DE1198151B

DE1198151B - Cock for maximum pressures

Info

Publication number: DE1198151B
Application number: DEO7066A
Authority: DE
Inventors: John P Zawacki; Roy Otter
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1959-06-03
Filing date: 1959-11-05
Publication date: 1965-08-05

Description

Hahn für Höchstdrücke Die Erfindung bezieht sich auf Hähne für Höchstdrücke mit zylindrischem Küken und einer kegelstumpfförmigen, sich nicht drehenden Büchse zwischen Küken und Gehäuse, bei denen die Büchse mindestens eine Nut zur Aufnahme metallischer Dichtringe hat, die als Abdichtung zwischen Büchse und Gehäuse dienen, wobei die Dichtungswirkung der Ringe durch ein einpreßbares Druckmittel erhöht wird, welches auf die Dichtringe einwirkt, die in nicht eingebautem Zustand aus der Nut vorstehen.Maximum pressure cocks The invention relates to maximum pressure cocks with a cylindrical plug and a frustoconical, non-rotating sleeve between the chick and the housing, in which the bushing has at least one groove for receiving has metallic sealing rings that serve as a seal between the liner and housing, whereby the sealing effect of the rings is increased by a pressable pressure medium, which acts on the sealing rings that come out of the groove when not installed protrude.

Es sind bereits Hähne oder Ventile mit Metalldichtringen bekannt sowie die Verwendung eines Schmiermittels für Dichtungszwecke.There are already faucets or valves with metal sealing rings known as well the use of a lubricant for sealing purposes.

Es gibt auch Dichtringe, die deformiert werden, wenn das Teil, welches sie trägt, in wirksame Beziehung mit dem Gehäuse gebracht wird. Andere bekannte Dichtringe werden durch Strömungsmitteldruck hinter oder unter - denselben zur Wirkung gebracht.There are also sealing rings that are deformed when the part which it carries, is brought into effective relationship with the housing. Other known Sealing rings are activated by fluid pressure behind or below them brought.

Weitere bekannte Dichtringe haben rechteckigen Querschnitt, stehen hochkant in ihrer Nut und dichten in Verbindung mit einem elastischen Medium ab. Die Wirkungsweise beruht dabei auf einem Verdrängen eines elastischen Mediums, wie Gummi.Other known sealing rings have a rectangular cross-section upright in their groove and seal in connection with an elastic medium. The mode of action is based on a displacement of an elastic medium, such as Rubber.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Abdichtung zwischen Büchse und Gehäuse mit einfachen Mitteln zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt, indem der bzw. die Dichtringe durch Einsetzen der kegelstumpfförmigen Büchse in das Gehäuse in ihre Nuten hineingestaucht und durch das Druckmittel gegen die Seitenwände der Nut gepreßt werden. Dabei werden Schrammen, Werkzeugmarkierungen und Narben od. dgl. in der Dichtungsoberfläche ausgeglichen.The invention has set itself the task of the seal between To improve the sleeve and housing with simple means. The solution to this problem takes place by the sealing ring or rings by inserting the frustoconical sleeve in the housing in their grooves and compressed by the pressure medium against the Side walls of the groove are pressed. Thereby scratches, tool marks and scars or the like balanced in the sealing surface.

Durch die Einrichtung zur Einspritzung von Kunststoff und die damit erzeugte Abstützung der Dichtringe wird der Mangel an Elastizität des deformierbaren Metalls, z. B. Blei, ausgeglichen.By the device for the injection of plastic and the with it generated support of the sealing rings is the lack of elasticity of the deformable Metal, e.g. B. lead, balanced.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further details of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird z. B. bei Bohrlöchern verwendet, bei denen es erwünscht ist, vollständige Baugruppen zu bilden, die als Einsteckeinheiten zur Kontrolle und für Reparaturzwecke leicht und schnell ausgewechselt werden können.The invention is e.g. B. used in wells where it is desired is to form complete assemblies as plug-in units for control and can be easily and quickly replaced for repair purposes.

Strömungsmittel, die unter dem Einfluß von Drücken stehen, die etwa 2100 kg/cm2 betragen, werden durch die erfindungsgemäßen Hähne gesteuert und müssen daran gehindert werden, daß sie zwischen dem Gehäuse und der eingesetzten Büchse ausströmen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Figuren erläutert: F i g.1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Bohrlochabschlusses, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Metalldichtungsringes, F i g. 3 ein Schnitt durch den Hahn, F i g. 4 ein Schnitt nach der Schnittkennzeichnung 4-4 in F i g. 2; F i g. 5, 6 und 7 sind Teilschnitte, welche die Art erläutern, in welcher die Dichtungsringe wirken; F i g. 8 ist ein Schnitt einer abgewandelten Form des" Metalldichtungsringes; F i g. 9, 10 und 11 sind Teilschnitte, welche die Art erläutern, in welcher die Dichtungsringe nach F i g. 8 arbeiten; F i g. 12 ist ein Schnitt durch zwei O-Ringe; F i g. 13, 14 und 15 sind Teilschnitte, welche die Art erläutern, in welcher die Dichtungsringe nach F i g. 12 zur Wirkung gelangen.Fluids that are under the influence of pressures approximately 2100 kg / cm2 are controlled by the taps according to the invention and must are prevented from getting between the housing and the inserted sleeve emanate. Embodiments of the invention are explained using the figures: FIG. 1 is an exploded perspective view of a wellbore termination; F i g. 2 is a perspective view of a metal sealing ring, FIG. 3 a Section through the cock, F i g. 4 a section according to the section marking 4-4 in F i g. 2; F i g. 5, 6 and 7 are partial sections explaining the manner in which the sealing rings work; F i g. 8 is a section of a modified form of the " Metal sealing ring; F i g. 9, 10 and 11 are partial sections explaining the way in which the sealing rings according to FIG. 8 work; F i g. 12 is a section by two O-rings; F i g. 13, 14 and 15 are partial sections that explain the way in which the sealing rings according to FIG. 12 come into effect.

Der in F i g. 1 gezeigte Bohrlochabschluß enthält zwei gleiche Einsteckeinheiten 11 und 12. Wie F i g. 3 zeigt, liegt im Gehäuse 13 in einer Bohrung 17 eine kegelstumpfförmige Büchse 14, die mit einem Gewinde versehen ist und durch eine Mutter 16 gehalten wird. Ein Keil 18 ist in Nuten in den zusammenpassenden Oberflächen der Büchse 14 und der Bohrung 17 eingepaßt und verhindert die Drehung der Büchse 14. In der Büchse 14 liegt ein Küken 19, welches durch eine Verschraubung 20 gehalten wird. Die Durchflußbohrung 21 kann wahlweise mit den Durchlässen 22 zur Deckung gebracht werden oder in eine Stellung bewegt werden, die quer zu den Durchlässen 22 liegt. Die Durchlässe 22 fluchten mit den Kanälen 23 im Gehäuse 13.The in F i g. The borehole closure shown in FIG. 1 contains two identical plug-in units 11 and 12. As in FIG. 3 shows, a frustoconical bushing 14, which is provided with a thread and is held by a nut 16, lies in a bore 17 in the housing 13. A key 18 is fitted in grooves in the mating surfaces of the sleeve 14 and the bore 17 and prevents rotation of the sleeve 14. In the sleeve 14 lies a plug 19 which is held by a screw connection 20 . The through-flow bore 21 can optionally be brought into congruence with the passages 22 or moved into a position which is transverse to the passages 22. The passages 22 are aligned with the channels 23 in the housing 13.

Zwei Nuten 24 und 26 in der äußeren Oberfläche der Büchse 14 umgeben die Durchlässe 22. Die inneren Nuten 24 nehmen je einen üblichen O-Ring 27 auf und die äußeren Nuten 26 einen der Metalldichtungsringe 30 nach der Erfindung. Die Nuten 26 sind durch Bohrungen 31 mit Rückschlagventilen 32 verbunden, durch welche eine zähflüssige Plastikmasse unter hohem Druck eingespritzt werden kann.Two grooves 24 and 26 in the outer surface of the sleeve 14 surround the passages 22. The inner grooves 24 each receive a conventional O-ring 27 and the outer grooves 26 one of the metal sealing rings 30 according to the invention. The grooves 26 are connected by bores 31 to check valves 32 through which a viscous plastic mass can be injected under high pressure.

Der Metalldichtungsring 30 (F i g. 2 und 4) ist derart gebogen, daß er in die Nut 26 paßt. Er hat einen H-förmigen Querschnitt mit einem inneren Schenkel 33 und einem äußeren Schenkel 34, die durch einen Steg 36 verbunden sind. Der Steg 36 ist mit einer Vielzahl von Löchern 37 versehen, durch welche das plastische Material hindurchfließen kann. Der Außenschenkel 34 ist abgeschrägt, um eine verhältnismäßig dünne verjüngte Kante zu schaffen, die als Dichtungslippe 39 dient. Der Dichtring 30 ist relativ starr.The metal sealing ring 30 (FIGS. 2 and 4) is bent to fit into the groove 26 . It has an H-shaped cross section with an inner leg 33 and an outer leg 34, which are connected by a web 36. The web 36 is provided with a plurality of holes 37 through which the plastic material can flow. The outer leg 34 is beveled to create a relatively thin tapered edge that serves as a sealing lip 39. The sealing ring 30 is relatively rigid.

Er wird in die Nut 26, wie in F i g. 5 gezeigt, eingepaßt, wobei die Schenkel 33 und 34 aus der Nut 26 eine kurze Strecke, z. B. 0,4 mm, vorstehen.He is in the groove 26, as in F i g. 5, fitted, the Legs 33 and 34 out of the groove 26 a short distance, e.g. B. 0.4 mm, protrude.

Mit dem in die Nut 26 eingepaßten Dichtring 30 und mit dem in die Nut 24 eingesetzten O-Ring wird die Büchse 14 eingebaut, der Innenschenkel 33 gestaucht und etwas abgeflacht und die Dichtungslippe 39 nach einwärts gebogen (F i g. 6). Die Plastikmasse wird dann durch das Rückschlagventil32 (F i g. 7) in die Nut 26 eingespritzt, um im wesentlichen den ganzen noch leeren Raum in der Nut 26 zu füllen. Sie steht unter einem statischen Druck, der vorzugsweise etwas größer als der Druck des abzudichtenden Fluidums ist. Dieser Druck ist ausreichend, um die Dichtungslippe 39 gegen die Seitenwand der Nut 26 zu drücken und auf diese Weise die Dichtwirkung zu verbessern.With the sealing ring 30 fitted into the groove 26 and with the O-ring inserted into the groove 24 , the sleeve 14 is installed, the inner leg 33 is compressed and somewhat flattened and the sealing lip 39 is bent inwards (FIG. 6). The plastic mass is then injected into the groove 26 through the check valve 32 (FIG. 7) to fill substantially all of the empty space in the groove 26. It is under a static pressure, which is preferably somewhat greater than the pressure of the fluid to be sealed. This pressure is sufficient to press the sealing lip 39 against the side wall of the groove 26 and in this way improve the sealing effect.

Wenn Fluidum unter hohem Druck in den Kanal 23 (F i g. 3) strömt, sorgt der O-Ring 27 für eine anfängliche Abdichtung. Wenn der O-Ring 27 versagen sollte, übernimmt der Dichtring 30 die Abdichtung. Wenn der Druck des abzudichtenden Fluidums den Druck des Plastikmaterials übersteigt, wird er auf den äußeren Schenkel 34 übertragen und bringt die verjüngte Kante 39 in festeren Eingriff, um dadurch die Dichtung zu verstärken.When fluid under high pressure flows into channel 23 (Fig. 3), O-ring 27 provides an initial seal. If the O-ring 27 should fail, the sealing ring 30 takes over the sealing. When the pressure of the fluid to be sealed exceeds the pressure of the plastic material, it is transmitted to the outer leg 34 and brings the tapered edge 39 into more tight engagement, thereby strengthening the seal.

In der Ausführung nach den F i g. 8 bis 11 ist die Wirkuhgsweise die gleiche, ausgenommen, daß ein vereinfachter Metalldichtungsring 51 an Stelle des Metalldichtungsringes 30 (F i g. 2) benutzt ist. Jene Teile in der zweiten Abwandlung der Erfindung, die mit den Teilen in der ersten Abwandlung identisch sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen mit dem Zusatz »a« bezeichnet.In the embodiment according to FIGS. 8-11, the operation is the same except that a simplified metal sealing ring 51 is used in place of the metal sealing ring 30 (FIG. 2). Those parts in the second modification of the invention which are identical to the parts in the first modification are denoted by the same reference numerals with the suffix "a".

Der Metalldichtungsring 51 (F i g. 8 bis 11) besitzt einen hochkant stehet rechteckigen Querschnitt 52, dessen eine Aäche abgeschrägt ist, wodurch eine Dichtungslippe 53 gebildet wird. Wenn die Büchse 14 a eingebaut ist, ist der Dichtring 51, wie in F i g. 10 gezeigt, gebogen und gestaucht. Druckbeaufschlagt wird er gebogen und gegen die Außenwand 54 der Nut 26a bewegt.The metal sealing ring 51 (FIGS. 8 to 11) has an upright rectangular cross section 52, one surface of which is beveled, whereby a sealing lip 53 is formed. When the sleeve 14 a is installed, the sealing ring 51, as in F i g. 10 shown, bent and compressed. When pressurized, it is bent and moved against the outer wall 54 of the groove 26a.

Die Ausführungsform; die in den F i g. 12 bis 15 gezeigt ist, ist ebenfalls ähnlich der zuerst beschriebenen Form, ausgenommen, daß der Metallring 30 (F i g. 2) durch ein Paar zusammenwirkender Metall-O-Ringe 60 und 61 ersetzt ist. Teile in dieser Abwandlung der Erfindung, die äquivalent zu denjenigen in der erstbeschriebenen Form sind, sind durch die gleichen Bezugszeichen wie die zuerst benutzten mit dem Zusatz »b« bezeichnet.The embodiment; the in the F i g. 12 to 15 is shown also similar to the shape first described except that the metal ring 30 (Fig. 2) are replaced with a pair of cooperating metal O-rings 60 and 61 is. Parts in this modification of the invention that are equivalent to those in the are the first described form are given the same reference numerals as the first used with the addition "b".

Das Paar zusammenwirkender Metall-O-Ringe 60 und 61 (F i g. 12 bis 15) liegt in der Nut 26 b, wobei der Ring 60 einen geringen Abstand von der Seitenwand 62 (F i g.13) der Nut 26 b hat. Beide Ringe 60 und 61 stehen um etwa 0,4 mm vor. Sie werden bei der Montage gestaucht und abgeflacht. Unter Druck verformen sich die Dichtungsringe 60 und 61 etwas und verbessern die Abdichtung.The pair of cooperating metal O-rings 60 and 61 (FIGS. 12 to 15) lie in the groove 26b, the ring 60 being a short distance from the side wall 62 (FIG. 13) of the groove 26b . Both rings 60 and 61 protrude by about 0.4 mm. They are compressed and flattened during assembly. Under pressure, the sealing rings 60 and 61 deform somewhat and improve the seal.

Claims

Claims: 1. Valve for maximum pressures with a cylindrical plug and a frustoconical, non-rotating sleeve between the plug and the housing, the sleeve having at least one groove for receiving metallic sealing rings which serve as a seal between the sleeve and the housing and the sealing effect of the rings through a press-in pressure medium is increased, which acts on the sealing rings which protrude from the groove when not installed, characterized in that the sealing ring or rings (30, 51, 60) by inserting the frustoconical sleeve (14) into the Housing (13) plunged into the groove (26) and pressed against the side walls of the groove by the pressure medium.

2. Tap according to claim 1, characterized in that the metal sealing rings (30) have an H-shaped cross section, the webs of which have bores (Fi g. 1 to 7).

3. Tap according to claim 1, characterized in that that the metal sealing rings (51) have a rectangular cross-section that is on edge lies in the grooves (Figs. 8 to 11).

4. Tap according to claim 1, characterized by two metal O-rings (60, 61 in Fig. 12 to 15).

5. Metal sealing rings according to claim 2 or 3, characterized in that a surface lying against the groove wall against the sleeve (13) is beveled (Figs. 4 and 8). Considered publications: German Patent Nos. 967 938, 1032 048; German interpretative document No. 1038 854; U.S. Patents Nos. 1874 405, 2 030 458, 2148 628, 2 621888, 2 747 600, 2,813,695.