JPS621070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧作動式作動器に関し、特に、海底
に位置した坑井のような遠く位置した油井およ
び／あるいはガス井に、種々の作業を行なうのに
使用される工具の移動を案内するための分路器に
ついて使用される作動器に関する。

海底坑井の中で仕上げ作業および改修作業を行
なう際に、工具は、海底坑井に設けられた大きな
半径のフローラインループを通して、坑井管に油
圧で出し入れされる。或る型式の海底採油システ
ムでは、１対のポンプダウンヘツダーはいくつか
の坑井に役立つ。各坑井管はＹ字形分岐フロー通
路を備え、垂直な導管かループかのどちらかを通
して作業を行なうことを可能にする。各坑井に
は、所望の坑井の中へ工具を選択的に向けること
ができる油圧作動式工具分路器が必要とされる。
TFL（スルーフローライン）工具の進路をその
ように差し向けるように設計された油圧作動式
TFL工具分路器は、T.W.Childers等による米国
特許第第3881516号“油圧作動式分路器”に示さ
れ且つ説明されている。本発明の油圧作動式作動
器は、かかる分路器用の作動器の改良であり、特
に分路器のパドル駆動シヤフトに生じるねじり力
を制限するための装置の改良であり、更にはピス
トンチヤンバの静止シールを行なうための装置の
改良である。

チヤンバを有する油圧式作動可能ピストンアセ
ンブリと、 前記チヤンバ内で往復運動するように配置さ
れ、駆動行程と戻り行程とを有する直線運動可能
なピストン装置と、 回転可能な駆動シヤフト装置と、 前記駆動シヤフト装置に形成された少なくとも
１つの湾曲スロツトと、 前記湾曲スロツトに係合可能なピン装置を有
し、移動の際前記駆動シヤフト装置を回転させる
ための直線運動可能なカム装置と、 前記ピストン装置と前記カム装置とに係合し、
前記駆動行程中の前記ピストンの移動の際に前記
カム装置を前記ピストン装置の駆動行程の方向に
移動させるための駆動ばねと、 前記カム装置に係合し、前記カム装置を前記ピ
ストン装置の前記戻り行程の方向に付勢するため
の戻りばねとを有している。ピストンの静止シー
ルは、ピストンの駆動行程のおわりにチヤンバの
端壁に対して密封する。シールは環状部材であつ
て、横断面がくさび形であり、小さい変形可能な
接触領域を備えている。坑井作業において、駆動
シヤフトを使用して、分路器パドルをＹ字形通路
の接合部において回動させ、Ｙ字形通路のどちら
かにTFL工具を向けることができる。作動器ア
センブリは、分路器本体部材に密封自在に連結す
ることができ、そして本体部材から取り外すこと
ができかつ、再び取りつけることができる。

図示された分路器本体１０は、Ｙ字形に分岐し
た垂直ボア１１と、ループ部分（図示せず）への
なめらかな内側移行部を形成する彎曲ボア（図示
せず）を有している。分路器本体１０は、前述の
特許に示され且つ説明されている分路器本体と同
一である。分路器パドル１４は、一方の側で彎曲
ボアに、そして他方の側で垂直ボア１１に適合す
るような形状を備えている。パドル１４の自由端
１４ａは両側に傾斜し、２つの位置の各々におい
てＹ字形の内側ボア側に係合する。パドル１４
は、ボアの接合部において分路器本体１０の壁を
貫いて延びるシヤフト１７の一端に非回転的に取
付けられている。シヤフト１７はパドル１４の回
転軸として役立つ。分路器本体１０は、ねじ山付
ボルト２１によつてねじ山付受けフランジ２０に
連結されている。ねじ山付ロツクリング２２が、
作動器アセンブリ２３に回転自在に設けられ、ね
じによつて受けフランジ２０に連結されている。
作動器アセンブリ２３は、一端がねじ山付ボルト
２６（１つのみ図示）によつて閉鎖板２５にとり
つけられたハウジング２４を有している。Ｏ−リ
ング２７が、ハウジング２４の連結用内面および
閉鎖板２５の外面を密閉する。

直線的に移動可能な大きなピストン３０が、円
筒形本体部材３２の中に形成されたチヤンバ３１
の中で、第１図および第３図に示す一方の位置か
ら第４図および第５図に示す他方の位置（駆動行
程）へ、又前記他方の位置から前記一方の位置
（もどり行程）へ往復運動する。ピストン３０は
静止シール３０ａを備え、このシール３０ａは環
状部材であつて、横断面がくさび形であり、小さ
い変形可能な接触領域即ち接触縁部を有してい
る。ピストン３０の駆動行程の終わりに、前記縁
部はチヤンバ３１の座３１ａに接触してシールを
なすピストン３０の圧縮力により、縁部は、第５
図に示すように座３１ａと合致するようにたわみ
あるいは塑性変形して、緊密な接触および良好な
シールを達成する。ピストン力（圧力×ピストン
の面積）をシール接触面積で割つた商は、ピスト
ン材料の圧縮強さよりわずかに大きく、その結
果、シール３０ａの縁部が塑性変形する。ピスト
ンは、好ましくは、ブリンネル硬さ番号
（BHN）120の範囲内の硬さをもつ焼なまされた
アメリカ鉄鋼協会（AISI）1015軟鋼の如き可鍜
軟鋼で作られる。シリンダおよび静止座３１ａは
BHN235の範囲内の硬さをもつAISI 4130の如き
硬質鋼で作られる。好ましくはシールの縁部は、
鋼製シールの損傷を防ぐために鈍くされる。シー
ル３０ａの小さい領域（縁部）は又、チヤンバ３
１内の流体の中に存在して座３１ａに付着するい
かなる粒子あるいは破片をも突つ切ることを容易
にする。環状ピストンリング３０ｂが、ピストン
３０を取り囲んでいるが、ピストン３０とチヤン
バ３１の壁との間の空間を密閉しない。ピストン
３０は、本体部材３２の内部壁を貫通するピスト
ン棒３４によつて駆動板３３に連結されている。
シヤフトシール３５が、前記内部壁内でピストン
棒３４を取り囲む環状部を密閉する。シヤフト４
１が駆動板３３から中空出力駆動シヤフト４０の
中へ延び、駆動板３３は、カムあるいは駆動ナツ
ト４３、および本体部材３２の中に駆動板３３と
駆動ナツト４３の一方の側との間に位置した緩衝
駆動コイルばね４４によつて、出力シヤフト４０
に連結されている。円筒形本体部材３２に形成さ
れたスロツト４６内に位置する２つの外部ラグあ
るいはピン４５が、駆動ナツト４３の回転を抑制
する。出力駆動シヤフト４０は、１対のらせん形
スロツト５０を有し、駆動ナツト４３のカムピン
５１がこれらのスロツト５０に係合する。駆動ば
ね４４より小さいばね定数を有する戻りコイルば
ね５２が、本体部材３２の端壁とカムナツト４３
の他方の側との間で駆動シヤフト４０を取り囲
み、駆動ばね４４の作用を抗して駆動ナツト４３
を押す。駆動シヤフト４０の開放窓５３は、流体
が駆動シヤフト４０内に捕えられるのを防ぐ。

駆動シヤフト４０は閉鎖板２５の中へ延び、肩
部５７の両側のスラスト軸受５５と５６内におよ
び閉鎖板２５に螺合した支持軸受５８内に回転可
能に設けられている。駆動シヤフト４０の端は、
シヤフト１７の端６０を収容するためのソケツト
５９を形成する。ソケツト５９の内部横断面は、
シヤフト端６０の横断面と同一の形状を備えてい
る。かかる形状はここで正方形として例示されて
いるけれども、他の適当な形状を使用しても良
い。シヤフト端６０の先端の横断面は、６０ａに
おけるように減少した形状を有し、その結果ソケ
ツト５９はその回転位置にかかわらずシヤフト１
７を捕える。スリーブブツシング６１がシヤフト
１７の一部を取り囲み、板部材６２がブツシング
６１に向つて保持輪６３を閉じ込める。板部材６
６によつて所定の位置に保持されている圧力シー
ル６５は、シヤフト４０と閉鎖板の内壁７０との
間の圧力シールを提供する。他の適当な圧力シー
ルを使用しても良い。ブリーダー通路７１が閉鎖
板２５の中に位置し、且つＯ−リングシール７３
とシール６５との間でボアと連通し、シヤフトシ
ール６５まで逃げる流体がハウジング２４に流入
するのを防ぐ。シール６５を通り越して逃げるい
かなる流体も、ねじ山２３ａと２３ｂとの間から
漏れ出すことになる。閉鎖板２５の面の環状Ｏ−
リング７５により、マニプレータ（図示せず）
は、閉鎖板２５と本体１０との間に位置した金属
対金属リングシール７６をテストすることかでき
る。テスト圧力はマニプレータによつて、ハウジ
ング２４のポート７７と、このポート７７に連結
された流体圧力ライン７７ａと、ライン７７ａが
連結されている閉鎖板２５中の通路７７ｂとを通
して加えられる。円筒形本体部材３２中のポート
８６は、流体導管８７と、ねじ式連結部８７ａ
と、通路８２と、ポペツト弁連結体８１と、導管
８０とを通して、ピストン３０の排気側のチヤン
バ３１と密閉周囲圧力だめ装置（図示せず）とを
連通させる。ポペツト弁連結体８１は、閉鎖板２
５に取りつけられためす部分８１ｂおよび収容フ
ランジ２０に取りつけられたおす部分８１ａを有
している。Ｏ−リング８３は、めす部分８１ｂと
閉鎖板２５との連結部を密封する。

ダイヤフラム部材、ベローあるいはブラツダ９
４が、ねじ式連結体９５によつてハウジング２４
の後壁中の通路９６に連結されている。ハウジン
グ２４の内部は、プラグ式開口９７を通して油で
満される。ベローの内部は、（前述の流体だめシ
ステムであるような）周囲海中圧力に開放し、ハ
ウジング２４の内側と外側で圧力を等しくする。
ベローを配置する代わりに、フランジ２０中の他
の導管および連結体と、閉鎖板２５と、（８１の
如き）他のポペツト弁連結体とを通して、ハウジ
ングを流体だめ装置に連結することによつて、ハ
ウジング２４の内側と外側で圧力を等しくするこ
とができる。導管８５は、ポペツト弁からポペツ
ト弁連結部（図示せず）を通してシリンダ３１へ
動力流体を導く。

分路器本体１０およびこれと関連した部品およ
び閉鎖油圧システムは、海底源泉に隣接して海底
に永久的に設置される。作動器アセンブリ２３
は、遠隔制御式マニプレータあるいは潜水夫を使
つて、分路器本体１０から取り外すことができそ
してこれに再び連結することができる。取りつけ
るとき、作動器アセンブリ２３を分路器本体１０
に隣接して位置決めし、且つ本体１０と正しく整
列させる。

シヤフト１７の端６０はソケツト５９に入り、
そしてもし必要ならば、端６０が入るとき、シヤ
フトの先端にある斜面６０ａによつて回転させら
れる。ポペツト弁連結体８１の各々の２つの半部
即ちおす・めす部分が係合し、作動器アセンブリ
および分路器本体１０を第１図に示すように位置
決めしたら、ロツクリング２２を回転させ収容フ
ランジ２０に螺合させる。それからテスト圧力
を、ポート７７、ホース７７ａおよび通路７７ｂ
を通して加える。

作動器アセンブリを分路器に連結し、そして工
具を分路器の一方のボアから他方のボアへ向けた
いときには、動力流体をためから導管８５を通し
てピストンチヤンバ３１に供給して、ピストン３
０を駆動行程へ移動させ、駆動板３３によつてカ
ムナツト４３に作用するばね４４を圧縮する。カ
ムナツト４３が駆動ばね４４によつて軸線方向へ
押されるとき、駆動シヤフト４０が廻わさせ、戻
りばね５２を圧縮する。戻りばねが駆動ばね４４
より小さいばね定数を有しているので、ピストン
３０が駆動ばね４４に力を加えるとき、カムナツ
ト４３を戻りばね５２の方向へ直線的に移動させ
る。ピストン３０が座３１ａ上に位置するとき、
ピストン棒３４は距離D₁を移動する。戻りばね
５２により賦勢されてカムナツト４３は距離D₂
を移動し、D₂とD₁の比率は大体１：２である。
図示するように、ピストン３０が右手位置から左
手位置へ移動するとき（駆動行程）、出力シヤフ
ト４０は左まわりに回転する。駆動行程のおわり
にシール３０ａの縁部は、第５図に示すように座
３１ａの上に位置する。ピストンとカムナツトと
の間のばね継手は出力シヤフトのトルクを制限
し、そして又、ピストンをその静止座から離さず
に出力シヤフトを反対方向に回転させることがで
きる。動力流体をピストンチヤンバ３１から導管
８５を通してためへ解放するとき、戻りばね５２
は、カムナツト４３を駆動ばね４４の方向へ直線
的に移動させ、ピストン３０をもどり行程へ移動
させる。かかる移動は、ピストン３０、駆動板３
３、ばね４４、カムナツト４３および戻りばね５
２が第１図に示すように位置するまで、第２図に
示すように位置するまで、第２図に示すように出
力シヤフト４０を右まわりに回転させる。この構
成では、分路器の操作者は、分路器パドル１４を
オーバードライブする試みをすることができ、従
つて分路器パドル−シヤフト連結部、分路器パド
ル先端１４ａのどちらにも過度に応力を加えるこ
となく、分路器パドル１４を終端の位置にしつか
りと保持することができる。TFL工具が万一逆
方向からパドルの下に偶発的に押された場合、あ
るいは分路器を作動させるとき工具あるいは破片
が障害となつている場合、作動器は、分路器パド
ル駆動シヤフトの連結部に損傷を生じさせるのを
回避する。作動器はパドル駆動シヤフトに生じる
ねじり力を制限するように設計される。

本文に示し且つ説明した作動器アセンブリは、
出力シヤフトによつて加えられる全力を制限し、
且つ又自動調整であり、更に静止座に確実な閉封
を提供する。特許請求の範囲により定められる本
発明の範囲から逸脱することなく、本文に示しか
つ説明した例示的な態様を変形および変更するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の作動器アセンブリおよびこ
れに連結された工具分路器の部分的垂直断面図で
ある。第２図は、第１図の２−２線に沿つた図で
ある。第３図、第４図および第５図は、第１図に
示したピストンチヤンバの断片図である。 １０……分路器本体、１４……パドル、１７…
…シヤフト、２３……作動アセンブリ、２４……
ハウジング、３０……ピストン、３０ａ……シー
ル、３１……チヤンバ、３４……ピストン棒、４
０……駆動シヤフト、４３……カムナツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チヤンバを有する油圧式作動可能ピストンア
   センブリと、 前記チヤンバ内で往復運動するように配置さ
   れ、駆動行程と戻り行程とを有する直線運動可能
   なピストン装置と、 回転可能な駆動シヤフト装置と、 前記駆動シヤフト装置に形成された少なくとも
   １つの湾曲スロツトと、 前記湾曲スロツトに係合可能なピン装置を有
   し、移動の際前記駆動シヤフト装置を回転させる
   ための直線運動可能なカム装置と、 前記ピストン装置と前記カム装置とに係合し、
   前記駆動行程中の前記ピストンの移動の際に前記
   カム装置を前記ピストン装置の駆動行程の方向に
   移動させるための駆動ばねと、 前記カム装置に係合し、前記カム装置を前記ピ
   ストン装置の前記戻り行程の方向に付勢するため
   の戻りばねとからなることを特徴とする装置。 ２ 前記ピストンの駆動行程の終りにだけ前記チ
   ヤンバと係合可能なシール装置を前記ピストン装
   置に有し、前記シール装置が小さい変形可能な環
   状接触領域を備えた環状くさび形部材からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ３ 少なくとも１つのスロツトが形成されている
   円筒ハウジングと、 前記カム装置に形成され、前記カム装置の直線
   運動の際に、前記カム装置の回転を阻止するよう
   に前記スロツトの中に保持されるラグ装置とを有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 ４ 前記駆動ばね及び前記戻りばねは、各々直線
   的に伸長可能なコイルばねから成り、前記戻りば
   ねが前記駆動ばねより低いばね定数を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装
   置。 ５ 前記ピストンの駆動行程の終りにだけ前記チ
   ヤンバと係合可能なシール装置を前記ピストン装
   置の上に有し、前記シール装置が、横断面がくさ
   び形で変形可能な環状縁を備えた環状部材から成
   つていることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の装置。 ６ 前記駆動シヤフト装置を取り囲むスラスト軸
   受を有することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載の装置。 ７ Ｙ形状に互いに接合する分岐した通路を備え
   る分路器本体部材と、 前記通路の分岐点に配置され、前記通路のうち
   の一方の通過を妨げる一方の位置から、前記通路
   のうちの他方の通過を妨げるもう一方の位置まで
   移動可能なパドルと、 前記パドルを前記駆動シヤフト装置の回転に応
   じて回転させるために、前記パドルを前記駆動シ
   ヤフト装置に連結する装置とを有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の装置。