(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された少なくとも１つの処理流体を移送する回転コネクタにおいて、ステム（２）内の関連するコース（８）とコネクタからの出口（９）との間で流体を移送するための少なくとも１つの環状要素（３）を備えるいくつかのリング要素（３、４）が配置された中央ステム（２）と、環状要素（３）の各側に配置された支持リング要素（４）とを備えており、この支持リング要素が、隣接するリング要素に当接する軸受（１１）を備えており、処理流体圧力よりも高い圧力を有するバリア液体によって作動させられるダイナミック・シール（１４）によってリング要素に対して密閉されており、該回転コネクタが、リング要素（３、４）にステム（２）上の保持部材（２０）に予荷重をかけさせるロッキング・ナット（２１）をさらに備える回転コネクタであって、リング要素（３、４）および軸受（１１）に対する予荷重がコネクタの作動中に維持されるように、ロッキング・ナット（２１）とステム（２）上の隣接するリング要素（１３）との間に配置され、かつ油圧流体によって作動させられるように配置された、ピストン手段（２３、２４）からなる補償ユニット（２２）を備えていることを特徴とする回転コネクタ。
【請求項２】
補償ユニット（２２）が、ステム（２）を囲み補償装置ハウジング（２４）内に軸方向に変位可能に配置された環状補償装置ピストン（２３）を備えており、ピストン・リング（２３）が、ロッキング・ナット（２１）に接触しており、補償装置ハウジング（２４）が、ピストン・リング（２３）と隣接するリング要素（１３）との間に位置する底部（２５）と、ロッキング・ナット（２１）の方へ延びている外壁部材（２６）とを備えていることを特徴とする請求項１記載の回転コネクタ。
【請求項３】
外壁部材（２６）が、大きな抵抗モーメントを生成するのに十分な厚さを有しており、油圧流体の影響の下で補償装置ハウジング（２４）が変形するのを防止することを特徴とする、請求項２記載の回転コネクタ。
【請求項４】
補償ユニット（２２）と上部支持リング要素（４）との間に端部リング（１３）が配置されており、端部リング（１３）よりもずっと小さな外径を有する環状圧力ワッシャ（２９）が補償ユニット（２２）と端部リングとの間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の回転コネクタ。
【請求項５】
補償ユニット（２２）が、補償ユニット（２２）を作動させる油圧流体を供給する独立の圧力源に連結されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の回転コネクタ。
【請求項６】
補償ユニット（２２）を作動させる油圧流体が、ダイナミック・シール（１４）を作動させるバリア液体の供給源と同じ圧力源から供給されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の回転コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、加圧された少なくとも１つの処理流体を移送する回転コネクタであって、ステム内の関連するコースとコネクタからの出口との間で流体を移送するための少なくとも１つの環状要素を備えるいくつかのリング要素が配置された中央ステムと、環状要素の各側に配置された支持リング要素とを備えており、この支持リング要素が、隣接するリング要素に当接する軸受を備えており、処理流体圧力よりも高い圧力を有するバリア液体によって作動させられるダイナミック・シールによってリング要素に対して密閉されており、回転コネクタが、リング要素にステム上の保持部材に予荷重をかけさせるロッキング・ナットをさらに備えている回転コネクタに関する。
【０００２】
前述の種類の回転コネクタまたは回り継手は、特に海洋産業において、石油およびガスの回復および処理に関連して処理流体を移送しガスおよび水を噴出させるために使用されている。このような場合は通常、軸受およびシールを含むいくつかのリング要素が中央ステム上に重ね合わされる。ステム上に配置されたロッキング・ナットは、すべてのリングにステム上のショルダにプレストレスまたは予荷重をかけさせる。コネクタまたは回り継手を組み立てる間、リング要素は、ロッキング・ナットおよび予荷重工具によってショルダに予荷重をかける。
【０００３】
動作中のコネクタのダイナミック・シールは、回り継手内の個々のメイン・コース内の処理流体圧力よりも常に高い圧力を有する油圧バリア流体によって作動させられる。このように、清浄な油圧油によってシールが作動させられるのと同時に処理流体がシールを横切って漏れるのが防止され、したがって、シールは非常に有利な条件の下で作動する。
【０００４】
しかし、バリア流体圧力が加えられると、作動ピストン力のためにステムが伸びロッキング・ナットが捻れる。 この場合、ころ軸受がその予荷重を失うこともある。このような状況では、個々のダイナミック・シールの押出し開度が大きくなるので望ましくなく、支持リング要素も、変動する作動条件の下で変形する可能性が高くなる。リングのこのステム伸長および／または変形が密閉ゾーンで起こるのを回避することが望ましいのは自明である。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ころ軸受に対する予荷重を維持し、それによって支持リング要素が変形する可能性を低減させ、さらにダイナミック・シールの押出し開度の変化をなくすか、あるいは制限し、それによって、このような重大なシールの作動条件をかなり向上させる手段を提供することである。
【０００６】
前述の目的は、本発明によれば、リング要素および軸受に対する予荷重がコネクタの作動中に維持されるように、ロッキング・ナットとステム上の隣接するリング要素との間に配置され、かつ油圧流体によって作動させられるように配置された、ピストン手段の形の補償ユニットを備えることを特徴とする、導入部分で述べた種類の回転コネクタによって実現される。
【０００７】
以下に、本発明についてさらに、例示的な実施態様に関して図面を参照して説明する。
【０００８】
図１に示されている回転コネクタまたは回り継手１は、いくつかのリング要素が配置され、この例の場合、より具体的には、支持リング要素４が各環状要素３の各側に配置されるように、３つの環状要素３と環状要素のそれぞれの側に配置された４つの支持リング要素４とが配置された中央コアまたはステム２を備えている。各環状要素３は、中間リング５と、中間リング５と出口リング自体との間に環を形成する出口リング６とを備えており、各環７は、回り継手の作動中に中間リングと出口リングが互いに対して回転したときに、ステム２内の軸方向に延びる関連するコース８（１つのみが示されている）と出口リング６内の出口９との間に、流体を移送する連結部を形成する。
【０００９】
図のように、各側の各支持リング要素４は、リング要素スタック内で最も下に位置し下端リング１２に接触しているころ軸受と、上端リング１３に接触している最も上に位置するころ軸受とを除いて、隣接するリング要素、具体的には中間リング５に接触するころ軸受１１を受容するリング溝１０を備えている。
【００１０】
支持リング要素４は、処理流体の圧力よりも高い圧力を有するバリア液体、またはコース８および環７を介して移送される処理流体によって作動させられるダブル・リップ・シール１４の形のダイナミック・シールによって、互いに隣接するリング要素、すなわち中間リング５および端部リング１２、１３に対して密閉されている。バリア流体は、好ましくは油圧油であり、部分的に出口リング６内に配置されかつ部分的に支持リング要素４内に配置され、中間リング５内にも配置されたチャネル１５、１６、１７を介して供給され、したがって、チャネルは、バリア流体の図示されていない圧力源と、作動させるか、あるいは潤滑すべきダイナミック・シールとの間に連結部を形成すると共に、この圧力源と潤滑すべき他の構成要素との間にも連結部を形成する。
【００１１】
各支持リング４は、関連する出口リング６に対してくさび１８によって固定されており、したがって、これらのリングは中間リング５および端部リング１２、１３に対して同じ相対移動を行う。端部リング１２、１３はステム２上に静止状態で配置されており、中間リング５は、関連するコース８内で処理流体に対して密閉するための静的シール１９を備えている。
【００１２】
回り継手内の様々なリング要素４、５、１２、１３および関連するころ軸受１１は、ステム上にねじ込まれ締付け工具によって締め付けることのできるロッキング・ナット２１によってステム２上の当接ショルダ２０に予荷重をかけさせられている。これによって、リング要素およびころ軸受の適切な初期プレストレスまたは予荷重を設定し、ダイナミック・シールに最良の作動条件を実現することができる。
【００１３】
導入部分で述べたように、回り継手装置にバリア液体圧力が加えられたときに、ステムがいくらか伸び、ロッキング・ナットが捻れる傾向がある。導入部分で述べたこのような状況の悪影響を回避するために、コネクタまたは回り継手装置の作動中にリング要素およびころ軸受に対する初期予荷重を維持する補償ユニット２２が、ロッキング・ユニット２１と端部リング１３との間に配置されている。この補償ユニットは、油圧流体によって作動させられるように配置されたピストン手段から成る。
【００１４】
初期予荷重が立ち上げ時も様々な作動モード中も維持されるので、ダイナミック・シールの押出し開度および軸方向動的移動の変動が大幅に制限される。
【００１５】
図示した実施態様では、補償ユニットは、ステム２を囲み補償装置ハウジング２４内に軸方向に変位可能に配置された環状補償装置ピストン２３を備えている。このピストン・リング２３はロッキング・ナット２１に接触しており、補償装置ハウジング２４は、ピストン・リング２３と端部リング１３との間に位置する底部２５と、軸方向にロッキング・ナット２１の方へ延びている外壁部材２６とを備えている。補償装置ハウジングのピストン・リング２３と底部２５との間の空間は、ピストン手段を作動させる油圧流体を供給するために圧力ポート２７に連結されている。ピストン・リング２３と補償装置ハウジング２４との間、および補償装置ハウジングとステム２との間にシール２８が配置されている。圧力ポート２９を介して油圧流体が供給されると、補償装置ハウジング２４が端部リング１３の方へ押され、それによって、ステム２の前述の押出しおよびロッキング・ナット２４の変形が補償される。
【００１６】
図の実施態様のピストン・リング２３が静止しており、それに対して、補償ユニットが作動したときに補償装置ハウジング２４がピストンから離れる方向に移動することが理解されると思われる。しかし、補償ユニットが作動したときにピストン・リングが底部から離れる方向に移動するように、補償装置ハウジングを反転させ、その底部をロッキング・ナットに接触状態で静止させておく代替的実施態様を企図することもできる。
【００１７】
補償ユニットの有効ピストン表面は、補償ユニットが作動する実際の圧力に対して回り継手装置内部で最適な力平衡が得られるようになっている。回り継手装置を横切る最適な圧力平衡は、様々な作動モードの押出し開口の変動が非常に狭い公差内に入ることを特徴とする。
【００１８】
補償装置ハウジング２４は、作動中に、端部リング１３への好ましくない力伝達を生じさせる恐れのある大きな変形が回避されるように構成されている。この目的のために、補償装置ハウジングの外壁部材２６は、大きな抵抗モーメントを生成するのに十分な厚さを有しており、油圧流体の影響の下で補償装置ハウジングが変形するのを防止する。
【００１９】
さらに、変形を起こさずに補償ユニットからリング要素およびころ軸受に軸方向の力を伝達するために、補償ユニット２２と端部リング１３との間に比較的薄い圧力ワッシャ２９が配置されている。圧力ワッシャは、端部リングよりもずっと小さな外径を有しており、一般に、補償ユニットからの力が、直接ころ軸受に伝達され、上部支持リング４に対して端部リング１３を変形させないような仕様になっている。
【００２０】
補償ユニットに圧力流体を供給するには、補償ユニットを作動させる油圧流体を供給する独立の圧力源（図示せず）に補償ユニットを連結することができる。あるいは、ダイナミック・シール１４を作動させるバリア液体の供給源と同じ圧力源から、補償ユニットを作動させる圧力流体を供給することができる。これによって、回り継手装置に補償ユニットをより簡単に組み込むことができる。このような実施態様は図２に示されており、この図で、点線３０は、圧力ポート２７と、端部リング１３内に配置され、特にダイナミック・シール１４にバリア液体を供給するためにチャネル・システム１５、１６、１７と連通しているチャネル３１との間の相互接続を示している。
【００２１】
補償ユニットは、回り継手装置へのバリア液体圧力が加えられたのと同時、あるいはその後に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る補償ユニットを備える回転コネクタの縦断面図を示す。
【図２】  図１の補償ユニットの拡大断面図を示す。
【図１】
0004089859.tif 000002
【図２】
0004089859.tif 000003