PL174731B1

PL174731B1 - Urządzenie obrotowe dla transportu płynów pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami

Info

Publication number: PL174731B1
Application number: PL94312434A
Authority: PL
Inventors: Martin Sigmundstad
Original assignee: Norske Stats Oljeselskap
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1998-09-30
Also published as: ES2131694T3; JPH08512391A; CA2166391C; CA2166391A1; DE69417559D1; DK0710342T3; FI112397B; FI960062A0; NO932462L; WO1995002146A1; US5895077A; ATE178393T1; PL312434A1; GB2295213A; EP0710342B1; EP0710342A1; RU2137014C1; GB9526605D0; GB2295213B; NO932462D0

Abstract

1. Urzadzenie obrotowe dla transportu plynów pomiedzy sprzeganymi nim odrebnymi jednostkam i, zawierajace wzajem- nie obracaine wzgledem siebie wokól jednej osi wzdluznej czlony obrotowe, czlon zewnetrzny i czlon wewnetrzny, majace wewne- trzne sciezki plynów, laczone ze soba poprzez jedna lub wiecej wspólnych przestrzeni pierscieniowych, wyznaczonych miedzy tymi czlonami ich uksztaltowaniem n a powierzchni rozdzialu i wzajemnie uszczelnionych miedzy soba srodkami uszczelniaja- cymi. przy czym wewnetrzne sciezki plynów jednego z czlonów sa przystosowane do laczenia z jedna jednostka, a drugiego z drugajednostka, znamienne tym . ze wymienione czlony obro- towe stanowia elementy wzajemnie laczone i rozlaczane poprzez osiowe wsuwanie i wyciaganie Jednego do i z drugiego, z których jeden stanowi zenski zewnetrzny element obrotowy (2, 55, 72), a drugi meski wewnetrzny element obrotowy (3, 56, 82), zas ich wspólne przestrzenie pierscieniowe (7, 8, 9, 93, 94) sa wyzna- czone, a ich wewnetrzne sciezki (10 - 15) plynów sa laczone ze soba wylacznie wpozycji wzajemnego polaczenia obu elementów obrotowych (2, 3, 55, 56, 72, 82), przy czym urzadzenie zawiera mechanizm osiowego przemieszczania (6, 100) polaczonego z nim meskiego wewnetrznego elem entu obrotowego (3, 5 6 , 82) w osi wzdluznej zenskiego zewnetrznego elementu obrotowego (2, 55 , 72) oraz mechanizmu pozycjonowania wewnetrznego meskiego elementu obrotowego (3, 56, 82) centrycznie w osi wzdluznej nad zenskim zewnetrznym elementem obrotowym (2, 55,72), który jest osadzony na stale, zas umieszczone pomiedzy przestrzeniami pierscieniowymi (7, 8, 9, 93, 94) srodki uszcze- lniajace (18, 19, 59, 61) sa aktywne w stanie polaczenia i zwalniane w momencie wzajemnego rozlaczania obu elementów obrotowych PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie obrotowe do transportu płynów pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami, zwłaszcza przeznaczone do stosowania w przemyśle wydobywczym morskim do przesyłania płynnych lub gazowych mediów w stanie ciekłym pomiędzy miejscami ich wydobycia z dna morza wprost z odwiertów lub pośrednio z platform wiertniczych na statek pływający poprzez boję przeładunkową.

Z opisu zgłoszeniowego europejskiego nr EP 0 150 591 znane jest uszczelnione płynowe złącze obrotowe przeznaczone do transportu płynów z przybrzeżnych i morskich terminali przeładunkowych na tankowce. Przedstawione w nim płynowe złącze obrotowe ma konstrukcję opisaną we wcześniejszym stanie techniki, zaś wynalazek rozwiązuje zagadnienie skutecznego uszczelnienia złącza obrotowego w przypadkach, gdy jego wzajemnie obrotowe elementy

174 731 składowe nie są względem siebie koncentryczne z uwagi na odchylenia od wspólnej centralnej osi podłużnej.

Złącze płynowe obrotowe zawiera nieobrotowe kanały płynowe o zmiennych średnicach pionowo usytuowane w tym złączu z wewnętrznymi wylotami na różnych poziomach. Złącze zawiera stały wewnętrzny pierścień złącza i obrotowy zewnętrzny pierścień złączaj ako elementy współosiowe. Te pierścienie złącza obrotowego, wewnętrzny i zewnętrzny, wyznaczają między sobą pierścieniowy kanał przepływowy. Jeden z pionowych kanałów płynowych jest połączony przez sprzęgło i ścianki pierścienia wewnętrznego z pierścieniowym kanałem przepływowym. Podobnie drugie zewnętrzne sprzęgło przez zewnętrzne ścianki zewnętrznego pierścienia złącza. W rezultacie droga płynu prowadzi przez zewnętrzne sprzęgło do pierścieniowego kanału przepływowego, z którego płyn przesyłany jest do jednego z pionowych kanałów płynowych. Zewnętrzne sprzęgło i zewnętrzny pierścień złącza obracają się wokół stałego wewnętrznego pierścienia złącza i osadzonych w nim kanałów płynowych pionowych, przykładowo w postaci rur. Ruch odbywa się wokół wspólnej centralnej osi podłużnej. Jedno złącze obrotowe współpracuje z jednym pionowym kanałem płynowym oraz z wymienionymi sprzęgłami. W rozwiązaniach tych stosuje się różne typy uszczelnień pomiędzy pierścieniami złącza, najczęściej uszczelnienie promieniowe lub czołowe. W opisanym rozwiązaniu w wewnętrznym pierścieniu złącza ukształtowany jest pierścieniowy rowek osłaniający uszczelkę, która zawiera giętki element pierścieniowy uszczelniający i sztywny pierścień zabezpieczający jej giętki element przed deformacją i wtłoczeniem do szczeliny rozdzielającej pierścienie złącza pod działaniem różnicy ciśnienia płynu istniejącej na szerokości pierścieniowej uszczelki. Ta różnica ciśnienia odchyla giętki pierścieniowy element uszczelniający do sąsiedniego czoła uszczelki w zewnętrznym pierścieniu złącza zapewniając skuteczne uszczelnienie płynowe między nimi. Złącze wyposażone jest w środki wtrysku oleju smarującego pomiędzy giętki pierścieniowy element uszczelniający i sąsiednie czoło uszczelki zewnętrznego pierścienia złącza, zaś przepływ oleju ma eliminować wytworzone ciepło i zanieczyszczenia z uszczelek i z przestrzeni kontaktu między nimi. Pierścieniowa szczelina rozdzielająca utworzona pomiędzy powierzchniami wzajemnego kontaktu pierścieni złącza jest przestrzenią skierowaną prostopadle do osi ruchu obrotowego.

Przedstawione rozwiązanie stanowi jednolitą konstrukcję o zwartej budowie bez możliwości wzajemnego rozłączania i łączenia współosiowych pierścieni złącza na czas transportu płynów.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr 2 768 843 znane jest wielodrogowe sprzęgło hydrauliczne dla sterowania mocą dźwigów i podobnych urządzeń, przykładowo pojazdów gąsienicowych. Sprzęgło to zawiera obrotowy korpus zewnętrzny mający szereg wewnętrznych otworów do przyłączenia zaworów kontroli liniowego przepływu cieczy, przy czym na swojej długości korpus jest szkieletowy i mieści w sobie współosiową głowicę, która od dołu łączona jest ze sprzęgającym elementem. Głowica ma odpowiednią liczbę otworów poprzecznych skojarzonych z odpowiednimi wewnętrznymi otworami w obrotowym korpusie poprzez pierścieniowe przestrzenie między głowicą, z korpusem. Głowica ma nadto równoległe osiowe wywierty skojarzone z jej odpowiednimi otworami poprzecznymi, a dolne końce tych wywiertów odpowiadają liczbie rur zesolonych w sztywną wiązkę stanowiącą sprzęgający element zakończony spodem z otworami wpływu płynu skojarzonymi z osiowymi wywiertami w tym spodzie. Górny koniec głowicy ma kołnierz pełniący rolę ustalacza dla obrotowego korpusu, górną stroną usytuowanego względem sprzęgającego elementu. Spód jest ustalony w pozycji stałej względem ramy dźwigu za pomocą zaciskowej klamry. Otwory wpływu w spodzie są załączane do jednostki sterowania ciśnienia płynu. Sprzęgło obrotowe ma zespoły uszczelniające złożone z nośników i odkształcalnych gumowych lub gumopochodnych pierścieni ustalanych poprzez pierścienie sprężynujące. Zespoły te służą do zapobiegania przeciekom zewnętrznym jak również przeciekom wewnętrznym z jednej przestrzeni pierścieniowej do innych. Zespoły uszczelniające są ustalone względem siebie w przestrzeni przez środki rozdzielające - separatory oraz przez końcowe płytki zamykające przeciwległe końce obrotowego korpusu oraz tworzące również zewnętrzne zamknięcia zespołu ułożyskowania.

174 731

Również opisane wyżej rozwiązanie stanowi konstrukcję jednolitą bez możliwości rozłączania i łączenia obrotowego korpusu z głowicą. Nadto jest to konstrukcja o szczególnym zastosowaniu, nie przeznaczona dla transportu płynów, lecz dla przesyłania płynu pod ciśnieniem jako źródła hydraulicznego sterowania mocą pojazdów roboczych, takich jak dźwigi i pojazdy gąsienicowe.

W urządzeniu obrotowym do transportu płynów pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami, według wynalazku zawierającym wzajemne obracalne względem siebie wokół jednej osi wzdłużnej człony obrotowe, człon zewnętrzny i człon wewnętrzny, mające wewnętrzne ścieżki płynów łączone ze sobą poprzez jedną lub więcej przestrzeni pierścieniowych, wyznaczonych między tymi członami ich ukształtowaniem na powierzchni rozdziału i wzajemnie uszczelnionych miedzy sobą środka uszczelniającymi, przy czym wewnętrzne ścieżki płynów jednego z członów są przystosowane do łączenia z jedną jednostką, a drugiego z drugą jednostką, istota rozwiązania polega na tym, że wymienione człony obrotowe stanowią elementy wzajemnie łączone i rozłączane poprzez osiowe wsuwanie i wyciąganie jednego do i z drugiego, z których jeden stanowi zewnętrzny żeński element obrotowy, a drugi męski wewnętrzny element obrotowy, zaś ich wspólne przestrzenie pierścieniowe są wyznaczone, a ich wewnętrzne ścieżki płynów są łączone ze sobą wyłącznie w pozycji wzajemnego połączenia obu elementów obrotowych, przy czym urządzenie obrotowe zawiera mechanizm osiowego przemieszczania połączonego z nim męskiego wewnętrznego elementu obrotowego w osi wzdłużnej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego oraz mechanizm pozycjonowania męskiego wewnętrznego elementu obrotowego centrycznie w osi wzdłużnej nad żeńskim zewnętrznym elementem obrotowym, który jest osadzony na stałe, zaś umieszczone pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi środki uszczelniające są aktywne w stanie połączenia i zwalniane w momencie wzajemnego rozłączania obu elementów obrotowych.

Jeden z elementów obrotowych na każdej stronie każdej z przestrzeni pierścieniowych ma obwodowy pierścieniowy rowek mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element współpracujący ze środkami uszczelniającymi stanowiącymi uszczelnienie statyczne względem drugiego elementu obrotowego, przy czym w wymienionym obwodowym pierścieniowym rowku wymieniony element obrotowy ma kanał zasilający dla cieczy barierowej, a uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem, a ściankami bocznymi obwodowego pierścieniowego rowka stanowią wymienione środki uszczelniające, uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową, mającą ciśnienie wyższe od ciśnienia otoczenia.

Wymienione promieniowo ruchome pierścieniowe elementy mają średnicę zewnętrzną większą niż reszta męskiego wewnętrznego elementu obrotowego, przy czym średnica zewnętrzna promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu zasadniczo odpowiada średnicy wewnętrznej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego.

Każda przestrzeń pierścieniowa w wymienionym męskim wewnętrznym elemencie obrotowym jest ograniczona przez kanał pierścieniowy w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym, przez poprzecznie usytuowane promieniowo ruchome pierścieniowe elementy w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym oraz przez część powierzchniową tego elementu obrotowego pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami.

Męski wewnętrzny element obrotowy zawiera walcowy korpus środkowy i pewną liczbę oddzielnych elementów ustalających poprowadzonych przez ścieżkę płynu, usytuowanych pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami, przy czym wewnątrz tych pierścieniowych elementów usytuowane są promieniowo dystansowe tuleje pomiędzy elementami ustalającymi.

Promieniowo ruchome pierścieniowe elementy mają zukosowane zewnętrzne krawędzie boczne, pierścieniowe kanały żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego mają zukosowane przyległe części krawędziowych boków, zaś żeński zewnętrzny element obrotowy ma zukosowane zewnętrzne krawędzie powierzchni wewnętrznej.

Środek uszczelniający, stanowiący uszczelnienie statyczne, składa się z pary uszczelek wargowych o przekroju w kształcie U mających odnogi skierowane osiowo wzdłuż osi urządzenia obrotowego, przy czym odnogi te są uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej poprzez kanał zasilający.

174 731

Środek uszczelniający, stanowiący uszczelnienie dynamiczne, składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych o przekroju w kształcie U, które są umieszczone w obwodowych pierścieniowych rowkach w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu i mają promieniowo skierowane odnogi uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej.

W innym wykonaniu środek uszczelniający stanowiący uszczelnienie dynamiczne, składa się z pary elementów uszczelniających, które są umieszczone w obwodowych pierścieniowych rowkach w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu, przy czym dolna część obwodowego pierścieniowego rowka jest połączona z kanałem zasilającym cieczą barierową, a pomiędzy dolną ścianką tego rowka i środkiem uszczelniającym usytuowana jest dociskowa sprężyna.

W wykonaniu tym każdy element uszczelniający jest przytrzymywany przez pierścień uszczelniający typu 0 usytuowany w górnej części wymienionego obwodowego pierścieniowego rowka, przy czym średnica pierścienia uszczelniającego typu 0 i średnica powierzchni oporowej elementu uszczelniającego względem promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu oraz nacisk sprężyny dociskowej są wzajemnie tak dobrane, że stanowiąca wypadkową tych wielkości siła docisku elementu uszczelniającego do wymienionej powierzchni oporowej ma wielkość niezrównoważoną dającą żądany nacisk powierzchniowy na powierzchni uszczelnienia dynamicznego.

W kolejnym wykonaniu urządzenia obrotowego według wynalazku mechanizm pozycjonowania męskiego wewnętrznego elementu obrotowego względem osi wzdłużnej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego zawiera ruchome ramię, do którego jednego końca mocowany jest sztywno męski wewnętrzny element obrotowy, połączony z mechanizmem osiowego przemieszczania go względem żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego wraz z tym ruchomym ramieniem, które jest w pewnej odległości od wymienionego końca osadzone obrotowo w płaszczyźnie prostopadłej do osi wzdłużnej urządzenia obrotowego i jest połączone z cylindryczno-tłokowym manipulatorem przemieszczania go w tej płaszczyźnie wraz z męskim wewnętrznym elementem obrotowym.

Urządzenie obrotowe według wynalazku zapewnia możliwość wzajemnego szybkiego i bezpiecznego rozłączania i ponownego łączenia jego elementów obrotowych. Ich ukształtowanie jako zespołu żeńskiego zewnętrznego i męskiego wewnętrznego z przedstawionym skutecznym uszczelnieniem pomiędzy nimi oraz wyposażenie w mechanizmy przemieszczania do pozycji sprzęgnięcia zapewnia możliwość sprzęgania urządzeniem obrotowym odrębnych jednostek i przemieszczania poprzez nie, a pomiędzy tymi jednostkami płynów.

W szczególności jest to korzystne w zastosowaniu do transportu płynów z odwiertów -na dnie morza poprzez boję przeładunkową na pływający statek.

Konstrukcja urządzenia obrotowego według wynalazku zapewnia skuteczne połączenie jednostek, pomiędzy którymi są transportowane płyny w sposób prosty i szybki, i zachowuje swoje zalety również w warunkach dużych odchyłek tolerancyjnych i wzajemnych przemieszczeń względem osi centralnej jednego z elementów obrotowych.

Uaktywnianie środków uszczelniających ciśnieniem cieczy barierowej umożliwia zastosowanie zdalnego sterowania łączeniem i rozłączaniem elementów obrotowych. Każdy z elementów obrotowych urządzenia może być związany z inną jednostką, a swą funkcję transportu płynów urządzenie spełnia po ich wzajemnym połączeniu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony bliżej w przykładowych wykonaniach objaśnionych rysunkiem, na którym na kolejnych figurach uwidoczniono następujące wykonania:

- figura 1 przedstawia przekrój osiowy urządzenia obrotowego z jego elementami obrotowymi w stanie połączenia

- figura 2 przedstawia przekrój osiowy wykonania z fig. 1 z elementami obrotowymi w stanie rozłączenia

- figura 3 przedstawia w powiększonej skali fragment urządzenia obrotowego z fig. 1 i fig. 2 obrazujący wykonanie środków uszczelniających, statycznych i dynamicznych

- figura 4 przedstawia w powiększonej skali przekrój fragmentu ze środkami uszczelniającymi w innym wykonaniu według wynalazku

174 731

- figura 5 przedstawia schematycznie częściowy boczny widok - częściowy przekrój urządzenia obrotowego w wykonaniu przeznaczonym dla sprzęgania zanurzonej boi przeładunkowej ze statkiem pływającym do morskiej produkcji węglowodorów

- figura 6 przedstawia częściowy przekrój wzdłużny części żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego osadzonego na boi przeładunkowej w wykonaniu z fig. 5

- figura 7 przedstawia przekrój wzdłużny części męskiego wewnętrznego elementu obrotowego w wykonaniu z fig. 5.

Urządzenie obrotowe 1 do transportu płynów pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami, zawiera żeński zewnętrzny element obrotowy 2 i męski wewnętrzny element obrotowy 3, wzajemnie obracalne względem siebie wokół jednej osi wzdłużnej. Wymienione elementy obrotowe 2 i 3 są wzajemnie łączone i rozłączane poprzez osiowe wsuwanie i wyciąganie jednego do i z drugiego. Żeński zewnętrzny element obrotowy 2 w wykonaniu przedstawionym na fig. 1 i fig. 2 przewidziany jest do osadzenia na stałe, zaś wewnętrzny męski element obrotowy 3 jest osadzony przesuwnie osiowo w tulei prowadzącej 4, na której wsparta jest obudowa 5. Obudowa 5 z kolei wspiera mechanizm osiowego przemieszczania 6 wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 3, który to mechanizm służy do wsuwania go do i wyciągania z żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2. W przedstawionym wykonaniu mechanizm osiowego przemieszczania 6 stanowi hydrauliczny manipulator cylindrowo-tłokowy. Gdy wewnętrzny męski element obrotowy 3 ma być wsuwany do żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2 musi być przemieszczony do pozycji współosiowej nad ten element obrotowy 2. Do tego celu urządzenie ma mechanizm pozycjonowania elementu obrotowego 3, nie pokazany na rysunku w tym wykonaniu, którego konstrukcja może być zrealizowana w wielu wariantach. Przykładowo może to być ruchome ramię, osadzone obrotowo, do którego jednego wolnego końca mocowany może być męski wewnętrzny element obrotowy 3 lub wymieniona tuleja prowadząca 4, w której jest on osadzony suwliwie. W stanie wzajemnego połączenia elementy obrotowe 2 i 3 wyznaczają między sobą swym ukształtowaniem na powierzchni rozdziału wspólne przestrzenie pierścieniowe. W przykładzie wykonania wspólne przestrzenie pierścieniowe 7, 8, 9 stanowią obwodowe kanały pierścieniowe wykonane w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym 2.

Jednakże te przestrzenie pierścieniowe mogą być wykonane również w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym 3, albo jednocześnie w obydwu elementach obrotowych 2 i 3, na przykład dla utworzenia przestrzeni pierścieniowych mających zasadniczo przekrój kołowy.

Zewnętrzny żeński element obrotowy 2 ma wewnętrzne ścieżki płynów 10, 11, 12 przystosowane do połączenia z jedną jednostką, zaś wewnętrzny męski element obrotowy 3 ma wewnętrzne ścieżki płynów 13,14, 15 przystosowane do łączenia z drugą jednostką, przy czym między tymi jednostkami następuje transport płynów poprzez urządzenie obrotowe 1.

Wspólne przestrzenie pierścieniowe 7, 8,9 są w stanie połączenia obu elementów obrotowych 2 i 3 łączone z ich wewnętrznymi ścieżkami płynów, każda oddzielnie z jedną z trzech wewnętrznych ścieżek płynów 10, 11 i 12 w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym 2 i oddzielnie z jedną z trzech wewnętrznych ścieżek płynów 13, 14, 15 w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym 3.

W wykonaniu przedstawionym na fig. 1 i fig. 2 wewnętrzny męski element obrotowy 3 na każdej stronie każdej przestrzeni pierścieniowej 7, 8, 9 ma obwodowy pierścieniowy rowek 16 mieszczący w sobie promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17. Alternatywnie możliwe jest wykonanie, w którym wymienione pierścieniowy rowek i pierścieniowy element usytuowane będą w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym 2, jeśli ma on ukształtowane w sobie przestrzenie pierścieniowe.

Promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17 współpracuje ze środkami uszczelniającymi 18 i 19.

Środek uszczelniający 18 stanowi uszczelnienie statyczne względem zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 2. Środek uszczelniający 19 stanowi uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem 17, a ściankami bocznymi obwodowego pierścieniowego rowka 18.

174 731

Wymienione środki uszczelniające 18,19 są uaktywniane hydraulicznie ciśnieniem cieczy barierowej mającej ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia tj. ciśnienie transportowanego płynu, względem którego działa uszczelnienie. Ciecz barierowa jest dostarczana przez kanał zasilający 20 usytuowany w elemencie obrotowym, który zawiera obwodowe pierścieniowe rowki 16, w tym przypadku w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym 3. Jak to pokazano w powiększonej skali na fig. 3, kanał zasilający 20 cieczą barierową prowadzi do objętości buforowej, która jest ograniczona przez dno obwodowego pierścieniowego rowka 16 i współpracujący promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17 i z której ciecz barierowa dociera do środków uszczelniających 18 i 19.

Środki te uaktywniane są dla skutecznego uszczelnienia pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi w stanie połączenia obu elementów obrotowych i są zwalniane dla ich wzajemnego rozłączenia. Gdy środki uszczelniające są uaktywnione, męski wewnętrzny element obrotowy 3, poza promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami 17, jest obracalny względem żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2.

W wykonania z fig. 1 i fig. 2 promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 mają średnicę zewnętrzną większą niż reszta męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3. Zasadniczo średnica ta odpowiada średnicy wewnętrznej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2. Promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 same centrują się w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym 2 ze względnie dużymi tolerancjami rzędu ±12 mm i mogą swobodnie przemieszczać się w kierunku promieniowym. Dzięki temu mogą przejmować możliwe odchylenia i przemieszczenia środka pomiędzy elementami obrotowymi 2 i 3.

Jak przedstawiono wyżej, w wykonaniu zilustrowanym na fig. 1-3, wewnętrzny męski element obrotowy 3 jest osadzony suwliwie w tulei prowadzącej 4. Tuleja prowadząca 4 jest przymocowana do zespołu kanałowego 21 zawierającego trzy rury 22, 23, 24, które w, sposób nie pokazany na rysunku, łączone są z jednąjednostką z tych, pomiędzy którymi transportowane sąpłyny. Przykładowo może to być układy rurowy statku pływającego. Opisany zespół kanałowy 21 może tworzyć część wcześniej wymienionego ruchomego ramienia osadzonego obrotowo i wchodzącego w skład mechanizmu pozycjonowania męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3.

Męski wewnętrzny element obrotowy 3 zawiera w tym wykonaniu wstawianą część dolną 25 i część górną 26, która jest sytuowana w tulei prowadzącej 4, podczas, gdy wstawiana część dolna 25 jest wprowadzana do żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2, jak na fig. 1.

W tej pozycji tuleja prowadząca 4 i część górna 26 wyznaczają między sobą trzy wspólne przestrzenie pierścieniowe 27, 28, 29 łączone z wewnętrznymi ścieżkami płynów 13, 14, 15 męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3 i z wymienionymi rurami 22,23,24, przy czym tuleja prowadząca 4 ma przelotowe otwory pomiędzy tymi przestrzeniami pierścieniowymi 27, 28, 29 i wymienionymi rurami 22,23, 24. Pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi 27,28, 29 część górna 26 elementu obrotowego 3 ma statyczne środki uszczelniające 30 uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową poprzez kanał zasilający 20, przy czym środki uszczelniające 30 odpowiadają środkom uszczelniającym 18.

Na fig. 3 uwidocznione są w pierwszym wykonaniu uszczelnienia statyczne i dynamiczne.

Statyczne środki uszczelniające 18 składają się z pary uszczelek wargowych 35 o przekroju w kształcie U, które są umieszczone w obwodowym rowku 36 w promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie 17, który pełni również rolę obudowy uszczelki statycznej.

Promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17 składa się z pary pierścieni stalowych, które są zmontowane i połączone ze sobą tak, aby środki uszczelniające 18 mogły być umieszczone w obwodowym rowku 36, zanim pierścienie stalowe zostaną ze sobą zmontowane. Uszczelki wargowe 35 wykonane są z odpowiednio dobranego materiału elastomerowego i mają osiowo skierowane odnogi 37, które pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej, dostarczanej kanałem zasilającym 20 i poprzez objętość buforową na dnie obwodowego pierścieniowego rowka 16, są dociskane na zewnątrz do ciernej współpracy blokującej z przeciwległą powierzchnią uszczelniającą żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2. Promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17 ma odpowiednie otwory dla przepływu cieczy barierowej, pokazane na fig. 3.

174 731

Środek uszczelniający 19 uszczelnienia dynamicznego składa się również z pary elastomerowych uszczelek wargowych 38 o przekroju w kształcie U, przy czym uszczelki te są umieszczone w oddzielnych pierścieniowych rowkach 39 w ściankach bocznych obwodowego pierścieniowego rowka 16. Uszczelki wargowe 38 mają promieniowo skierowane odnogi 40, które pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej są dociskane promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu 17 i pierścieniowych rowków 39 stanowiąc uszczelnienie dynamiczne.

Każda z elastomerowych uszczelek wargowych 35 zawiera pierścień wsporczy 41, zaznaczony na fig. 3 linami przerywanymi, dla zapobieżenia wyciskaniu materiału uszczelniającego pomiędzy przylegającymi powierzchniami uszczelniającymi pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej. Uszczelki wargowe 38 mają również podobne, nie pokazane na rysunku, pierścienie wsporcze, jak uszczelki wargowe 35.

Gdy męski wewnętrzny element obrotowy 3 i żeński zewnętrzny element obrotowy 2 są w pozycji wzajemnego połączenia, promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 samoistne są ześrodkowane w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym 2 jako elementy przesuwalne swobodnie w kierunku promieniowym. Ciecz barierowa, przykładowo olej hydrauliczny lub woda, podawana jest pod ciśnieniem. Ciśnienie cieczy barierowej wymusza rozprężanie się uszczelek wargowych 35 w kierunku do powierzchni uszczelniającej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2 i blokowanie promieniowo ruchomych elementów pierścieniowych 17, tworzących obudowy tych uszczelek wargowych 35, w ich położeniu. Uszczelka wargowa 38 poddana ciśnieniu cieczy barierowej docierającej do niej małą szczeliną pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu 17 i obwodowego pierścieniowego rowka 16, tworzy uszczelnienie dynamiczne. Różnica ciśnienia pomiędzy cieczą barierową, a transportowanym płynem procesu, wymusza mocny styk uszczelki wargowej 38 z powierzchnią uszczelniającą promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu 17.

Tak więc, gdy środki uszczelniające 18, 19 są rozprężane ciśnieniem cieczy barierowej, uszczelki wargowe 35 uszczelnienia statycznego blokują pierścieniowe elementy 17 ciernie z żeńskim zewnętrznym elementem obrotowym 2, podczas, gdy przyległe ścianki boczne pierścieniowych elementów 17 i pierścieniowych rowków 16 tworzą wzajemnie ruchome względem siebie powierzchnie ślizgowe, które są uszczelnione uszczelkami wargowymi 38 uszczelnienia dynamicznego. Dla skuteczności funkcji uszczelniającej uszczelki wargowej 35 decydująco ważne jest uzyskanie trwałego i silnego osadzenia ciernego pomiędzy pierścieniowymi elementami 17, a powierzchniami uszczelniającymi żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2. Ruch pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami 17 i żeńskim zewnętrznym elementem obrotowym 2 może powodować przeciek z powodu dużych różnic ciśnienia w płaszczyźnie poprzecznej uszczelki wargowej 35. Ciśnienie i współczynnik tarcia stanowią więc czynniki decydujące o doborze materiału uszczelniającego. Stąd dobrano materiał elastomerowy dający największe możliwe tarcie. Z kolei dla uszczelki wargowej 38 dynamicznego uszczelnienia dobrano materiał elastomerowy dający niskie tarcie pomiędzy powierzchniami ślizgowymi.

Gdy obydwa elementy obrotowe 2 i 3 mają być rozłączane ze sobą, ciśnienie cieczy barierowej jest obniżane tak, że promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 nie są już blokowane w ich położeniu. Męski wewnętrzny element obrotowy 3 może być teraz wyciągnięty osiowo z żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2.

Pomimo, że środki uszczelniające są odprężone w czasie tej operacji, są one nadal w styku z ich powierzchniami uszczelniającymi.

Jak pokazano na fig. 3, przestrzenie pierścieniowe 7, 8, 9 urządzenia obrotowego 1 w zilustrowanym wykonaniu są ograniczone przez kanał pierścieniowy 42 w żeńskim zewnętrznym elemencie obrotowym 2, przez promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3, usytuowane z boku kanału pierścieniowego 42 oraz przez część powierzchniową 43 męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3 pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami 17.

Wstawiana część dolna 25 męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3 zawiera walcowy korpus środkowy 44 i pewną liczbę oddzielnych elementów 45 poprowadzonych przez ścieżkę płynu usytuowaną pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami 17. Na walcowym korpusie środkowym 44 osadzone są tuleje dystansowe 46, usytuowane promie10

174 731 niowo wewnątrz odpowiednich pierścieniowych elementów 17, utrzymujące odpowiednią odległość pomiędzy oddzielnymi elementami 45 względem szerokości pierścieniowych elementów 17 w kierunku osiowym elementu obrotowego 3.

Wymienione pierścieniowe elementy 17 i oddzielne elementy 45 wprowadzane sąkolejno na walcowy korpus środkowy 44 wraz z tulejami dystansowymi 46.

Co najmniej najbardziej na zewnątrz usytuowane oddzielne elementy 45 są ustalone na korpusie środkowym 44 za pomocą odpowiednich wkrętów zabezpieczających 47, pokazanych na fig. 1 i fig. 2.

Dla ułatwienia wsuwania męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3 do żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2, zukosowane są zewnętrzne krawędzie 48 powierzchni wewnętrznej elementu obrotowego 3, zewnętrzne krawędzie boczne 49 promieniowo ruchomych pierścieniowych elementów 17 i przyległe części krawędziowych boków 50 pierścieniowych kanałów42 żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 2.

Na fig. 4 uwidocznione jest drugie alternatywne wykonanie zespołu środków uszczelniających, gdzie w powiększonej skali, pokazany jest segment żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 55 i wstawianej części dolnej męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 56 w pozycji wzajemnego połączenia w przekroju osiowym wzdłużnym urządzenia obrotowego.

W wykonaniu tym promieniowo ruchomy pierścieniowy element 57 jest usytuowany w obwodowym pierścieniowym rowku 58 w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym 56. W tym promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie 57 usytuowany jest środek uszczelniający 59 uszczelnienia statycznego w postaci uszczelki wargowej o przekroju w kształcie U mającej odnogi skierowane do przyległej powierzchni uszczelniającej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 55. Dolna część obwodowego pierścieniowego rowka 58 połączona jest z kanałem zasilającym 60 cieczą barierową dostarczaną poprzez ten kanał zasilający 60 do objętości buforowej na dnie pierścieniowego rowka 58. Gdy ciecz barierowa poddana jest pod ciśnieniem, odnogi uszczelki wargowej są wyciskane na zewnątrz do ciernej blokującej współpracy z przyległą powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego elementu obrotowego 55.

Środek uszczelniający 61, stanowiący uszczelnienie dynamiczne, składa się z pary elementów uszczelniających usytuowanych w obwodowych pierścieniowych rowkach 62 po każdej stronie pierścieniowo ruchomego pierścieniowego elementu 57 w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym 56. Dolna część każdego obwodowego pierścieniowego rowka 62 jest połączona z kanałem zasilającym 60 cieczą barierową. W dolnej części obwodowego pierścieniowego rowka 62 umieszczona jest także dociskowa sprężyna 63 działająca na element uszczelniający w uzupełnieniu nacisku cieczy barierowej pod ciśnieniem. Ponadto każdy element uszczelniający jest utrzymywany przez pierścień uszczelniający 64 typu 0 usytuowany w obwodowym pierścieniowym rowku 62.

Na powierzchni uszczelniającej pomiędzy elementami uszczelniającymi środka uszczelniającego 61, a przyległą powierzchnią oporową lub osadzenia pierścieniowego elementu 57 ustalone jest zrównoważenie sił pomiędzy siłami zamykającymi, reprezentowanymi przez siłę dociskowej sprężyny 63 i siłę hydraulicznego nacisku cieczy barierowej, a siłami otwierającymi reprezentowanymi przez hydrauliczną siłę nacisku transportowanego płynu procesu i siłę nacisku cieczy barierowej. Odpowiednia konfiguracja środków uszczelniających 61 pod względem doboru średnicy elementu uszczelniającego względem pierścieniowego elementu 57 i odpowiedniego doboru średnicy pierścienia uszczelniającego 64 typu 0 oraz nacisku dociskowej sprężyny 63 pozwala wpływać na niezrównoważoną siłę, z jaką elementy uszczelniające środka uszczelniającego 61 naciskają na powierzchnie oporowe pierścieniowych elementów 57. Dzięki temu uzyskuje się żądany nacisk powierzchniowy na powierzchni uszczelnienia dynamicznego zapewniający jego optymalne działanie.

Na fig. 5-7 przedstawiono wykonanie urządzenia obrotowego według wynalazku, w którym stanowi ono część układu do łączenia i rozłączania statku pływającego z boją przeładunkową, zwłaszcza statku do morskiej produkcji węglowodorów.

Zanurzona przeładunkowa boja 70 współpracuje z urządzeniem obrotowym 71, które zawiera żeński zewnętrzny element obrotowy 72, który, jak pokazano na fig. 6, jest osadzony w członie środkowym 73 boi 70. Boja 70 zawiera zewnętrzny człon pływakowy 74 dla wprowa174 731 dzania i zwalnialnego mocowania go w zanurzonej i otwartej od dołu komorze odbiorczej statku, oraz wymieniony człon środkowy 73, osadzony obrotowo w zewnętrznym członie pływakowym 74, zakotwiczony na dnie morza i połączony z co najmniej jednym przewodem przemieszczania płynu.

Człon środkowy 73 osadzony jest obrotowo w zewnętrznym członie pływakowym 74 boi 70 za pomocą pary łożysk poprzecznych 75 i 76 oraz łożyska .wzdłużnego 77.

Zewnętrzny żeński element obrotowy 72 ma parę ścieżek płynu 78, 79, które są połączone odpowiednimi przewodami pionowymi 80, 81 wprowadzonymi do boi 70.

Wewnętrzny męski element obrotowy 82 jest sztywno mocowany do jednego końca ruchomego ramienia 83, należącego do mechanizmu jego pozycjonowania centrycznego względem żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 72.

Męski zewnętrzny element obrotowy 82 ma wewnętrzne ścieżki płynów 84,85, pokazane na fig. 7, połączone rurami 85 ułożonymi ruchomego ramienia 83 połączonymi z drugiej strony do wewnętrznych ścieżek płynów w członie sprzęgającym 87, który jest sztywno mocowany do obrotowo osadzonego końca ruchomego ramienia 83. Męski wewnętrzny element obrotowy 82 jest także zaopatrzony w sprzęg połączeniowy zawierający usytuowany centralnie człon czopowy 88 dla wzajemnego łączenia z pionowym przewodem połączeniowym 89, który jest połączony także z boją 70. Ten zespół połączeniowy zawiera konieczne przewody sterownicze, elektryczne i hydrauliczne, które są połączone poprzez elektryczne taśmy stykowe 90 i nie pokazany sprzęg hydrauliczny na dolnym końcu członu czopowego 88.

W wykonaniu tym człon sprzęgający 87 sytuowany jest w łączniku w postaci tulei sprzęgającej 91 dla połączenia jego wewnętrznych ścieżek płynu z układem rurowym 92 statku do transportu płynów procesu. W urządzeniu obrotowym 71 męski wewnętrzny element obrotowy 82 ma kanały obwodowe. tworzące przestrzenie pierścieniowe 93,94 łączone ze ścieżkami płynów 84, 85 tego elementu obrotowego 82. W odpowiadający sposób tuleja sprzęgająca 91 ma, nie pokazane na rysunku, przestrzenie pierścieniowe tworzące połącznie pomiędzy wewnętrznymi ścieżkami płynów członu sprzęgającego a układem rurowym 92 statku.

Jak pokazano na fig. 7, wewnętrzne ścieżki płynów 84, 85 męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 82 są ograniczone wewnątrz koncentrycznych elementów rurowych 95, 96 i łączą się z przestrzeniami pierścieniowymi 93,94 żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 72 poprzez otwory w ściankach tych elementów rurowych 95 i 96.

Długość i średnica męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 82 zależą od ilości przesyłanych rodzajów mediów i mogą być znacznie zredukowane, jeśli tylko jedno medium procesu ma być przesyłane. Ruchome ramię 83 na obrotowo osadzonym końcu ma pionowy wał 97, który jest osadzony obrotowo i przesuwnie w łożyskach 98 ustalonych w stojaku 99 odpowiednio podpartym na statku.

Dla podnoszenia i opuszczania ruchomego ramienia 83 wraz z elementem obrotowym 82 i członem sprzęgającym 87, wał 97 jest sprzęgnięty z hydraulicznie napędzanym manipulatorem stanowiącym mechanizm osiowego przemieszczania 100 elementu obrotowego 82, który wykonuje określony ruch w górę i w dół. Dla poziomego ruchu obrotowo osadzonego ruchomego ramienia 83, wchodzącego w skład mechanizmu pozycjonowania elementu obrotowego 82 względem elementu obrotowego 72 urządzenie obrotowe 71 może mieć to ramię 83 sprzęgnięte z oddzielnym hydraulicznym manipulatorem cylindryczno-tłokowym, nie pokazanym na rysunku.

W wykonaniu tym wał 97, a z nim oś obrotu 101 ruchomego ramienia 83 są współosiowe z członem sprzęgającym 87, a stąd z osią wzdłużną tulei sprzęgającej 91. To współosiowe usytuowanie może być korzystne, gdy względy geometryczne i/lub wynikające z wymiarów wymuszają umieszczenie wału na przeciwległym końcu ruchomego ramienia 83 względem męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 82. Możliwejestjednakże również umieszczenie osi obrotu 101 ruchomego ramienia 83 w odpowiednim miejscu pomiędzy elementem obrotowym 82, a członem sprzęgającym 87, co może dać korzystne zrównoważenie ruchomego ramienia 83 i wspieranych przez nie elementów, a zatem zmniejszenie momentów obciążenia sił obciążenia między innymi na łożyskach 98.

Urządzenie obrotowe 71 ma w tym wykonaniu konstrukcję podobną jak w poprzednio opisanych. Zawiera promieniowo ruchome pierścieniowe elementy dla przejmowania względnie

174 731 dużych tolerancji i odchyleń środka oraz statyczne i dynamiczne środki uszczelniające, które są uaktywniane cieczą barierową, mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia.

Również w tym wykonaniu zespoły promieniowo ruchomych pierścieniowych elementów i środków uszczelniających rozmieszczone są w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym 82 dla usytuowania po każdej stronie każdej z przestrzeni pierścieniowych 93 i 94 żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 72 w momencie, gdy męski wewnętrzny element obrotowy 82 jest wprowadzany współosiowo do żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego 72.

Na fig. 7 zespoły te pokazane są tylko schematycznie jako bloki 102. Ciecz barierowa doprowadzanajest do tych zespołów poprzez nie pokazany na rysunku kanał zasilający połączony z zewnętrznym przewodem zasilającym 103 pokazanym na fig. 5. Przewód ten jest uwidoczniony częściowo zbieżnie z połączeniowym przewodem 104 połączonym od góry męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 82.

Do statycznych środków uszczelniających usytuowanych w członie sprzęgającym 87 ciecz barierowa jest także dostarczana przez nie pokazany na rysunku przewód zasilający w sposób odpowiadający w zasadzie wykonaniu części górnej 26 męskiego wewnętrznego elementu obrotowego 3 według fig. 2 i fig. 3.

We wszystkich opisanych wykonaniach urządzenia obrotowego według wynalazku środki uszczelniające są przygotowane do zdalnego sterowania hydraulicznego za pomocą cieczy barierowej.

Przez użycie cieczy barierowej mającej ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia uzyskuje się sterowaną ścieżkę przecieku od cieczy barierowej do transportowego płynu procesu, to jest od medium czystego do brudnego. Ciecz barierowa, którą może być odpowiedni olej hydrauliczny, spełnia wówczas równocześnie rolę środka smarującego, zaś powierzchnie uszczelniające są chronione przez powolne kontrolowane przeciekanie do transportowanego płynu bardzo małych ilości czystej cieczy barierowej.

Przez kontrolę objętości i/lub ciśnienia cieczy barierowej w czasie możliwa jest ciągła kontrola uszczelnień urządzenia obrotowego.

Zdalnie sterowane może być również łączenie i rozłączanie obu elementów obrotowych urządzenia obrotowego.

Opisane w ostatnim wykonaniu urządzenie obrotowe 71 stanowiące szczególne zastosowanie pomiędzy morskim odwiertem z przewodem pionowym, który jest połączony z pływającą przeładunkową boją 70, a układem rurowym statku, połączonego z boją 70 poprzez urządzenie obrotowe 71, pozwala na obracanie się statku wokół boi 70 pod wpływem wiatru, fal i prądów wodnych.

Jednakże urządzenie obrotowe według wynalazku może być zastosowane również w wielu innych dziedzinach, przy czym głównąjego zaletą wynikającą z istoty wynalazku jest możliwość prostego odłączania jednego z elementów obrotowych z jednego urządzenia obrotowego i połączenia z usytuowanym gdzie indziej współpracującym z nim drugim elementem obrotowym w kolejnym urządzeniu obrotowym według wynalazku dla utworzenia całości działającej jako bezpieczny, skutecznie szczelny zespół obrotowy do transportu płynu pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami pozostającymi względem siebie w ruchu, jak przykładowa boja przeładunkowa i statek pływający.

174 731

Fig.7.

174 731

Fig.6.

174 731

Fig.4.

174 731

Fig.3.

38.

174 731

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie obrotowe dla transportu płynów pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami, zawierające wzajemnie obracalne względem siebie wokół jednej osi wzdłużnej człony obrotowe, człon zewnętrzny i człon wewnętrzny, mające wewnętrzne ścieżki płynów, łączone ze sobąpoprzezjedną lub więcej wspólnych przestrzeni pierścieniowych, wyznaczonych między tymi członami ich ukształtowaniem na powierzchni rozdziału i wzajemnie uszczelnionych między sobą środkami uszczelniającymi, przy czym wewnętrzne ścieżki płynów jednego z członów są przystosowane do łączenia z jedną jednostką, a drugiego z drugą jednostką, znamienne tym, że wymienione człony obrotowe stanowią elementy wzajemnie łączone i rozłączane poprzez osiowe wsuwanie i wyciąganie jednego do i z drugiego, z których jeden stanowi żeński zewnętrzny element obrotowy (2, 55, 72), a drugi męski wewnętrzny element obrotowy (3,56,82), zaś ich wspólne przestrzenie pierścieniowe (7,8,9,93,94) są wyznaczone, a ich wewnętrzne ścieżki (10 -15) płynów są łączone ze sobą wyłącznie w pozycji wzajemnego połączenia obu elementów obrotowych (2, 3, 55, 56, 72, 82), przy czym urządzenie zawiera mechanizm osiowego przemieszczania (6, 100) połączonego z nim męskiego wewnętrznego elementu obrotowego (3,56,82) w osi wzdłużnej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego (2, 55, 72) oraz mechanizmu pozycjonowania wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (3, 56, 82) centrycznie w osi wzdłużnej nad żeńskim zewnętrznym elementem obrotowym (2, 55,72), który jest osadzony na stałe, zaś umieszczone pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi (7,8,9,93,9*4) środki uszczelniające (18,19,59,61) są aktywne w stanie połączenia i zwalniane w momencie wzajemnego rozłączania obu elementów obrotowych.
2. Urządzenie obrotowe według zastrz. 1, znamienne tym, że jeden z elementów obrotowych (2, 3, 55, 56, 72, 82) na każdej stronie każda z przestrzeni pierścieniowych (7, 8, 9, 93, 94) ma obwodowy pierścieniowy rowek (16, 58) mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element (17, 57) współpracujący ze środkami uszczelniającymi (18, 59) stanowiącymi uszczelnienie statyczne względem drugiego elementu obrotowego (2, 55), przy czym wymieniony element obrotowy (3, 56) ma w obwodowym pierścieniowym rowku (16, 58) kanał zasilający (20, 60) dla cieczy barierowej, a wymienione usytuowane pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem (17, 57) a ściankami bocznymi obwodowego pierścieniowego rowka (16,58) środki uszczelniające (19,61) stanowią uszczelnienie dynamiczne, przy czym środki uszczelniające (18, 19, 59, 61) są uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia.
3. Urządzenie obrotowe według zastrz. 2, znamienne tym, że promieniowo ruchome pierścieniowe elementy (17, 57) mają średnicę zewnętrzną większą niż reszta wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (3,56), przy czym średnica zewnętrzna promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu (17, 57) zasadniczo odpowiada średnicy wewnętrznej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego (2, 55).
4. Urządzenie obrotowe według zastrz. 3, znamienne tym, że każda przestrzeń pierścieniowa (7, 8,9) jest ograniczona przez kanał pierścieniowy (42) w drugim elemencie obrotowym (2), przez poprzecznie usytuowane promieniowo ruchome pierścieniowe elementy (17) w pierwszym elemencie obrotowym (3) oraz przez część powierzchniową (43) pierwszego elementu obrotowego (3) pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami (17).
5. Urządzenie obrotowe według zastrz. 4, znamienne tym, że męski wewnętrzny element obrotowy (3) zawiera walcowy korpus środkowy (44) i pewną liczbę oddzielnych elementów (45) poprowadzonych przez ścieżkę płynu, usytuowanych pomiędzy promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami (17), przy czym wewnątrz pierścieniowych elementów (17) usytuowane są promieniowo tuleje dystansowe (46) pomiędzy elementami (45).

174 731
6. Urządzenie obrotowe według zastrz. 5, znamienne tym, że promieniowo ruchome pierścieniowe elementy (17) mają zukosowane zewnętrzne krawędzie boczne (49), a pierścieniowe kanały (42) żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego (2) mają zukosowane przyległe części krawędziowych boków (50), zaś żeński zewnętrzny element obrotowy (2) ma zukosowane zewnętrzne krawędzie (48) powierzchni wewnętrznej.
7. Urządzenie obrotowe według zastrz. 2, znamienne tym, że środek uszczelniający (18) stanowiący uszczelnienie statyczne, składa się z pary uszczelek wargowych (35) o przekroju w kształcie U mających odnogi (37) skierowane osiowo wzdłuż osi urządzenia obrotowego (1), przy czym odnogi (37) są uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej poprzez kanał zasilający (20).
8. Urządzenie obrotowe według zastrz. 2, znamienne tym, że środek uszczelniający (19), stanowiący uszczelnienie dynamiczne, składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych (38) o przekroju w kształcie U, które są umieszczone w obwodowych pierścieniowych rowkach (39) w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym (3) po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu (17) i mają promieniowo skierowane odnogi (40) uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej.
9. Urządzenie obrotowe według zastrz. 2, znamienne tym, że środek uszczelniający (61) uszczelnienia dynamicznego składa się z pary elementów uszczelniających, które są umieszczone w obwodowych pierścieniowych rowkach (62) w męskim wewnętrznym elemencie obrotowym (56) po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu (57), przy czym dolna część obwodowego pierścieniowego rowka (62) jest połączona z kanałem zasilającym (60) cieczą barierową, a pomiędzy dolną ścianką tego rowka (62) i środkiem uszczelniającym (61) usytuowana jest dociskowa sprężyna (63).
10. Urządzenie obrotowe według zastrz. 9, znamienne tym, że każdy element uszczelniający (61) jest przytrzymywany przez pierścień uszczelniający (64) typu 0 usytuowany w górnej części wymienionego obwodowego pierścieniowego rowka (62), przy czym średnica pierścienia uszczelniającego (64) typu 0, średnica powierzchni oporowej elementu uszczelniającego (61) względem promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu (57) oraz nacisk dociskowej sprężyny (63) są wzajemnie tak dobrane, że stanowiąca wypadkową tych wielkości siła docisku elementu uszczelniającego (61) do wymienionej powierzchni oporowej ma wielkość niezrównoważoną dającą żądany nacisk powierzchniowy na powierzchni uszczelnienia dynamicznego.
11. Urządzenie obrotowe według zastrz. 1, znamienne tym, że mechanizm pozycjonowania męskiego wewnętrznego elementu obrotowego (82) względem osi wzdłużnej żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego (72) zawiera ruchome ramię (83), do którego jednego końca mocowany jest sztywno męski wewnętrzny element obrotowy (82), połączony z mechanizmem osiowego przemieszczania (100) go względem żeńskiego zewnętrznego elementu obrotowego (72) wraz z tym ruchomym ramieniem (83), które jest osadzone w pewnej odległości od wymienionego końca obrotowo w płaszczyźnie prostopadłej do osi wzdłużnej urządzenia obrotowego (1) i jest połączone z cylindryczno-tłokowym manipulatorem przemieszczania go w tej płaszczyźnie wraz z wewnętrznym męskim elementem obrotowym (82).