DE2317223A1

DE2317223A1 - Verbindungsstueck fuer unterseeische rohrleitungen

Info

Publication number: DE2317223A1
Application number: DE2317223A
Authority: DE
Inventors: Jean A Liautaud
Original assignee: SUBSEA EQUIPMENT ASS Ltd; SUBSEA EQUIPMENT ASSOCIATES Ltd (SEAL) HAMILTON (BERMUDAS)
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1973-10-18
Also published as: US3870345A; JPS503902A; GB1362093A; NO138862C; CA977002A; DE2317223C3; AU475530B2; NL7304641A; FR2136248A5; IT982721B; AU5422173A; DE2317223B2; NO138862B; JPS529521B2

Description

Dipl.-Ing. Wilfrid RAECK

PATENTANWALT 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 - TELEFON (0711) 244003

5. April 1973 / k

-S 74 -

SUBSEA EQUIPMENT ASSOCIATES LIMITED (SEAL), Bank of Bermuda, HAMILTON, Bermudas

Verbindungsstück für unterseeische Rohrleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein abgedichtetes Verbindungsstück für zwei unterseeische Rohrleitungsabschnitte. Verbindungen von unterseeischen Rohrleitungen werden beispielsweise erforderlichbei der Ausbeutung unterseeischer Erdölfelder. Wenngleich die Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei Rohrleitungen normalerweise keine besonderen Maßnahmen erfordert, so ergeben sich bei dem gleichen Vorgang in der Meerestiefe erhebliche Schwierigkeiten, weil man dazu entweder Taucher einsetzen muß oder eine von der Meeresoberfläche aus fernbetätigte Steuerung. Im letzteren Fall kommt grundsätzlich noch hinzu, daß man stets eine gewisse unterseeische Ablagerung von Schmutz u.dgl. an den Anschlußstellen der Rohrleitungen berücksichtigen muß. Wenn

309842/0955

man sich darüber hinaus vergegenwärtigt, daß ein unterseeisches Verbindungsstück zu gegebener Zeit auch trotz der sich in eingetauchtem Zustand ergebenden Korrosionserscheinungen gelöst oder beseitigt werden muß, so erkennt man, daß übliche Verbindungsstücke für unterseeische Anwendungszwecke nicht geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsstück für unterseeische Rohrleitungen anzugeben, das sich in einfacher Weise, insbesondere von der Wasseroberfläche aus steuern und betätigen läßt. Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich ein Verbindungsstück erfindungsgemäß aus durch eine Anordnung mit einer Anschlußfläche, die am Ende der ersten Rohrleitung befestigt und zur Anlage an einen Flansch der zweiten Rohrleitung bestimmt ist, wobei die Anordnung einerseits eine Hebelklemmung aufweist, bei der die einzelnen Hebel mit einem Kupplungsteil der zweiten Rohrleitung zusammenwirken, und andererseits.ein Betätigungsorgan für die Hebel, das in Längsrichtung zwischen einer ersten Stellung, in der die Hebel nicht mit der Kupplungseinrichtung der zweiten Rohrleitung in Verbindung stehen und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der¹ das Organ derart mit den Hebeln in dauernder Berührung steht, daß beim Ansetzen der Anschlußfläche der Anordnung.auf den Flansch der zweiten Rohrleitung durch einfache Längsbewegung des Betätigungsorgans aus seiner ersten in seine zweite Stellung die Hebel nacheinander mit der Kupplungseinrichtung der zweiten Rohrleitung in Eingriff treten, wobei in der zweiten Stellung die Klemmung zwischen der Anordnung und dem Flansch der zweiten Rohrleitung und die Aufrechterhaltung dieser Klemmung solange erfolgt, wie das Betätigungsorgan in der zweiten Stellung gehalten wird.

Der technische Fortschritt eines solchen Verbindungsstückes beruht nicht nur auf der einfach durchzuführenden Steuerung bzw. Betätigung mittels einer Längsverschiebung

309842/0955 _;Γ _,_

ε .4 - 3 -

eines Betätigungsorgans von einer Stellung in eine andere, sondern auch aufgrund der Tatsache, daß man mit Hilfe einer Pressung und Klemmung eine abgedichtete Verbindung der Rohrleitungen erzielt, trotz evtl. bestehender Verschmutzungen aufgrund unterseeischer Ablagerungen, wozu man zwischen die Anschlußflächen der Rohrleitungen einen Dichtring legt und den Armen der Klemmhebel eine ausreichende Elastizität verleiht, um am Ende des Stellhubes des Betätigungsorganes leichte Abweichungen in den Stellungen der Hebel ausgleichen zu können. Die vorgeschlagenen Maßnahmen führen zu dem weiteren Vorteil, daß der Anschluß des Veündungs Stückes an die zweite Rohrleitung bereits vom Beginn der Bewegung des Betätigungsorganes vorhanden ist, so daß ein ungewolltes Zurückprallen des Verbindungsstückes bei dem Anschlußvorgang vermieden werden kann.

Das Verbindungsstück ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß es in herkömmlicher Weise über einen Stangenzug betätigbar ist, und das Betätigungsorgan für die Klemmhebel aus einem Ring besteht, der zwischen zwei Zylinderflächen gleitet. Der Ring steht mit einem J-förmige Schlitze enthaltenden Bauteil derart in Verbindung, daß bei einem einfachen Schlag, der mit einem Werkzeug auf am Stangenzug befestigte Ansätze ausgeübt wird, die Verriegelung des Anschlusses bzw. der Verbindung der beiden in senkrechtem Verlauf angenommenen Rohrleitungen angetrieben und durchgeführt wird, während die Entkupplung der beiden Rohrleitungsabschnitte durch Ausübung einer Zugkraft mit Hilfe eines Werkzeuges auf die Ansätze erfolgt, wenn diese Ansätze in den waagerechten Bereich der J-förmigen Ausnehmungen eingeführt sind. Wenn an eine auf dem Meeresboden liegende Rohrleitung eine andere Rohrleitung angeschlossen werden soll, braucht man aufgrund dieses Vorschlages nur einen einfachen Gestängezug, der durch beliebige bekannte

309842/0955

S 74 - 4 - .

Mittel geführt sein kann, z.B. durch Führungsseile, Selbstführungsgeräte mit Fernübertragung u.dgl.. An der Basisfläche ces Verbindungsstückes wird ein Führungskonus vorgesehen, um durch am Verbindungsstück angreifenden einfachen Zug oder Schub des Gestängezuges eine abgedichtete Verbindung herzustellen.

Gemäß einem weiteren Vorschlag besitzt der Betätiguncrsring an seinem unteren Ende einen Außenflansch mit einem Dichtring, der mit einer der zylindrischen FührungsfHchen des Verbindungsstückes zusammenwirkt, während die andere Zylinderfläche einen Dichtring enthält, der mit dem Betätigungsring zusammenwirkt, wenn sich dieser in einen abgedichteten mit öl gefüllten Ringraum bewegt, der mit einem Vorratsbehälter in Verbindung steht. Auf diese Weise ist das Betätigungsorgan für die Klemmhebel, das sich in eine mit Öl gefüllte Kammer bewegt, gegen jegliche schädlichen Einflüsse des Meerwassers geschützt, und das Verbindungsstück kann auch bei längerer Eintauchdauer problemfrei betätigt werden.

Die erste Rohrleitung, die Anschlußfläche, die Klemmhebel und die Außenwandungen des Verbindungsstückes können gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung zu einer Einheit verbunden sein, die einen Vorratsraum für das öl in dem Ringraum bildet. Auf diese Weise ergibt sich ein Verbindungsstück mit besonders gedrängter Anordnung und zu einer besonders einfachen Anwendung unter Wasser.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbindungsstück, wobei das Steuerorgan links von der Mittellinie in seiner Ruhestellung und rechts von der Mittellinie

3 09 8U2/0955

S 74 - 5 - ■

in seiner Arbeitsstellung eingezeichnet is.t.

An einer Betätigungsplatte 21 des Verbindungsstücks 22 ist ein Bauteil 1 befestigt. Der Bauteil 1 besitzt einen J-förmigen Schlitz 13, dessen unterer waagerechter Abschnitt als Kupplungsbereich für ein mit Vorsprüngen versehenes Werkzeug zum Zurückziehen der Einheit 22. Auf diese Weise kann man das Verbindungsstück durch ein Gestängezug betätigen, der an seinem unteren Ende ein Werkzeug mit Ansätzen oder Vorsprüngen trägt.

Die Antriebsplatte 21 trägt eine Gruppe von Verbindungsstangen 23, die von abgedichteten Schutzmanschetten 3 umgeben sind. Die Stangen sind an ihren unteren Gewindeenden an einen Betätigungsring (Betätigungszylinder) 10 angeschlossen. Die oberen Enden dieser Stangen sind in der Platte 21 gehaltert, beispielsweise mit Hilfe von Schraubmuttern 2.

Die Stangen 23 gleiten in abgedichteten Führungsbuchsen 4, die in einer Abschlußwand 24 sitzen, welche mit Hilfe von Schraubbolzen 25 auf einem zylindrischen Wandabschnitt 6 befestigt ist. An der Abschlußwand 24 ist mittels Schrauben 26 der Tragteil 8 für die Anordnung der Klemmhebel 9 befestigt. Die Klemmhebel 9 sind mit Ansätzen 9a und 9b versehen und um die Achsen 27 drehbar. In der Mitte der Abschlußwand 24 befindet sich ein Flansch 11a der Rohrleitung 11, an die die Rohrleitung 12 angeschlossen werden soll. Der Rohrflansch 28 ist an der Abschlußwand 24 mit Hilfe von Schrauben 28 befestigt, wobei elastische Dichtungen 29 gepreßt werden. Ein Anschlußsttick 31 mit einer metallischen Dichtung 14 verlängert die Rohrleitung 11 und wird durch die gleichen Schrauben 28 gehaltert und über die Dichtung 30 abgedichtet. Die Metalldichtung 14 ist

309842/0955

mit dem Anschlußstück mit Hilfe einer Sicherungsplatte 39 : und Schrauben 40 verbunden.

Die durch die Abschlußwand 24 nach oben gebildete Kammer 15 ist durch eine Platte 32 abgedeckt, die eine Öffnung zum Durchlaß für die Rohrleitung 11 enthält. Diese öffnung ist mittels einer abgedichteten Durchführungsplatte 33 bekannter Bauart abgedichtet/ die mittels Schrauben 34". in der Platte 32 gehaltert ist. Über ein Rohr 17 mit einem darauf angeordneten Filter 16 kann Wasser in die Kammer 15 eindringen, öffnungen 18 stellen eine Verbindung zwischen der Kammer 15 und dem Ringraum 19 her, in dem die Stangen 23 und das ringförmige Betätigungsorgan 10 hin- und herverschiebbar sind. Dieser Ringraum ist mit Hilfe von Dichtringen 35 und 36 am Außenflansch des unteren Endes des Betätigungsringes 10 bzw. in der zylindrischen Führungsflache 7 des Anschlußteiles 31 abgedichtet. Eine Bodenfläche 37 mit konisch eingezogener Wandung erleichtert die Einführung und Zentrierung der Baueinheit 22 bezüglich der Rohrleitung 12.

Wird das Verbindungsstück 22 beispielsweise mit Hilfe eines Gestängezuges abgelassen, der mit Vorsprüngen versehene Werkzeuge trägt,die in die Schlitze 13 eingeführt sind, so erfolgt zunächst die Zentrierung des Verbindungsstückes bezüglich der Rohrleitung 12, wobei zunächst der konische Abschnitt der Bodenwand 37 an der Kante des Flansches 12a gleitet, bis der Anschlußteil 31 auf dem Einlaß des Flansches 12a aufliegt. Der obere Bereich 37a der Bodenwand liegt an dem Flansch 12bder Rohrleitung 12 an. Wenn die Metalldichtung 14, der Flansch 12a und das Anschlußstück 31 sich in den. eingezeichneten Stellungen befinden, wird auf die Platte 21 ein vertikaler Druck

3098 4 2/09SS

derart ausgeübt, daß das Betätigungsorgan 10 für die Klemmhebel 9 von der links von der Mittelachse 38 eingezeichneten Stellung allmählich in die rechts eingezeichnete Stellung gelangt. Durch die Abwärtsbewegung des Betätigungsringes IO nimmt das Volumen der Kammer zu, so daß zunächst in der Kammer 15 befindliches öl angesaugt wird und sich mit dem bereits in der Kammer befindlichen öl vereinigt. Diese ölnachsaugung geht·problemfrei von statten, da in den unteren Bereich der Kammer über das Rohr 17 und den Filter 16 Wasser nachströmt, wobei man ein meerwasserfestes öl verwendet.

Beim Absenken stößt der untere Band des Betätigungsringes an die Arme der Hebel 9, so daß die Vorsprünge 9a zwischen die Flansche 12a und 12b eingreifen und dadurch den Flansch 12a gegen das Verbindungsteil drücken, womit die Metalldichtung 14 zusammengepreßt wird, bis die rechtsten der Längsachse eingezeichnete Stellung erreicht ist. In dieser Stellung kann das zur Abwärtsbewegung der Betätigungsplatte 21 benutzte Werkzeug zurückgezogen werden. Die Elastizität der Arme der Hebel 9 macht es möglich, die zwischen den Rohrleitungen erzielte Verbindung absolut dicht zu machen, selbst wenn sich auf dem Flansch 12a Ablagerungen gebildet haben sollten.

Wenn die Rohrleitungen 11 und 12 voneinander gelöst werden soll, führt man die Vorsprünge des an dem Gestängezug befestigten Werkzeuges beispielsweise in die waagerechten Abschnitte der Schlitze 13 ein, um auf die Platte 21 eine Zugkraft auszuüben, mit der die Stangen 23 und der Betätigungsring 10 nach oben gezogen v/erden. Das in dem Fingraum 19 befindliche öl sorgt dafür, daß diese Bewegung ohne besonderen Reibungswiderstand vor sich geht, wobei das Öl über die Kanäle 18 in die Vorratskammer 15 verdrrngt wird. Dabei verdrängt das Öl das zunächst nachgesaugte

3 0 9 P /■- 7 I 0 ° 5 5

S 74 - 8 -

Wasser, das über das Rohr 17 nach außen gedrückt wird. Bei der Aufwärtsbewegung des Betätigungsringes IO werden die Arme der Hebel 9 allmählich freigesetzt, und der am unteren Ende des Ringes befindliche Innenflansch legt sich an die Vorsprünge 9b der Hebel und zieht diese nach oben, so daß die Hebel um ihre Achse 27 schwenken, wobei die Vorsprünge 9a den Flansch 12a freigeben, wie dies auf der linken Seite der Figur gezeigt ist.

Das Verbindungsstück befindet sich nunmehr in dem gleichen Zustand wie zu Anfang und kann sofort weiterverwendet werden.

309842/0955

Claims

Dipl.-Ing.
Wilfrid RAECK
7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003
SEAL, Hamilton, Bermudas
5. April 1973 / k - S 74 -

Patentansprüche

fly Verbindungsstück zur Herstellung einer abgedichteten Verbindung zwischen zwei unterseeischen Rohrleitungen, gekennzeichnet durch eine Baueinheit mit einer Anschlußfläche, die am Ende der ersten Rohrleitung (11) befestigt und zur Anlage an einem Flansch (12a) der zweiten Rohrleitung (12) bestimmt ist, wobei die Anordnung einerseits eine Hebelklemmung aufweist, bei der die einzelnen Hebel (9) mit einem Kupplungsteil (12a, 12b) der zweiten Rohrleitung zusammenwirken, und andererseits ein Betätigungsorgan (23, 10) für die Hebel, das in Längsrichtung zwischen einer ersten Stellung, in der die Hebel (9) nicht mit der Kupplungseinrichtung der zweiten Rohrleitung (12) in Verbindung stehen, und einer zweiten Stellung bewegbar ist, in der das Betätigungsorgan (23, 10) derart mit den Hebeln (9) in dauernder Berührung steht, daß beim Ansetzen der Anschlußfläche (37, 31) der Anordnung (22) auf den Flansch (12i der zweiten Rohrleitung (12) durch einfache Längsbewegung des Betätigungsorgans (10) aus seiner ersten in seine zweite Stellung die Hebel nacheinander mit der Kupplungseinrichtung (12a, 12b) der zweiten Rohrleitung (12) in Eingriff treten, wobei in der zweiten Stellung die Klemmung zwischen der Anordnung (22) und dem Flansch (12a) der zweiten Rohrleitung und die Aufrechterhaltung dieser

309842/0955 -/-

Klemmung solange erfolgt, wie das Betätigungsorgan in der zweiten Stellung verbleibt, ,.

2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände der zweiten Rohrleitung und die Anschlußfläche der Anordnung eine metallische Dichtung (14) ent~ halten, und daß die Arme der Hebel (9) eine ausreichende Elastizität aufweisen, damit trotz unterseeischer .Ablagerungen auf den Anschlußflächen das Betätigungsorgan in seinem Stellhub für die Betätigung der Hebel seine Einstellung erreichen kann.

3. Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der ersten Rohrleitung (11) und die Anschlußfläche (31) für die zweite Rohrleitung (12) miteinander abgedichtet über ein zylindrisches Verbindungsstück. (31) verbunden sind, das eine öffnung zum Anschluß an die erste Rohrleitung (11) mit dem gleichen Durchmesser wie die zweite Rohrleitung (12) aufweist und in seinem unteren Abschnitt eine Ausnehmung zur Aufnahme einer metallischen Dichtung (14) enthält, die sich auch in eine Ausnehmung in der Innenwand der zweiten Rohrleitung einlegt, und wobei das Verbindungsstück (31). außerdem die Klemmhebelanordnung (9) und die Außenwandungen (6, 24) des Verbindungsstückes abstützt bzw. trägt.

4. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhebel (9) senkrecht zur Achse der zweiten Rohrleitung (12) verlaufende Schwenkachsen (27) und·jeweils zwei Ansätze (9a, 9b) aufweisen, wobei ein Klemmansatz auf die zweite Rohrleitung (12) gerichtet ist und der andere- Ansatz (9b) auf das Betätigungsorgan (10) hin weist, und daß die Arme der Hebel eine ausreichende Elastizität aufweisen, bei der sich der Klemmansatz (9a) pressend an den Flansch (12a) der zweiten Rohrleitung (12) anlegt, bevor das Betätigungsorgan (12) seine Endstellung erreicht hat.

30 9 8 U 2/095 5 ' -' .

S 74 - 11 -

5. Verbindungsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Freigabeansatz (9b) der Hebel (9) in der Laufbahn eines Vorsprunges bzw. Flansches des Betätigungsorganes' befindet und von diesem mitgenommen wird, wenn das Betätigungsorgan in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.
6. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan ein Ringbauteil (10) ist, das über Verbindungsstangen (23) angetrieben wird, die mit dem gleichen Betätigungsteil (21) in Verbindung stehen.
7. Verbindungsstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Betätigungsringes (10) ein Innenflansch vorgesehen ist,der mit den Armen der Klemmhebel (9) und mit den auf den Hebeln befestigten Ansätzen (9b) zusammenwirkt, die in Richtung auf den Betätigungsring weisen, während ein äußerer Flansch des Betätigüngsringes (10) einen Dichtring (36) trägt, der mit einer ZyIinderinnenwand in Berührung steht und einen mit Öl gefüllten abgedichteten Ringraum bildet.
8. Verbindungsstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Stangen CS) für den Betätigungsring (10) in Verbindung stehende Bauteil (1) mindestens einen J-förmigen Schlitz (13) enthält, um mit Hilfe eines am Ende eines Gestängezuges Ansätze tragenden Werkzeuges in Vertikalrichtung bewegt zu werden, und daß der untere Bereich der Zylinderwand (6) mit einer kegelstumpfförmigen Ftihrungsflache (37) versehen ist, und wobei der Inkreis mit dem kleinsten Durchmesser dem Außendurchmesser des Flansches (12a) der zweiten Rohrleitung (12) entspricht und diesen zugeordnet ist.

309842/0955
9. Verbindungsstück nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,■ daß das Betätigungsorgan für die Klemmhebel ein Ring (10) ist, an dessen unterem Ende ein Außenflansch einen Dichtring (36) trägt, der mit einer Zylinderwand (6) zusammenwirkt und einen abgedichteten Ringraum bildet_p daß ferner die Innen·=- fläche des Betatigungsringes (10) an einem Dichtring (35.) anliegt, der auf einer zylindrischen Außenfläche (7) angeordnet ist, um so die Abdichtung des Ringraums sicherzustellen_? und daß der Betätigungsring (10) mit einem Betätigungsteil (21) über Stangen (23)verbunden ist, die.in. abgedichteten Durchführungen (4) einer Verschlüßplatte (24)■_ gleiten, die den zylindrischen Bauteil (6) nach oben abschließt _Q wobei wenigstens eine öffnung (18) den oberen Abschnitt des Ring·=' raums (19) mit einem ölvorratsbehälter (15) verbindet_E
10. Verbindungsstück nach Anspruch 9_e daättrch gekennzeichnet _g daß der Ölvorratsbehälter (15) an seinem oberen Abschnitt , mit dem Ringraum (19) in Verbindung steht und außerdem ein Rohr (17) aufweist, das mittels eines Filters (16)'sich. oberhalb des Vorratsbehälters öffnet und dadurch den Boden des Vorratsbehälters mit dem' Umgebungsmedium verbindet₀

309842/0955