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流體流中的一個，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流體流和使流體流中的一個有選擇
地轉(zhuǎn)向； 一個示例在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，該殼體有多個進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 自一個進口開口的流體流轉(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 裝在遠程位置的歧管。還需要有一種歧管可以在不將整個歧管從通向 該歧管的所有管道上拆卸的的情況下進行維護。這些元件(特別是活 動部件以及在有相對移動的部件之間的密封件)有正常的磨損和破 裂，且必須定期進行維護或替換。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 浮動單元，以便進行檢查、維修或替換整個元件或它的一部分。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，它能夠使得一個流體流轉(zhuǎn)向離 開歧管，以便用該選定流體流來進行測試、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口，該進口可以定位成與 殼體中的至少一個流體孔連接。
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移動的所有元 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 使得當將流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)從該殼體上拆卸下來時也可以對這些密封件 進行維護和修理。
在優(yōu)選實施例中，該殼體中的至少一個流體孔是流體出口 ，且至 少一個流體孔是流體進口，優(yōu)選是有一個出口和多個進口 ，且進口孔 和出口孔有不同直徑。不過，也可以有其它結(jié)構(gòu)，例如多個進口和兩 個出口，或者一個進口和多個出口。在環(huán)形元件的壁中還有一個位置 沒有孔，用于在不希望使一個流體流轉(zhuǎn)向時定位流體轉(zhuǎn)向器元件的進 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)選實施例中一樣，進口和出口的所有孔處于直角位 置，并因此在公共平面中。還可以使得全部進口開口環(huán)繞殼體的中心 軸線對稱布置，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，當組裝歧管時，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 在一個實施例中，環(huán)形元件的內(nèi)表面可以為柱形。在優(yōu)選實施例中，
進口孔布置在內(nèi)表面的球形部分中。轉(zhuǎn)向器元件通過使得進口形成為 緊密抵靠在選定進口孔(該進口孔將轉(zhuǎn)向)周圍并旋轉(zhuǎn)成與該選定進 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， 且當歧管安裝在海底位置時也很容易插入殼體中。不過，在其它實施 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)選實施例中，流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)包括用于連接 驅(qū)動器元件(該驅(qū)動器元件例如是致動器)的裝置，用于使流體轉(zhuǎn)向 器元件旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動器元件可釋放地安裝在環(huán)形元件上，或者在優(yōu)選實 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 管的情況下進行修理。由于安全原因，優(yōu)選是除了驅(qū)動器元件之外還
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)動器或ROV (當歧管用于海底時)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)引導至相對于殼體的正確位置的裝置。
在優(yōu)選實施例中，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)選實施例參考附圖更詳細地介紹本發(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包括多個流體進口孔12和一個出口孔13。這些孔12、 13都與殼 體10中的公共空間連接，進口12由此而與出口13連接。所有進口孔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。當將歧管組裝好時，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包括進口26，該進口26可以定位成與殼體10 中的其中一個進口孔12對準。流體轉(zhuǎn)向器元件25還包括出口27，在優(yōu) 選實施例中，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)動器連接裝置28，該驅(qū)動器連接裝置 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)動器元件5 (例 如為致動器形式)連接。驅(qū)動器連接裝置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的選定進口孔22A之間實現(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，當拆卸歧管l時，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，因為這對于本領(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進入和離開殼體10，以便組裝和拆卸歧管。 該歧管還包括引導裝置8、 8'，其形式為布置在流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)上的引 導銷8和布置在殼體10上的引導件8'，用于引導流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)20，使 其孔相對于殼體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的相對一側(cè)包括端表面，該端表面包括多個槽和階梯表面，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，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)選實施例中為球 形。
已經(jīng)通過優(yōu)選實施例介紹了本發(fā)明，但是可以對本實施例進行變 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立頂板，當流體轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)插 入殼體中時，該獨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)以及進口(26)，該進口可定位成與殼體中的一個流體孔(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，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 個流體孔(12、 13)是流體出口 (13)，且至少一個流體孔是流體進 口 (12)，優(yōu)選是一個出口和多個進口 ，且進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) 引導至相對于殼體(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)和進口(26)，該出口和進口定位成與殼體中的一個流體孔(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)相對應(yīng)的流體孔(22A、B)。
文檔編號F16K11/085GK101189463SQ200680019231
公開日2008年5月28日 申請日期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 申請人:弗拉莫工程公司