DE3609876A1

DE3609876A1 - Swivel

Info

Publication number: DE3609876A1
Application number: DE19863609876
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Andersson
Original assignee: Blohm and Voss GmbH
Current assignee: Blohm and Voss GmbH
Priority date: 1986-03-22
Filing date: 1986-03-22
Publication date: 1987-09-24
Also published as: DE3609876C2

Abstract

A swivel for several pipelines for crude oil, natural gas or the like which rise essentially vertically, e.g. from a bore in the sea bed, can be deflected at the water surface into horizontal planes - by means of ... rotatable on bearing discs and sealed off from one another by cylindrical head pieces and annular channels - and lead, for example, to a transport ship. The swivel is characterised in that - as known per se in the case of joints - it is completely enclosed by an outer protective envelope which in the present case is designed as a rigid, relatively thick-walled, capsule (12) and is under an internal positive pressure which approximately corresponds to the maximum pipeline pressure (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Ein solches Rohrdrehgelenk ist besonders dazu geeignet, den Übergang von einer feststehenden Rohrleitung in eine eine ro tierende Bewegung ausführende Rohrleitung herzustellen. Ein solches Rohrdrehgelenk wird z.B. am Kopf einer vom Meeresbo den zur Wasseroberfläche führenden Erdölleitung benötigt, die das Erdöl an ein dort schwimmendes, unter der Wirkung von Wind, Strömung und Wellen schwojendes, d.h. hin- und herdre hendes Tankschiff übergibt. Dabei nuß eine Drehung des Tan kers um 360° und unbegrenzt darüber hinaus gewährleistet sein. Solche Rohrdrehgelenke sind grundsätzlich bekannt, und ein solches Rohrdrehgelenk ist inSuch a tubular swivel joint is particularly suitable for the Transition from a fixed pipeline to a ro to produce the pipeline carrying out the movement. A such a pipe swivel is e.g. on the head of one of the sea bo the oil pipeline leading to the water surface the petroleum to a floating there, under the action of Wind, current and waves floating, i.e. back and forth handed over tanker. A turn of the tan is necessary kers by 360 ° and beyond that. Such pipe swivel joints are basically known, and a such pipe swivel is in

Fig. 1 entsprechend dem Stande der Technik und mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt, wie in Fig. 1 according to the prior art and shown with the same reference numerals as in

Fig. 2 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 in an embodiment of the invention.

Beide zeigen eine Ausführungsform, gemäß der das aufsteigen de Rohr 1 a an einem zylindrischen Kopfstück 3 mit vertikaler Achse endet, in das das Rohr rechtwinklig horizontal abgebo gen mündet. Eine Bohrung 4 durch das Kopfstück 3 setzt die Bohrung fort, die in einer halbkreisförmigen Nut 5 endet, die an der Außenseite des Kopfstückes 3 rundumläuft.Both show an embodiment according to which the rising tube 1 a ends at a cylindrical head piece 3 with a vertical axis, into which the tube opens at a right angle horizontally. A bore 4 through the head piece 3 continues the bore, which ends in a semicircular groove 5 which runs all around on the outside of the head piece 3 .

Ein weiterer größerer Zylinder 6 ist drehbar gelagert und z.B. mit dem Tankschiff (nicht gezeichnet) verbunden. Dieser größere Zylinder 6 umgibt das Kopfstück 3 und besitzt genau in der Hö he der Ringnut 5 an dem Kopfstück 3 ebenfalls eine halbkreis förmige Nut 5. Beide Nuten zusammen bilden einen kreisförmigen Ringkanal 7, in dem z.B. das Erdöl ständig verfügbar ansteht. Durch eine nach außen führende Bohrung 8 in dem größeren Zy linder 6 und dann mit Hilfe der Rohrleitung 2 a wird das Öl dann in das Tankschiff weitergeleitet.Another larger cylinder 6 is rotatably mounted and connected, for example, to the tanker (not shown). This larger cylinder 6 surrounds the head piece 3 and also has a semicircular groove 5 in the height of the annular groove 5 on the head piece 3 . Both grooves together form a circular ring channel 7 , in which, for example, the oil is constantly available. Through an outgoing bore 8 in the larger cylinder Zy 6 and then with the help of the pipe 2 a , the oil is then passed on to the tanker.

Ein Problem aller Rohrdrehgelenke ist die Dichtung 9 zwischen den beiden Zylindern 3 und 6, die das Austreten des Fördergu tes an dieser Stelle verhindern soll. Diese Dichtung kann - wie gezeichnet - z.B. durch zwei O-Ringe 9 ober- und unterhalb der Kreisringnut 7 hergestellt werden. Wegen der relativ großen Durchmesser der Dichtungen, aber auch wegen des in dem Förder gut herrschenden Überdrucks und der heterogenen Zusammensetzung des Fördergutes, z.B. Erdöl, Erdgas, Wasser, Schlamm, Gestein usw. sind Leckagen oft nicht zu vermeiden.A problem of all pipe swivel joints is the seal 9 between the two cylinders 3 and 6 , which is intended to prevent the emergence of the Fördergu tes at this point. As shown, this seal can be produced, for example, by two O-rings 9 above and below the circular groove 7 . Because of the relatively large diameter of the seals, but also because of the positive pressure prevailing in the production and the heterogeneous composition of the material to be conveyed, e.g. petroleum, natural gas, water, mud, rock, etc., leaks are often unavoidable.

Die Probleme nehmen zu, wenn Produkte mit hohem oder höchstem Druck (200-400, 600-700 bar) das Rohrdrehgelenk passieren sollen. Das kommt vor, wenn z.B. Erdöl oder Erdgas direkt aus der Lagerstätte in den Tanker gefördert werden sollen, d.h. nicht aus einem Zwischenlagertank mit abgesenktem Druck.The problems increase when products are high or highest Pressure (200-400, 600-700 bar) pass the pipe swivel should. This happens when e.g. Oil or natural gas directly the deposit to be pumped into the tanker, i.e. not from an intermediate storage tank with reduced pressure.

In einem solchen Fall werden die Rohrdrehgelenke auch kompli zierter, weil sie als Mehrfachdrehgelenke für verschiedene Rohrleitungen dienen müssen, die von dem Meeresboden herauf und zu dem Meeresboden hinab führen.In such a case, the tubular swivel joints are also complicated graced because they act as multiple swivel joints for different Pipelines must serve up from the sea floor and lead down to the ocean floor.

Durch die Rohrdrehgelenke sind dann z.B. die Öl- oder Gas förderleitung, eine Wasser- und eine Gasreinjektionsleitung eine Reserveleitung und verschiedene Steuerleitungen für die Öl-, Luft-, Elektrizitätsanschlüsse an Ventilen und dergl. am Meeresboden zu leiten. Einen solchen Mehrfachswivel zeigen die Abbildungen.Through the pipe swivel joints e.g. the oil or gas delivery line, a water and a gas reinjection line a reserve line and various control lines for the Oil, air, electricity connections to valves and the like on To conduct seabed. They show such a multiple swivel Illustrations.

Ein solcher Mehrfachswivel für mittlere und höchste Drücke ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichtungsprobleme an denjenigen Rohr drehgelenken zu vermindern, die insbes. für die unter annähernd gleich hohem Druck stehenden Förder- und Rückführleitungen zu ständig sind.Such a multiple swivel for medium and highest pressures is Object of the present invention, and the invention lies based on the task of sealing problems on those pipe to reduce swivel joints, especially for those under approximately conveying and return lines at the same high pressure are constantly.

Die Lösung dieser Aufgabe und damit die Erfindung selbst ist in den Ansprüchen beschrieben. Die Erfindung besteht im wesent lichen darin, den Mehrfachswivel zu kapseln und das Innere der Kapsel unter einen Überdruck zu setzen, der z.B. dem höchsten in den Rohrleitungen herrschenden Druck entspricht.The solution to this problem and thus the invention itself is described in the claims. The invention consists essentially in encapsulating the multiple swivel and the inside of the To put the capsule under an overpressure, e.g. the highest pressure in the pipes corresponds.

Die Swiveldichtungen dichten dann praktisch drucklos, oder al lenfalls gegen ein kleines Druckgefälle, da Innen- und Außen druck (Rohrleitungs- und Kapseldruck) nahezu gleich groß sind. Als Druckmedien kommen z.B. Inertgas, Wasser usw. in Frage. Die Kapsel 12 muß wenigstens je eine Zu- und Abflußöffnung 13 und 14 für das Druckmedium aufweisen, sowie eine Entwässerungs öffnung 15 zum Ablassen von Leckflüssigkeiten sowie eine Entlüf tungsöffnung 16.The swivel seals then seal practically without pressure, or at best against a small pressure drop, since the internal and external pressure (pipeline and capsule pressure) are almost the same size. Inert gas, water, etc. are suitable as pressure media. The capsule 12 must have at least one inflow and outflow opening 13 and 14 for the pressure medium, as well as a drainage opening 15 for draining off leakage liquids and a ventilation opening 16 .

Der Innendruck der Kapsel 12 wird vorteilhaft an dem unteren Ende der Kapsel gegen den atmosphärischen Umgebungsdruck ge dichtet. Dort verläßt das Rohrleitungsbündel zum und vom Mee resboden die Kapsel. Diese Rohre 1 a-1 d sind im allgemeinen ne beneinander geführt, nicht koaxial. In diesem Fall werden sie mit einem kurzen Hüllrohr 17 umgeben und in diesem Rohr mit einer geeigneten Dichtmasse 18, z.B. einem Kunstharz, gegen den höchsten Druck dichtend vergossen. Auf dem äußeren Mantel des Hüllrohres 17 werden Dichtungen 19 angeordnet, die die sich z.B. mit dem Tankschiff drehende Kapsel 12 abdichten. An dieser Stelle ist der lichte Durchmesser der Kapsel 12 passend auf das Maß des Rohrstutzens 17 verringert.The internal pressure of the capsule 12 is advantageously sealed at the lower end of the capsule against the ambient atmospheric pressure. There the bundle of pipes to and from the sea floor leaves the capsule. These tubes 1 a - 1 d are generally ne next to each other, not coaxial. In this case, they are surrounded with a short cladding tube 17 and sealed in this tube with a suitable sealing compound 18 , for example a synthetic resin, in a sealing manner against the highest pressure. Seals 19 are arranged on the outer jacket of the cladding tube 17, which seal the capsule 12, which rotates, for example, with the tanker. At this point, the inside diameter of the capsule 12 is suitably reduced to the size of the pipe socket 17 .

Statt an den vielen Dichtstellen des Mehrfachswivels wird so nur an einer einzigen, von außen gut zugänglichen Stelle ge gen ein hohes Druckgefälle gedichtet, wobei agressive Medien an der Dichtung vermieden werden können.So instead of at the many sealing points of the multiple level only in a single place that is easily accessible from the outside sealed against a high pressure drop, using aggressive media can be avoided on the seal.

Nach dem gleichen, vorbeschriebenen Prinzip lassen sich auch koaxiale Rohrleitungsbündel abdichten, die in den Swivel füh ren.You can also use the same principle described above Seal coaxial pipeline bundles that lead into the swivel ren.

Die Kapselwandung wird durchbrochen von den Rohrleitungen 2 a- 2 d, die z.B. zum Tankschiff führen.The capsule wall is pierced by the pipes 2 a - 2 d, which lead to the tanker, for example.

Die Kapselanordnung dient gleichzeitig zur Auflagerung der mit Druckausgleichslöchern versehenen Stützscheiben 11, auf denen die äußeren Zylinder 6 der Swivelelemente abrollen.The capsule arrangement also serves to support the support disks 11 provided with pressure compensation holes, on which the outer cylinders 6 of the swivel elements roll.

Alle diese Vorteile sind bei Gelenken, wie sie z.B. aus der Patentschrift DE-PS 25 54 447 C2 vom 14.1.1982 bekannt sind, nicht beabsichtigt und auch nicht erreichbar, zumal es sich dort um einen äußeren Schutzbalg aus einem speziellen synthe tischen Gewebe zum Schutz gegen Beschädigungen durch Algen, Steine oder Muscheln handelt. All of these advantages are in joints such as from the Patent specification DE-PS 25 54 447 C2 from January 14, 1982 is known, not intended and also unreachable, especially since it is there around an outer protective bellows made of a special synthetic material table fabric to protect against damage from algae, Stones or shells.

1 a-d pipes from and to the seabed
2 a-d pipes to the tanker
3 cylindrical head piece
4 drilling through 3
5 semicircular grooves
6 large cylinders
7 circular ring channel
8 outward bore
9 seal, e.g. B. O-ring
10 roll
11 bearing washer
12 capsules
13 pressure medium supply
14 pressure medium discharge
15 drainage
16 ventilation
17 cladding pipe socket
18 potting compound
19 Seal capsule pressure against atmosphere

Claims

1. Pipe swivel for several, e.g. from a hole in the sea floor, essentially vertically rising, on the water surface - with the help of rotatable on bearing disks, sealed against each other by cylindrical head pieces and ring channels - redirectable in horizontal planes, e.g. to egg nem Transport ship carrying pipelines for petroleum, natural gas or the like, characterized in that - as is known per se in joints - the tubular swivel joint as a whole is enclosed by an outer protective cover, which in the present case is a rigid, relatively thick-walled capsule ( 12 ) and is under an internal pressure which corresponds approximately to the highest pipeline pressure.

2. Pipe swivel according to claim 1, characterized in that in the lower end of the cylindrical capsule ( 12 ) a cladding pipe socket ( 17 ) as a support for the lowermost cylindri's head pieces ( 3 ) and bearing washers ( 11 ) protrudes and within the cladding pipe socket ( 17th ) a potting compound ( 18 ) for the vertically rising pipes ( 1 a - 1 d ) is provided as their seal and on the outside of the cladding socket ( 17 ) sealing rings ( 19 ) are provided as a seal for the capsule ( 12 ) against the internal pressure.

3. Pipe swivel according to one of claims 1 or 2, characterized in that the vertical walls of the capsule ( 12 ) serve to hold and support the pipes leading to the transport ship ( 2 a - 2 d ) and the bearing washers ( 11 ) and the Connections ( 13-16 ) are provided for the supply and discharge of the pressure and for the drainage and ventilation of the capsule.