增壓器45 布置在第二元件46的槽中，因此在兩側(cè)與第二元件46連接。在組裝該 密封系統(tǒng)40時(shí)，第一元件41的階梯表面將在另外兩側(cè)抵靠密封件增壓 器45，如圖5中所示。密封件增壓器45的形狀和結(jié)構(gòu)使它密封兩個(gè)通 路。第二元件46在背離流體轉(zhuǎn)向器元件25的表面中有槽，密封元件47 布置在該槽中。密封元件47的、朝著環(huán)形元件21內(nèi)表面的表面48具有 與孔22周圍的環(huán)形元件內(nèi)表面相匹配的形狀，在該優(yōu)選實(shí)施例中為球 形。
已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是可以對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行變 化和改變，這些變化和改變在如下面權(quán)利要求所述的本發(fā)明范圍內(nèi)。 可以考慮使得殼體包括底部和壁以及獨(dú)立頂板，當(dāng)流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)插 入殼體中時(shí)，該獨(dú)立頂板定位成抵靠該壁。該環(huán)形元件可以并不包括 底部。這些進(jìn)口可以有其它角度；用于提升流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)的裝置可 以為用于連接提升設(shè)備的任意形式，例如快速釋放系統(tǒng)、掛鉤、夾持 表面、或者適合于插入夾緊設(shè)備的部分等。
權(quán)利要求
1.一種用于流體的歧管，包括殼體(10)，該殼體具有中心軸線(11)和多個(gè)流體孔(12、13)，這些流體孔穿過形成殼體(10)的壁，且該殼體還具有用于將流體管線連接至殼體(10)以及流體孔(12、13)的裝置(17)；以及流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)，該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包括流體轉(zhuǎn)向器元件(25)，該流體轉(zhuǎn)向器元件安裝在該系統(tǒng)(20)中，并選擇性地繞一軸線旋轉(zhuǎn)，該流體轉(zhuǎn)向器元件包括軸向出口(27)以及進(jìn)口(26)，該進(jìn)口可定位成與殼體中的一個(gè)流體孔(12、13)連接；其特征在于該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)能夠沿軸向插入殼體(10)中，并且，該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)還包括環(huán)形元件(21)，該環(huán)形元件的外部形狀與殼體(10)的內(nèi)部形狀互補(bǔ)，該環(huán)形元件(21)環(huán)繞該流體轉(zhuǎn)向器元件(25)定位，并與流體轉(zhuǎn)向器元件(25)連接，且該環(huán)形元件(21)包括與殼體中的流體孔(12、13)相對(duì)應(yīng)的流體孔(22A、B)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的歧管，其特征在于該殼體中的至少一 個(gè)流體孔(12、 13)是流體出口 (13)，且至少一個(gè)流體孔是流體進(jìn) 口 (12)，優(yōu)選是一個(gè)出口和多個(gè)進(jìn)口 ，且進(jìn)口孔和出口孔有不同直 徑。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于殼體 中的流體孔(12、 23)布置成使它們的孔軸線相對(duì)于中心軸線(11) 為等角度，并優(yōu)選是在公共平面中。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于環(huán)形 元件(21)的內(nèi)表面為至少局部球形。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于環(huán)形 元件(21)的外表面與殼體(10)的內(nèi)表面相匹配。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于流體 轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)包括用于連接驅(qū)動(dòng)器元件(5)的裝置(28),用 于使流體轉(zhuǎn)向器元件(25)旋轉(zhuǎn)；和/或用于人工或機(jī)械操作流體轉(zhuǎn)向 器元件旋轉(zhuǎn)的裝置(6)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于流體 轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)包括用于將該系統(tǒng)沿軸向提升離開殼體(10)的裝 置(7)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于流體 轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)和/或殼體(10)包括用于將流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20) 引導(dǎo)至相對(duì)于殼體(10)的正確位置的裝置(8、『)。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于在殼 體(10)與環(huán)形元件(21)之間環(huán)繞流體孔的靜態(tài)密封裝置安裝在環(huán) 形元件(21)上。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的歧管，其特征在于該 流體轉(zhuǎn)向器元件(25)與環(huán)形元件(21)之間的密封系統(tǒng)(40)是自調(diào)節(jié)的金屬-金屬密封系統(tǒng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的歧管，其特征在于，該密封系統(tǒng)(40) 包括彈簧元件(44)，該彈簧元件布置在第一元件(41)和第二元 件(46)之間，該第一元件與流體轉(zhuǎn)向器元件(25)連接，該第二元 件(46)布置在第一元件(41)與環(huán)形元件(21)之間；密封件增壓 器(45)，該密封件增壓器布置在第一元件(41)和第二元件(46) 之間；以及密封元件(47),該密封元件布置在第二元件(46)的、 面向環(huán)形元件(21)的表面中，該密封元件(47)的、抵靠環(huán)形元件(21)的表面(48)與環(huán)形元件(21)的內(nèi)表面相匹配，優(yōu)選是球形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于流體的歧管，它包括殼體(10)，該殼體具有中心軸線(11)和多個(gè)流體孔(12、13)，這些流體孔穿過形成殼體(10)的壁；以及流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)，該流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包括流體轉(zhuǎn)向器元件(25)，該流體轉(zhuǎn)向器元件安裝在系統(tǒng)(20)中，并可選擇地環(huán)繞軸線旋轉(zhuǎn)，它包括軸向出口(27)和進(jìn)口(26)，該出口和進(jìn)口定位成與殼體中的一個(gè)流體孔(12、13)連接。流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)(20)可軸向插入殼體(10)中，還包括環(huán)形元件(21)，該環(huán)形元件具有與殼體(10)的內(nèi)部形狀互補(bǔ)的外部形狀，該環(huán)形元件(21)環(huán)繞流體轉(zhuǎn)向器元件(25)定位，并與流體轉(zhuǎn)向器元件(25)連接，且該環(huán)形元件(21)包括與殼體中的流體孔(12、13)相對(duì)應(yīng)的流體孔(22A、B)。
文檔編號(hào)F16K11/085GK101189463SQ200680019231
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者L·塞姆 申請(qǐng)人:弗拉莫工程公司