JPS6212433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、海底石油生産システムの坑口装置等
に使用される流体継手に関するものである。

海底石油生産システムの坑口装置に使用される
流体継手は、ダイバーレス方式で設置や、保守の
ための取り出し作業等がなされるために遠隔操作
で着脱が可能なこと、海水中で例えば20年等の長
期間の使用に耐える耐食性を有すること、継手の
雄―雌部分が結合している状態で雄−雌部分相互
を分離させようとする推力が発生しない構造で小
型であること、雄側に流体圧力が作用していても
雄―雌部分の結合―離脱が可能なこと、自動調心
機構を有していること、等の条件が要求される。

従来使用されている代表的な流体継手の一例を
第１図について説明すると、雌側ボデイａの内腔
にはポペツトガイドｂ、ポペツトバルブｃが挿入
されており、ポペツトガイドｂの放射状に突出し
ている部分がストツプリングｄに当接してポペツ
トガイドｂの後退端を規制するようにされてい
る。ポペツトバルブｃはポペツトガイドｂに案内
されて雌側ボデイａの中心軸線に沿つて変位する
ようになつていて、ポペツトガイドｂとポペツト
バルブｃとの間に介挿されているスプリングｅに
よつて第１図の下方へ常時付勢力されており、ポ
ペツトバルブｃに嵌めてあるＯリングｆが雌側ボ
デイａ内腔の傾斜部分に密接し、雌側ボデイａ内
腔の下端側を閉鎖するようになつている。

雌側ボデイａの第１図における下端側には、雄
側ボデイｇの上端が嵌入するようになつていて、
Ｏリングｈ、バツクアツプリングｉが嵌められて
おり、さらにその下方の孔ｊにはボールｋが嵌め
られている。ボールｋの外側にはスリーブｌ内面
のボールｋと接する箇所には小型の部分と大型の
部分とが円周方向に交互に形成されている。そし
て小型の部分がボールｋに接すると、ボールｋは
孔ｊより内方に突出するようになり、スリーブｌ
の大型の部分がボールｋの位置にあると、ボール
ｋは外方に変位して孔ｊ内に退没できるようにさ
れている。

雄側ボデイｇの内腔にもポペツトガイドｍ、ポ
ペツトバルブｎが挿入されていて、ポペツトガイ
ドｍの放射状に突出している部分がストツプリン
グｏに当接し、ポペツトガイドｍの下方への後退
位置を規制するようにされている。ポペツトバル
ブｎはポペツトガイドｍに案内されて雄側ボデイ
ｇの中心軸線に沿つて変位するようになつてお
り、ポペツトガイドｍとポペツトバルブｎとの間
に介挿されているスプリングｐによつて常時上方
へ付勢されている。そしてポペツトバルブｎに嵌
めてあるＯリングｑが雄側ボデイｇ内腔の傾斜部
分に密接し、雄側ボデイｇ内腔の上端側を閉鎖す
るようになつている。雄側ボデイｇが雌側ボデイ
ａに嵌入する部分の外周には、前述のボールｋが
嵌合するボール固定溝ｒが設けられている。

このような流体継手の雄側ボデイｇの上端を雌
側ボデイａの下端側に嵌入すると、第２図に示す
ように双方のポペツトバルブｃ，ｎは互に押圧し
合う状態となり、スプリングｅ，ｐを圧縮して後
退し、流体通路を開くことになる。この状態にお
いては、ボールｋがボール固定溝ｒの位置と一致
するので、スリーブｌを回動してその小型の部分
でボールｋを内方に突出させ、ボール固定溝ｒに
深く嵌合させて雄側ボデイｇが雌側ボデイａから
脱出しないように結合する。

以上説明した従来の流体継手においては、雌側
ボデイａと雄側ボデイｇとを結合したり分離した
りする際には、スリーブｌを回動してボールｋを
ボール固定溝ｒに嵌合させたり離脱したりする必
要があるため、海底でスリーブｌの操作をダイバ
ーレス方式で行なうには、機構が複雑になる欠点
があつた。

雌側ボデイａと雄側ボデイｇとを結合する場
合、双方に内蔵されているポペツトバルブｃ，ｎ
は互に押圧し合つてスプリングｅ，ｐを圧縮して
後退するため、雌側ボデイａ、雄側ボデイｇの内
腔にそれぞれ流体圧力が作用しているとポペツト
バルブｃ，ｎを開くのに相当な力が必要となり、
また雌側ボデイａの中心軸線と雄側ボデイｇの中
心軸線とにずれがあると結合できない欠点があつ
た。

また第２図に示すように雌側ボデイａと雄側ボ
デイｇとの嵌合部分の直径をＤとし、流体圧力を
ＰKg/cm²とすると、π／４D²×Ｐの分離させようとす る推力が作用し、雌側ボデイａと雄側ボデイｇと
が分離するおそれがあつた。

本発明はこのような欠点を除去し、遠隔操作で
雌側ボデイと雄側ボデイとを容易に着脱でき、結
合状態では分離させようとする推力が発生しない
ようにし、流体圧力が内部に作用していても容易
に結合、離脱ができ、中心軸線がずれていても自
動的に中心軸線が合うようにすることを目的と
し、基端が球面を介して雌側ホルダに旋回可能に
支持された雌側ボデイと、テーパ状の凹部を先端
に有し前記雌側ボデイに摺動可能に嵌合された雌
側スリーブと、該雌側スリーブを前記雌側ボデイ
の先端側に付勢する雌側スプリングと、前記雌側
ボデイの先端近傍の側方に設けられ前記雌側スリ
ーブが前記雌側ボデイの先端側に位置していると
き閉鎖され前記雌側スリーブが前記雌側スプリン
グの力に抗して前記雌側ボデイの先端より基端側
に後退したとき開放される雌側開口と、前記雌側
ボデイの基端と雌側開口との間に設けられた雌側
ポートと、基端が球面を介して雄側ホルダに旋回
可能に支持された雄側ボデイと、前記テーパ状の
凹部に密に嵌合するテーパ状の凸部を先端に有し
前記雄側ボデイに摺動可能に嵌合された雄側スリ
ーブと、該雄側スリーブの先端に設けられ前記凹
部と凸部とが嵌合したとき前記雌側ボデイの先端
が密に嵌合する嵌合孔と、該嵌合孔に摺動可能に
嵌挿されたプラグと、該プラグを前記雄側スリー
ブの先端側に付勢するプラグスプリングと、前記
雄側スリーブを前記雄側ボデイの先端から突出さ
せるように付勢する。前記雌側スプリング及びプ
ラグスプリングより強い雄側スプリングと、前記
雄側ボデイの先端近傍の側方に設けられ前記雄側
スリーブが前記雄側ボデイの先端側に位置してい
るとき閉鎖されている雄側開口と、前記雄側ボデ
イの基端と雄側開口との間に設けられた雄側ポー
トと、前記雄側スリーブの嵌合孔側面に設けられ
前記プラグが雄側スリーブの先端側に位置してい
るとき前記プラグによつて閉鎖され、前記雌側ボ
デイの先端が前記嵌合孔に嵌合し前記プラグスプ
リングの力に抗して前記プラグが雄側スリーブの
先端側より後退したとき前記雌側開口と連通する
スリーブ先端側開口と、前記雄側スリーブの後端
側に設けられ雄側スリーブが前記雄側ボデイの先
端から最も突出した位置にあるとき雄側ボデイに
よつて閉鎖され、前記凹部と凸部とが嵌合し雄側
スリーブが前記雌側スリーブによつて押圧され前
記雄側スプリングの力に抗して雄側スリーブが後
退したとき前記雄側開口と連通するスリーブ後端
側開口と、前記雄側スリーブに設けられ前記スリ
ーブ先端側開口とスリーブ後端側開口とを接続す
るスリーブポートと、を備えたことを特徴とする
流体継手に係るものである。

次に本発明の一実施例を第３図について説明す
る。

１は一方のマニホールド、２は他方のマニホー
ルドであつて、これらのマニホールド１，２の間
を本発明による流体継手によつて接続しようとす
るものである。

一方のマニホールド１には雌側ホルダ３がナツ
ト４によつて固定されている。雌側ホルダ３の上
部中心には配管接続口５があつて、ここから下方
に貫通するポート６が設けられている。また雌側
ホルダ３の下部外周には、円筒状のハウジング７
がねじ込みによつて固定されており、ハウジング
７の下端はマニホールド１の下方へ突出してい
る。

雌側ホルダ３の下側には雌側ボデイ８が設けら
れていて、雌側ボデイ８の基端（第３図において
上端）は、中心軸線上にある点O₁を中心とする
半径R₁の球面９で雌側ホルダ３と接している。
ハウジング７の内側にはリング１０が固定されて
いて、このリング１０と雌側ボデイ８とは上述の
点O₁を中心とする半径R₂の球面１１で接してい
る。このように雌側ボデイ８は、同一の点O₁を
中心とする球面９，１１によつて支持されている
ので、点O₁を中心として旋回することができる
ことになる。

雌側ボデイ８の中心には雌側ポート１２が設け
られていて、その上端は雌側ボデイ８の基端上面
中央に開口し、雌側ホルダ３に設けられているポ
ート６の下端と連通するようになつている。雌側
ポート１２の下端は止栓１３で閉鎖されており、
そのすぐ上で、雌側ボデイ８の先端近傍の側方に
設けられている雌側開口１４につながつている。

雌側ボデイ８の下側は一定外径の軸状に形成さ
れていて、この部分の外側には雌側スリーブ１５
が摺動可能で密に嵌められている。雌側スリーブ
１５は雌側スプリング１６で雌側ボデイ８の先端
側（第３図において下端側）に付勢されていて、
ハウジング７の先端内面に突設されている突縁１
７に雌側スリーブ１５後端外周の突縁１８が当接
し、雌側スリーブ１５が脱出しないようにされて
いる。雌側スリーブ１５の先端には、周囲がテー
パ状に形成され、中央部が平らな底面になつてい
る凹部１９が設けられている。そして前述のよう
に突縁１７，１８が当接した状態においては、凹
部１９の底面と雌側ボデイ８の先端とは、ほぼ同
一面になるようにされている。雌側スリーブ１５
がこのような雌側ボデイ８の先端側に位置してい
るときには、雌側スリーブ１５は雌側開口１４の
外側にあつて雌側開口１４を閉鎖し、雌側スリー
ブ１５に取り付けてあるＯリング２０，２１によ
つてシールするようになつている。

他方のマニホールド２には雄側ホルダ２２がナ
ツト２３によつて固定されている。雄側ホルダ２
２の下部中心には配管接続口２４があつて、ここ
から上方に貫通するポート２５が設けられてい
る。また雄側ホルダ２２の上部外周には、円筒状
のハウジング２６がねじ込みによつて固定されて
おり、ハウジング２６の上端はマニホールド２の
上方へ突出している。

雄側ホルダ２２の上側には雄側ボデイ２７が設
けられていて、雄側ボデイ２７の基端（第３図に
おいて下端）は、中心軸線上にある点O₂を中心
とする半径R₃の球面２８で雄側ホルダ２２と接
している。ハウジング２６の内側にはリング２９
が固定されていて、このリング２９と雄側ボデイ
２７とは上述の点O₂を中心とする半径R₄の球面
３０で接している。このように雄側ボデイ２７
は、同一の点O₂を中心とする球面２８，３０に
よつて支持されているので、点O₂を中心として
旋回することができる。

雄側ボデイ２７の中心には雄側ポート３１が設
けてあつて、その下端は雄側ボデイ２７の基端下
面中央に開口し、雄側ホルダ２２に設けられてい
るポート２５の上端と連通するようになつてい
る。雄側ポート３１の上端は止栓３２で閉鎖され
ており、そのすぐ下で、雄側ボデイ２７の先端よ
りやや下つた位置の側方に設けられている雄側開
口３３につながつている。

雄側ボデイ２７の上側は一定外径の軸状になつ
ていて、その上端中心には円筒状の凹部３４が形
成されている。雄側ボデイ２７の軸状になつてい
る部分の外側には雄側スリーブ３５が摺動可能で
密に嵌められている。雄側スリーブ３５は強い力
の雄側スプリング３６で雄側ボデイ２７の先端か
ら突出するように付勢されていて、ハウジング２
６の先端内面に突設されている突縁３７に雄側ス
リーブ３５の突縁３８が当接し、雄側スリーブ３
５が脱出しないようにされている。ハウジング２
６の突縁３７の内面にはダストシール３９が嵌め
てあつて、雄側スリーブ３５の外面に密接してお
り、またハウジング２６の突縁３７よりやや下つ
た位置には、呼吸孔４０が穿設されている。

雄側スリーブ３５の先端は、テーパ４１を有す
る凸部４２になつていて、この凸部４２は、前述
した雌側スリーブ１５の凹部１９に密に嵌合する
ようになつている。雄側スリーブ３５の先端部分
の中心には嵌合孔４３が設けられていて、この嵌
合孔４３の直径は、雌側ボデイ８の先端が密に嵌
合できる寸法になつている。嵌合孔４３には中空
のプラグ４４が摺動可能に嵌挿してあつて、プラ
グ４４の内面先端と雄側ボデイ２７の凹部３４と
の間に設けたプラグスプリング４５，４６によつ
てプラグ４４を雄側スリーブ３５の先端側に付勢
している。そしてプラグ４４の後端に突設されて
いる突縁４７が嵌合孔４３の段部４８に当接し、
プラグ４４の先端が雄側スリーブ３５の凸部４２
とほぼ一致した位置以上には、プラグ４４が突出
しないようにされている。

雄側スリーブ３５の嵌合孔４３側面にはスリー
ブ先端側開口４９が設けられており、雄側スリー
ブ３５の後端側内面にはスリーブ後端側開口５０
が設けられている。そしてスリーブ先端側開口４
９とスリーブ後端側開口５０とは、雄側スリーブ
３５に設けてあるスリーブポート５１によつて接
続されている。なおスリーブポート５１の先端
（第３図において上端）は、止栓５２で閉鎖され
ている。

雄側スリーブ３５のスリーブ先端側開口４９の
上下にはＯリング５３，５４が嵌められており、
さらにスリーブ後端側開口５０の上側には１個の
Ｏリング５５、下側には２個のＯリング５６，５
７が嵌められている。またプラグ４４の後端と雄
側ボデイ２７の先端との間を位置するように、呼
吸孔５８が雄側ボデイ２７に穿設されている。そ
して雄側スリーブ３５のスリーブ先端側開口４９
はプラグ４４で閉鎖されてＯリング５３，５４に
よりシールされており、スリーブ後端側開口５０
は雄側ボデイ２７の先端側で閉鎖されてＯリング
５５，５６によりシールされている。また雄側ボ
デイ２７の雄側開口３３は、雄側スリーブ３５で
閉鎖されてＯリング５６，５７によりシールされ
ている。

上述した流体継手が第３図に示すように分離状
態にあるときには、雌側スプリング１６は最も伸
びた長さＭになつていて、雌側ホルダ３の配管接
続口５からポート６、雌側ポート１２、雌側開口
１４につながつている流体通路は雌側スリーブ１
５によつて閉鎖されている。

また雄側スプリング３６は最も伸びた長さＬ、
プラグスプリング４５，４６も最も伸びた長さＮ
になつていて、雄側ホルダ２２の配管接続口２４
からポート２５、雄側ポート３１、雄側開口３３
につながつている流体通路は雄側スリーブ３５に
よつて閉鎖されており、スリーブ先端側開口４
９、スリーブ後端側開口５０も、それぞれプラグ
４４、雄側ボデイ２７によつて閉鎖されている。

継手を接続させるため一方のマニホールド１を
他方のマニホールド２に接近させると、第４図に
示すように雄側スリーブ３５のテーパ４１を有す
る凸部４２が、雌側スリーブ１５のテーパ状の凹
部１９に嵌合する。このとき雌側ボデイ８及び雌
側スリーブ１５の中心軸線と、雄側ボデイ２７及
び雄側スリーブ３５の中心軸線とがずれている
と、凹部１９のテーパ部と凸部４２のテーパ４１
とが互に誘導し合うことになる。そして雌側スリ
ーブ１５を嵌合している雌側ボデイ８は球面９，
１１で摺動し、点O₁を中心として旋回する。こ
れと相応して雄側スリーブ３５を嵌合している雄
側ボデイ２７は球面２８，３０で摺動し、点O₂
を中心として旋回し、雌側ボデイ８及び雌側スリ
ーブ１５の中心軸線と、雄側ボデイ２７及び雄側
スリーブ３５の中心軸線とは、一直線にそろうこ
とになる。この状態でマニホールド１，２がさら
に接近すると、雌側ボデイ８の先端は、プラグス
プリング４５，４６の力に打ち勝つてプラグ４４
を押し下げながら雄側スリーブ３５の嵌合孔４３
に密に嵌合する。このとき雌側スリーブ１５は雄
側スリーブ３５に押し上げられて雌側スプリング
１６は長さｍに圧縮され、プラグスプリング４
５，４６は長さn₁に圧縮されるが、雄側スプリン
グ３６は力が強いので殆んど圧縮されていない。
このように雌側ボデイ８の先端がプラグ４４を押
し下げながら嵌合孔４３に嵌合することによつ
て、第４図に示すように雌側開口１４とスリーブ
先端側開口４９とが連通する。

第４図に示す状態からさらにマニホールド１，
２が接近して第５図の状態になると、雌側スリー
ブ１５は雄側スリーブ３５を押し下げ、雄側スプ
リング３６は長さl₁に圧縮されると共に、プラグ
スプリング４５，４６は第４図の状態よりもさら
に圧縮されて、長さn₂になる。これによつて雄側
ボデイ２７の雄側開口３３と、雄側スリーブ３５
のスリーブ後端側開口５０とが連通し、従つて雌
側ホルダ３の配管接続口５は、ポート６、雌側ポ
ート１２、雌側開口１４、スリーブ先端側開口４
９、スリーブポート５１、スリーブ後端側開口５
０、雄側開口３３、雄側ポート３１、ポート２５
を介して雄側ホルダ２２の配管接続口２４に接続
されることになる。

このように雌側スプリング１６、プラグスプリ
ング４５，４６と、これより強い力の雄側スプリ
ング３６との働きによつて、最初に雌側開口１４
とスリーブ先端側開口４９とが連通し、次に雄側
開口３３とスリーブ後端側開口５０とが連通する
という２段階で通路がつながるので、継手の結合
作動中に通路内の流体が外部に流出するのが防止
される。

ハウジング２６と雄側スリーブ３５とには、そ
れぞれ呼吸孔４０，５８が設けてあるので、雄側
スリーブ３５およびプラグ４４の移動に対して呼
吸作用ができ、また水中において使用する場合に
雄側スリーブ３５とプラグ４４とに作用する水圧
が、作動に影響しないようにすることができる。

第５図のように結合されている継手を分離する
場合には、マニホールド１，２を遠ざけると上述
と逆の作動を行ない、第４図の状態を経て第３図
に示すように分離される。この際にも雄側開口３
３が雄側スリーブ３５によつて閉鎖された後、ス
リーブ先端側開口４９はプラグ４４によつて閉鎖
され、雌側開口１４は雌側スリーブ１５によつて
閉鎖されるので、継手内部の流体が外部に流出す
ることは防止される。

以上説明したように本発明は、雌側ボデイ８と
雄側ボデイ２７とは各基端が球面を介して旋回可
能に支持されており、それぞれに摺動可能に嵌合
されている雌側スリーブ１５のテーパ状の凹部１
９と雄側スリーブ３５のテーパ状の凸部４２とが
嵌合するので、結合の際に互の中心軸線がずれて
いても、自然に中心軸線が一致して円滑に結合さ
せることができる。

また双方のポートは雌側スリーブ１５と雄側ス
リーブ３５とによつて閉鎖しており、継手を結合
する場合には雌側スリーブ１５と雄側スリーブ３
５が移動して通路をつなぎ、雌側ボデイ８と雄側
ボデイ２７の内部において流体の容積が変化しな
いため、流体圧力の高低に関係なく容易に結合す
ることができる。

さらに雄側ボデイ８の側方に設けられている雌
側開口１４と、雄側ボデイ２７の側方に設けられ
ている雄側開口３３とが、雄側スリーブ３５のス
リーブ先端側開口４９、スリーブポート５１、ス
リーブ後端側開口５０によつてつながつているた
め、内部の流体圧力によつて分離させようとする
力が生じない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の継手を一部切断して示した側面
図、第２図は第１図の継手の結合状態を一部切断
して示して側面図、第３図は本発明の一実施例の
縦断面図、第４図、第５図は結合状態を示す縦断
面図である。 ３…雌側ホルダ、８…雌側ボデイ、９，２８…
球面、１２…雌側ポート、１４…雌側開口、１５
…雌側スリーブ、１６…雌側スプリング、１９…
凹部、２２…雄側ホルダ、２７…雄側ボデイ、３
１…雄側ポート、３３…雄側開口、３５…雄側ス
リーブ、３６…雄側スプリング、４２…凸部、４
３…嵌合孔、４４…プラグ、４５，４６…プラグ
スプリング、４９…スリーブ先端側開口、５０…
スリーブ後端側開口、５１…スリーブポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基端が球面を介して雌側ホルダに旋回可能に
   支持された雌側ボデイと、 テーパ状の凹部を先端に有し前記雌側ボデイに
   摺動可能に嵌合された雌側スリーブと、 該雌側スリーブを前記雌側ボデイの先端側に付
   勢する雌側スプリングと、 前記雌側ボデイの先端近傍の側方に設けられ前
   記雌側スリーブが前記雌側ボデイの先端側に位置
   しているとき閉鎖され前記雌側スリーブが前記雌
   側スプリングの力に抗して前記雌側ボデイの先端
   より基端側に後退したとき開放される雌側開口
   と、 前記雌側ボデイの基端と雌側開口との間に設け
   られた雌側ポートと、 基端が球面を介して雄側ホルダに旋回可能に支
   持された雄側ボデイと、 前記テーパ状の凹部に密に嵌合するテーパ状の
   凸部を先端に有し前記雄側ボデイに摺動可能に嵌
   合された雄側スリーブと、 該雄側スリーブの先端に設けられ前記凹部と凸
   部とが嵌合したとき前記雌側ボデイの先端が密に
   嵌合する嵌合孔と、 該嵌合孔に摺動可能に嵌挿されたプラグと、 該プラグを前記雄側スリーブの先端側に付勢す
   るプラグスプリングと、 前記雄側スリーブを前記雄側ボデイの先端から
   突出させるように付勢する。前記雌側スプリング
   及びプラグスプリングより強い雄側スプリング
   と、 前記雄側ボデイの先端近傍の側方に設けられ前
   記雄側スリーブが前記雄側ボデイの先端側に位置
   しているとき閉鎖されている雄側開口と、 前記雄側ボデイの基端と雄側開口との間に設け
   られた雄側ポートと、 前記雄側スリーブの嵌合孔側面に設けられ前記
   プラグが雄側スリーブの先端側に位置していると
   き前記プラグによつて閉鎖され、前記雌側ボデイ
   の先端が前記嵌合孔に嵌合し前記プラグスプリン
   グの力に抗して前記プラグが雄側スリーブの先端
   側より後退したとき前記雌側開口と連通するスリ
   ーブ先端側開口と、 前記雄側スリーブの後端側に設けられ雄側スリ
   ーブが前記雄側ボデイの先端から最も突出した位
   置にあるとき雄側ボデイによつて閉鎖され、前記
   凹部と凸部とが嵌合し雄側スリーブが前記雌側ス
   リーブによつて押圧され前記雄側スプリングの力
   に抗して雄側スリーブが後退したとき前記雄側開
   口と連通するスリーブ後端側開口と、 前記雄側スリーブに設けられ前記スリーブ先端
   側開口とスリーブ後端側開口とを接続するスリー
   ブポートと、 を備えたことを特徴とする流体継手。