DE3312049A1

DE3312049A1 - Leitungsverbinder

Info

Publication number: DE3312049A1
Application number: DE19833312049
Authority: DE
Inventors: Jimmie Theodora Houston Tex. Gieswein
Original assignee: Cameron Iron Works Inc
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1983-04-02
Publication date: 1984-10-04
Also published as: BE896286A; GB2136902A; AU1303883A; ATA121583A; NL8301293A; FR2544012A1; US4411317A; GB8308102D0; SE8301688L; SE8301688D0; AT379214B; GB2136902B; SE454380B; DE3312049C2; CA1200198A; FR2544012B1; AU561548B2

Description

Beschreibung

Zur Verbindung von Unterwasser-Leitungen wurden bereits Teleskop-Verbinder eingesetzt (US-PS 3 052 299, US-PS 3 233 666), die zur Herstellung der Dichtung allein Dichtringe verwendeten. Derartige Dichtungen haben jedoch nicht die Dauerfestigkeit von Metall-Metall-Dichtungen und sind weder fernbetätigbar noch unabhängig von der Ausführung der Teleskopbewegung in ihrer Dichtstellung verriegelbar.

Es ist ferner ein fernbetätigbarer, verlängerbarer Leitungsverbinder bekannt (US-PS 3 732 923), der jedoch keine fernbetätigbare und trennbare Metall-Metall-Dichtung aufweist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Leitungsverbinder, insbesondere zur Verbindung zwischen einem Unterwassei— Bohrlochkopf und einer Unterwasser-Leitung zu schaffen, der eine gesondert betätigbare und vorzugsweise fernbetätigbare, verriegelbare Metall-Metall-Dichtung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Leitungsverbinder zur Verbindung von zwei fluchtenden Leitungen erfindungsgemäß

2^ ausgestaltet durch ein mit einer der zu verbindenden Leitungen verbindbares Rohr, durch ein das Rohr umgebendes, auf diesem verschiebbares Verbindungselement mit einem Spannflansch, der an einen Spannflansch der anderen Leitung angepaßt ist, durch Betätigungseinrichtungen zum Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes bezüglich des Rohres, durch Einrichtungen zur Verbindung des Spannflansches des Verbindungselementes mit dem Spannflansch der anderen Leitung in der ausgefahrenen Stellung des Verbindungselementes für den Eingriff mit der anderen Leitung, durch einen Dichtring zur Abdichtung zwischen

Rohr und Verbindungselement und durch eine auf Druck ansprechende Einrichtung zum Aktivieren des Dichtrihges in die Dichtstellung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert:

Figur 1 zeigt schematisch einen Unterwasser-Bohrlochkopf mit einer Unterwasser-Leitung und einem Leitungsverbinder.

Figur .2 zeigt in einem Teilschnitt einen Leitungsverbinder im unverbundenen oder zurückgezogenen Zustand.
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Figur 2A zeigt in einem Teilschnitt die Metall-Metall-Dichtung und ihre Betätigungseinrichtung im geöffneten Zustand.

Figur -3 zeigt in einem Teilschnitt den Leitungsverbinder im verbundenen und abgedichteten Zustand.

Figur 3A zeigt in einem Teilschnitt die Metall-Metall-Dichtung und die Betätigungseinrichtung im abgedichteten, verriegelten Zustand.

Der in Figur 1 dargestellte Leitungsverbinder 10 ermöglicht eine Strömungsverbindung zwischen den vom Bohrlochkopf 14 ausgehenden Förderleitungen 12 und den Unterwasser-Leitungen 16, die in einem Einzugsgehäuse 18 gehalten sind. Das Einzugsgehäuse 18 ist auf einer Abstützung 20 befestigt. Der obere Teil des Bohrlochkopfes 14 einschließlich Förder leitungen 12 und Leitungsverbinder 10 ist in eine Stellung abgesenkt, in der die Förderleitungen 12 und der Leitungsverbinder 10 axial mit den Leitungen 16 fluchte.t.

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Der Leitungsverbinder 10 hat eine Teleskop-Dichtanordnung 22 und einen fernbetätigten Spannverbinder 24. Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine fernbetätigte Verbin-

mittels zwangsweiser Metall-Metall-Dichtungs- und Verriegelungseinrichtung 26, um die Dichtanordnung 22 in ihrer dichtenden Stellung zu halten.

Die Förderleitungen 12 weisen in Segmente aufgeteilte Flansche 28 auf, die mittels Bolzen 32 und Muttern 34 mit einem Stützflansch 30 verbunden sind. Die in Segmente unterteilten Flansche 36 der Rohre 38 sind an der gegenüberliegenden Seite des Stützflansches 30 mittels Bolzen 40 und Muttern 41 angebracht. Durch den Stützflansch 30 erstrecken sich Öffnungen 42, die die Strömungsverbindungen zwischen den Leitungen 12 und den Rohren 38 herstellen. Am Stützflansch 30 sind Betätigungseinrichtungen 44 befestigt, die mit ihren Armen 45 am Flansch 46 des Elementes 48 angebracht sind, um dieses wegzubewegen und heranzuziehen. Das Element 48 hat Innenbohrungen 50 und 52 zur verschiebbaren Aufnahme der Rohre 38. Das gegenüberliegende Ende des Elementes 48 weist einen Spannflansch 54 auf, der mit einem Spannflansch 56 der Leitungen 16 verbunden werden kann, wie dies später beschrieben werden wird.

Der Spannverbinder 24 ist ähnlich dem Spannverbinder aufgebaut, der im "Composite Catalog of Oilfield Equipment and Service 1976-77" der Firma World Oil, eine Gulf Pub-

lishing Company, auf Seite 1420 gezeigt ist. Er enthält Verriegelungssegmente 58, einen Nocken 60 und Nockenbetätiger 62, die am Flansch 46 gehalten sind. Der Nocken 60 ist mit einer Platte 64 verbunden, die von Betätigerarmen 66 bewegt wird. Die Verriegelungssegmente 58, die auf

Bewegungen des Nockens 60 ansprechen, kommen in Eingriff

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mit den Spannflanschen 54 und 56 und verbinden diese fest miteinander, nachdem die Betätigungseinrichtungen 44 ausgefahren wurden.

Sind die Spannflansche 54 und 56 in der vorstehend beschriebenen Weise fest miteinander verbunden worden, wird die Teleskop-Dichtanordnung 22 in der nachstehend beschriebenen Weise betätigt, um Dichtringe 68 in dichtenden Eingriff zwischen dem Element 48 und den Rohren 38 zu

"10 bringen.. Wie Figur 2A zeigt, weist jeder Dichtring 68 einen Grundring 70 und Flansche 72 auf. Die Dichtringe 68 werden durch Bewegung von Spreizringen 74 zwischen die Flansche 72 in dichtende Lage gebracht, indem die Flansche 72 in dichtenden Eingriff mit den Flächen 76 des Elementes 48 und dem Äußeren der Rohre 38 gedruckt werden. Die Spreizringe 74 werden in das Element 48 geschraubt. Die Dichtringe 68 werden von einer Dichtkappe 77 gehalten, die die Rohre 38 eng umgibt und auf diesen verschiebbar ist. An der Dichtkappe 77 sind mittels Schrauben 80 Platten 78 befestigt, die die Dichtringe 68 in ihrer Lage auf der Dichtkappe halten. Schrauben 82 halten die Dichtkappe 77 auf einer Buchse 84, die den Bereich des Elementes 48 umgibt, der die Rohre 38 aufnimmt und auf diesem verschiebbar ist. Das Äußere des

Elementes 48 ist abgesetzt, um Flächen 86, 88 und 90 zu bilden. Auf das Äußere des Elementes 48 ist ein Ring-92 aufgeschraubt, der dichtend am Inneren der Buchse 84 und der Fläche 86 des Elementes 48 anliegt. Zwischen der Fläche 94 am Zwischenbereich der Buchse 84 und der Fläche 88

sowie zwischen der Fläche 90 des Elementes 48 und der Fläche 96 der Buchse 84 sind jeweils Dichtungen vorgesehen. Ein Kanal 98 (Figur 3A) erstreckt sich durch die Buchse 84 zu einer Stelle zwischen den Flächen 86 und 88, und ein Kanal 100 erstreckt sich durch die Buchse 84 zu

einer Stelle zwischen den Flächen 88 und 90 (Figur 3A).

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In einer Aussparung 104 zwischen einer Fläche 106 und der Innenfläche 108 einer auf die Buchse 84 aufgeschraubten Buchse 110 befindet sich ein Ringkolben 102. Das Innere der Buchse 110 ist abgesetzt, so daß Flächen 112 und 114 gebildet sind. Der Ringkolben 102 ist ebenfalls abgesetzt, um entsprechende Dichtungen zur Abdichtung gegenüber den Flächen 112 und 114 sowie zur Abdichtung zwischen sich und der Fläche 106 der Buchse 84 zu tragen. Die Innenfläche 116 des Ringkolbens 102 verjüngt sich, um mit Verriegelungszapfen 118 in Fenstern 120 der Buchse 84 zusammenzuwirken. Wenn sich daher der Ringkolben 102 auf den Flansch 46 des Elementes 48 zubewegt hat, kommen die Zapfen 118 in Eingriff mit Aussparungen 122 in der Fläche 90 des Elementes 48, wodurch eine Bewegung der Buchse 84 bezüglich des Elementes 48 verhindert wird. Ein Kanal 124 (Figur 2A) steht in Verbindung mit der Aussparung 104 links vom Ringkolben 102, wie dies in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, und ein Kanal 126 (Figur 2A) ist mit dem Äußeren des Kolbens 102 zwischen seiner Dichtung gegenüber der Fläche 112 und seiner Dichtung gegenüber der Fläche 106 verbunden. Das Äußere der Rohre 38 ist mittels eines Balges 128 geschützt, der die Rohre 38 nahe dem Flansch 36 umgibt und mit seinem anderen Ende an der Dichtkante 77 befestigt ist.

Ist das Element 48 teleskopartig auf den Rohren 38 angeordnet, wie dies in Figur 2 dargestellt ist, so befindet sich sein Flansch 54 im Abstand vom Flansch 56 der Leitungen 16. Wird die Verbindung hergestellt, so wird dem 30

Kanal 100 (Figur 3A) Druck zugeführt, um sicherzustellen, daß der Dichtring 68 aktiviert ist, und dem Kanal 124 (Figur 2A) wird Druck zugeführt, um sicherzustellen, daß sich der Ringkolben 102 in seiner zurückgezogenen oder

unverriegelten Lage befindet. Der dem Kanal 124 zugeführ-35

te Druck wirkt auf einen Ringbereich zwischen den Flächen

112 und 114, um den Ringkolben 102 nach links zu bewegen. In der dargestellten Lage sind außerdem die Arme 66 der Nockenbetätiger 62 ausgefahren, um den Nocken 60 nach links zu bewegen, wodurch die Verriegelungssegmente 58 in ihre unverriegelte Stellung gekippt werden.

Um die Verbindung zwischen den Förderleitungen 12 und den Leitungen 16 herzustellen, werden die Betätigungseinrichtungen 44 in ihre ausgefahrene Lage gebracht, so daß das Element 48 nach außen verlagert wird, wodurch der Flansch 54 in Eingriff mit dem Flansch 56 kommt. Dann werden die Nockenbetätiger 62 aktiviert, um ihre Arme 66 zurückzuziehen und den Nocken 60 entlang der Verriegelungssegmente zu bewegen, so daß diese in klemmenden Eingriff mit den Schultern der Flansche 54 und 56 kommen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist.

Zur Aktivierung der Dichtanordnung 22 wird der Kanal 98 mit Druck beaufschlagt, der auf den Ringbereich zwischen den Flächen 86 und 88 wirkt und die Buchse 84 nach rechts bzw. nach außen bezüglich des Elementes 48 bewegt. Diese Bewegung preßt die Dichtringe 68 auf die Spreizringe 74, so daß die Flansche 72 in engen Metall-Metall-Dichtungseingriff mit dem Äußeren der Rohre 38 und dem Inneren des

Elementes 48 gekeilt werden. Die getrennte Aktivierung der Dichtanordnung 22 führt zu einer zwangsweisen Betätigung, durch die eine zwangsweise Metall-Metall-Dichtung sichergestellt wird. Die Dichtanordnung wird in ihrer Lage durch Druckzufuhr zum Kanal 126 verriegelt oder fest-

gelegt, wobei dieser Druck den Ringkolben 102 nach rechts bewegt, so daß die Verriegelungszapfen 118 in Eingriff mit den Aussparungen 122 gepreßt werden, um eine Trennbewegung der Buchse 84 bezüglich des Elementes 48 zu verhindern.

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Die Dichtanordnung 22 wird dadurch gelöst, daß zunächst dem Kanal 124 Druck zugeführt wird, um den Ringkolben 102 zurückzuziehen, worauf der Kanal 100 mit Druck beaufschlagt wird, so daß sich die Buchse 84 nach links bzw. nach innen bezüglich des Elementes 48 bewegt. Diese Bewegung fUhrt zu einer Zurückziehung der Ringe 68 von den Spreizringen 74. Das Element 48 kann dann durch Druckzufuhr zum Kanal 124 außer Eingriff mit den Leitungen 16 gebracht werden, wobei diese Druckzufuhr bewirkt, daß die Nockenbetätiger 62 den Nocken 60 auf den Verriegelungssegmenten 58 nach innen bewegen, so daß Verriegelungssegmente 58 außer Eingriff mit den Schultern der Flansche 54 und 56 und in ihre Freigabestellung kommen. Das Element 48 kann dann von den Betätigungseinrichtungen 44 zurückgezogen werden.

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Claims

Ansprüche

1. Leitungsverbinder zur Verbindung von miteinander fluchtenden, im Abstand voneinander befindlichen Strömungsleitungen, gekennzeichnet durch ein mit einer der zu verbindenden Strömungsleitungen (12, 16) verbindbares Rohr (38), durch ein das Rohr (38) umgebendes, auf diesem verschiebbares Verbindungselement (48) mit einem Spannflansch (54), der an einen Spannflansch (56) der anderen Strömungsleitung (16) angepaßt ist, durch Betätigungseinrichtungen (44, 45) zum Ausfahren und .Zurückziehen des Verbindungselementes (48) bezüglich des Rohres (38), durch Einrichtungen (58, 60, 62, 66) zur Verbindung des Spannflansches (54) des Verbindungselementes (48) mit dem Spannflansch (56) der anderen Strömungsleitung (16) in der ausgefahrenen . Stellung des Verbindungselementes (48) für den Eingriff mit der anderen Strömungsleitung (16), durch einen Dichtring (68) zur Abdichtung zwischen Rohr (38) und Verbindungselement (48) und durch

eine auf Druck ansprechende Einrichtung zum Aktivieren des Dichtringes in die Dichtstellung.

2. Leitungsverbinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der auf Druck ansprechenden Einrichtung in der Dichtstellung .

3. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) und dem Verbindungselement (48) eine verlängerbare Dichtung (128) vorgesehen ist.

4. Leitungsverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerbare Dichtung einen das Rohr (38) ungebenden Balg (128) aufweist, der mit einem Ende am Rohr (38) und mit dem anderen Ende am Verbindungselement (48) befestigt ist.

5. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (68) einen Grundring (70) sowie sich von dessen innerem und äußerem Umfang in im wesentlich axialer Richtung erstreckende Flansche (72) aufweist und daß zwischen die Flansche (72) bei Aktivierung der auf Druck ansprechenden Einrichtungen ein Spreizring (74) bewegbar ist, der die Flansche (72) in ihre Dichtstellung preßt.

6. Leitungsverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein zweites Rohr (38), das ebenfalls von dem Verbindungselement (48) umgeben ist und auf dem das Verbindungselement verschiebbar befestigt ist, und durch einen zweiten Dichtring (68) zur Herstellung einer Dichtung zwischen diesem zweiten Rohr

und dem Verbindungselement, wobei die auf Druck ansprechenden Einrichtungen auch den zweiten Dichtring in die Dichtstellung bewegen.

7. Unterwasser-Bohrlochkopf mit einem nahe dem Meeresboden endenden Förderstrang, einer den Förderstrang umgebenden, auf dem Meeresboden ruhenden Halterungsstruktur und einer vom Förderstrang ausgehenden Förderleitung, an deren Ende ein Rohr angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (38) von einem

. verschiebbar angeordneten Verbindungselement (48) umgeben ist, daß Einrichtungen (44, 45) zum Ausfahren und Zurückziehen des Verbindungselementes bezüglich des Rohres vorgesehen sind, daß ein Flansch (54) des Verbindungselementes (48) mit dem Flansch (56) einer anderen Strömungsleitung verbindbar ist, nachdem das Verbindungselement (48) zum Eingriff mit der anderen Strömungsleitung ausgefahren wurde, und daß zwischen dem Rohr (38) und dem Verbindungselement (48) ein Dichtring (68) vorgesehen ist, der mittels auf Druck ansprechender Einrichtungen in seine Dichtungsstellung bringbar ist.

8. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (54, 56) Spannflansche sind.

9. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohr (38) nahe dessen Verbindung mit der Förderleitung (12) und dem Verbindungselement (48) eine verlängerbare Dichtung (128) vorgesehen ist.

10. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerbare Dichtung aus einem das Rohr (38) umgebenden Balg (128) besteht, dessen eines Ende am Rohr (38) und dessen anderes Ende am Verbindungselement (48) befestigt ist.

11. Unterwasser-Bohrlochkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch ein zweites Rohr (38), das ebenfalls vom Verbindungselement (48) umgeben ist und auf dem das Verbindungselement verschiebbar ist, und durch einen zweiten Dichtring (68) zwischen dem zweiten Rohr (38) und dem Verbindungselement (48), welcher durch die auf Druck ansprechenden Einrichtungen in seine Dichtstellung bringbar ist.

12. Unterwasser-Bohrlochkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungselement (48) und dem zweiten Rohr (38) eine ver längerbäre Dichtung (128), insbesondere ein Balg vorgesehen ist.