DE3617227A1 - Vorrichtung mit einem am ende eines rohres festklemmbaren spider od.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aggregate, die üblicherweise als Spider oder auch als Elevatoren bezeichnet werden, werden am Ende eines Rohres angebracht, um mit diesem bestimmte Arbeits- oder Bewegungsvorgänge ausführen zu können. Insbeson­ dere werden solche Spider in der Offshore-Technik be­ nutzt, u.a. zu dem Zweck, um ein Rohr, das sich auf einem Schiff, einer Plattform od.dgl. befindet, aus einer waagerechten Lage aufzunehmen und hernach in senkrechter Position abzusenken und ggfs. in erhebli­ cher Wassertiefe abzusetzen. Um den Spider wiederzuge­ winnen und neu verwenden zu können, muß dieser vom Rohr gelöst werden. Dazu dienende Vorrichtungen bzw. Verstellmittel zum Bewegen der Klemmschuhe od.dgl. sind mit einer auf dem Schiff oder einer Plattform befindlichen Versorgungs- und Steuereinrichtung durch Schläuche oder entsprechende Leitungswege verbunden. Wenn diese beschädigt werden oder brechen, ist norma­ lerweise ein Lösen des Spiders vom Rohr nicht mehr oder nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, bestehenden Unzuläng­ lichkeiten und Nachteilen zu begegnen und eine Möglich­ keit zu schaffen, um einen Spider od.dgl. auch dann noch ohne großen Zeit- und Arbeitsaufwand von einem Rohr lösen zu können, wenn die erwähnte Leitungsver­ bindung aus irgendeinem Grunde ausfällt und nicht mehr wirksam werden kann. Dabei strebt die Erfindung auch eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung im einzelnen an. Weitere mit alledem zusammenhängende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.

Die Erfindung sieht vor, daß am Spider selbst eine steuerbare Betätigungseinrichtung für die Verstellmit­ tel der Klemmschuhe zumindest im Lösesinn derselben vorhanden ist, die ein Druckmittelsystem mit wenig­ stens einem Druckmittelspeicher aufweist.

Hierdurch ist es möglich, den Spider unabhängig vom Zustand der normalen Versorgung vom Rohr zu lösen und erneut einsetzbar zu machen.

Die Betätigungseinrichtung kann mittels eines von der Außenseite des Spiders zugänglichen Organs auslösbar oder steuerbar sein. Dieses Organ kann ein Hebel, ein Knopf am Ende eines Zugelements od.dgl. sein, das mit einem entsprechenden Teil der Betätigungseinrichtung in Verbindung steht und auf dieses einwirken kann.

Dadurch ist es möglich, auch von Hand die Klemmung des Spiders lösen zu können, z.B. in geringen Wassertiefen oder durch einen nur ganz kurzzeitigen Tauchereinsatz.

Mit besonderem Vorteil ist für die Betätigungseinrich­ tung eine Fernsteuerung vorgesehen. Insbesondere kommt dafür ein drahtloses Fernsteuersystem, namentlich ein akustisches System, in Betracht, obgleich auch eine von sonstigen Leitungswegen gesonderte Steuerleitung für eine Fernsteuerung nicht ausgeschlossen ist.

Die Betätigungseinrichtung weist vorteilhaft ein Steuerventil auf, das eine Sperrstellung und wenig­ stens eine weitere Stellung hat, in der die Verstell­ mittel im Lösesinn betätigbar sind. Ein solches Steuer­ ventil kann durch ein Organ am Spider und/oder durch Fernsteuerung verstellbar sein. Zweckmäßig sind beide Möglichkeiten vorhanden.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Betätigungseinrichtung ein zweites Steuerventil auf, das eine Sperrstellung und wenigstens eine weitere Stellung hat, in der die Verstellmittel für die Klemm­ schuhe od.dgl. im Klemmsinn betätigbar sind. Es ist dadurch dann auch die Möglichkeit gegeben, den Spider nicht nur unabhängig vom Zustand der normalen Betriebs­ versorgung vom Rohr zu lösen, sondern ihn auch unab­ hängig mit einem Rohr zu verspannen.

Die Erfindung kommt mit besonderem Vorteil für sog. Innen-Spider in Betracht, die im Rohrinneren geklemmt werden. Sie kann weiterhin aber auch für andere Spider in Frage kommen, beispielsweise solche, die von außen am Rohr geklemmt werden. Die Erfindung schließt somit verschiedene derartige Spiderbauarten ein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeich­ nung und aus den Ansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 einen sog. Spider gemäß der Erfindung, teils in Ansicht, teils im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1,

Fig. 3 ein Spannelement in auseinandergezogener Dar­ stellung und

Fig. 4 ein Schaltbild der Vorrichtung.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Aggregat han­ delt es sich um einen Innen-Spider oder Elevator, der in seiner Gesamtheit mit der Zahl 1 bezeichnet ist und in das Innere eines Rohres R vom Ende desselben her einführbar und mit diesem verspannbar ist. Mit der Zahl 2 ist ein Aufnahmearm bezeichnet, an dem ein Hebe­ zeug angreifen kann, um den Spider mit dem Rohr aus einer horizontalen Position des letzteren anzuheben, um das Rohr in eine vertikale Lage zu überführen. In dieser kann der Spider 1 an einer Anhängeöse 3 von ei­ nem weiteren Hebezeug, Kran od.dgl. ergriffen werden, derart, daß der Spider 1 mit dem von ihm gehaltenen Rohr R in eine gewünschte Tiefe niedergelassen werden kann.

Der Spider 1 weist ein Gehäuse oder Traggestell 4 auf, das über den Umfang verteilte Führungsleisten 5 hat, zwischen denen Öffnungen 6 zum Durchtritt von Spann­ elementen oder Klemmschuhen 7 vorgesehen sind.

In inneren Führungen 8 des Gehäuses 4 ist ein Innen­ körper 9 axial um einen begrenzten Betrag verschieb­ bar. Eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit 10 ist am Zylinderende durch einen Zapfen 11 mit dem Gehäuse 4 und mit dem Kolbenstangenende durch einen Zapfen 12 mit einem am Innenkörper 9 befestigten Joch 13 verbun­ den. Zu- und Abführleitungen für das Druckmittel zur Betätigung der Einheit 10 sind mit den Zahlen 14 und 15 bezeichnet.

Der Innenkörper 9 weist für jeden Klemmschuh 7 ein mit einer Schrägfläche 17 versehenes Betätigungsstück 16 auf. Jeder Klemmschuh 7 ist auf seiner radial in­ neren Seite mit einer Schrägfläche 18 von gleicher Nei­ gung, z.B. 9°, versehen. Wie Fig. 3 erkennen läßt, kann der Klemmschuh aus mehreren Teilen bestehen, ins­ besondere auswechselbare Abstandsstücke 7 a zur Verän­ derung des Spanndurchmessers, und äußere Klauen 7 b ent­ halten.

Wird die Kolbenstange der Einheit 10 ausgefahren, er­ fährt der Innenkörper 9 eine Verschiebung relativ zum Gehäuse 4, wobei infolge der Schrägflächen 17 und 18 die Klemmschuhe nach außen bewegt und fest an die Innen­ seite des Rohres R angepreßt werden. Dadurch ist der Spider 1 fest mit dem Rohr R verspannt, so daß das Rohr in der gewünschten Weise mit Hilfe des Spiders gehand­ habt werden kann. Die Verbindung zwischen dem Spider 1 und dem Rohr R kann durch entgegengesetzte Betätigung der Einheit 10 gelöst werden, wobei der Innenkörper 9 axial in das Gehäuse 4 hineingeschoben wird (in Fig. 1 nach unten) und sich die Klemmschuhe 7 vom Rohr lösen können. Ggfs. kann dabei noch eine Unterstützung durch Federkraft od.dgl. vorgesehen sein.

Die Zylinder-Kolben-Einheit 10 ist von einem Bedienungs­ stand od.dgl. steuerbar, der sich auf einem Schiff, auf einer Offshore-Plattform oder einer entsprechenden Einheit befinden kann. Hier können insbesondere die­ jenigen Teile eines Druckmittelsystems angeordnet sein, die in Fig. 4 in dem mit strichpunktierten Linien um­ grenzten Bereich P dargestellt sind. Der zweite in Fig. 4 mit strichpunktierten Linien umgrenzte Bereich S gibt als Schema diejenigen Teile wieder, die zu dem Spider 1 gehören bzw. an diesem angeordnet sind. Die Zahlen 14 und 15 bezeichnen die Druckmittelleitungen, die von der Einheit P zu dem Spider S führen, wobei mit der Zahl 19 eine Windentrommel für die Leitungen 14 und 15 bezeichnet ist, so daß die Leitungen je nach der Absenktiefe des Spiders mit dem Rohr verlängert oder verkürzt werden können. Mit der Zahl 20 sind jeweils die lösbaren Anschlüsse oder Verbindungen der Leitungen 14, 15 mit den betreffenden Einheiten bezeichnet.

Das Druckmittelsystem ist als hydraulisches System dargestellt. Es kann aber auch ein anderes Druckmittel verwendet werden. Eine von einem Elektromotor 21 ange­ triebene Pumpe 22 saugt Hydrauliköl aus einem Tank 23 an und fördert dieses über ein Rückschlagventil 24 in eine Druckleitung 25, die an ein 4/3-Wegeventil 26 an­ geschlossen ist. Von der Druckleitung 25 führt eine Zweigleitung 27 über ein Druckbegrenzungsventil 28 zum Tank 23. An das Wegeventil 26 ist außerdem eine Rück­ strömleitung 29 angeschlossen, die in den Tank 23 mün­ det, wobei in dieser Leitung ein Filter 30 vorgesehen sein kann. 38 bezeichnet ein Speichersystem.

In dem zum Spider 1 gehörenden Bereich S sind als Fort­ setzung der Leitungen 14 und 15 Leitungen 34 und 35 vorgesehen, die jeweils über entsperrbare Rückschlag­ ventile 31, 32 zu dem Ringraum 36 bzw. zu dem Vollraum 37 im Zylinder der Einheit 10 führen. Je nach der Ein­ stellung des Ventils 26 kann deshalb entweder dem Ring­ raum 36 Druckmedium zugeführt werden, um den Kolben der Einheit 10 einzuziehen und dadurch die Klemmschuhe 7 (Fig. 1) zu lösen, wobei das Medium aus dem Vollraum 37 des Zylinders 33 abströmt, oder es kann umgekehrt dem Vollraum 37 Druckmedium zugeführt werden, um den Kolben im Zylinder 33 auszuschieben, um die Klemmung des Spiders 1 am Rohr R zu bewirken, wobei das Medium aus dem Ringraum 36 über die Leitungen 34, 15, das Ventil 26 und die Leitung 29 zum Tank 23 zurückfließen kann. Die Einheit 10 ist so dimensioniert, daß bei ent­ sprechender Druckmittelbeaufschlagung immer ein siche­ res Lösen der Klemmschuhe gewährleistet ist.

Der Bereich S, d.h. die dem Spider 1 zugehörige Anord­ nung, enthält ein erstes Steuerventil 41 als 3/2-Wege­ ventil, das über eine Leitung 42 mit einem Behälter 43 und über eine Leitung 44 mit einem Druckmittelspeicher 45 verbunden ist. Der letztere besteht bei der Ausfüh­ rung nach Fig. 4 aus drei parallelgeschaltete Speicher­ einheiten, kann aber auch durch eine Einheit gebildet sein. Der Druckmittelspeicher 45 kann über eine ein Rückschlagventil 46 enthaltende Leitung 47 aufgeladen werden, die von der Leitung 35 abzweigt.

Der Ringraum 36 des Zylinders 33 und dessen Vollraum 37 sind über entsperrbare Rückschlagventile 48, 49 mit Leitungen 51 und 52 verbunden, von denen die Leitung 51 an das Ventil 41 angeschlossen ist. Die Leitung 52 kann bei abgewandelter Ausführung des Ventils 41, wenn die­ ses z.B. als Vierwegeventil ausgebildet ist, auch zu diesem Ventil führen. Bei der dargestellten erweiterten Ausführung der Vorrichtung ist ein zweites Steuerven­ til 53 vorgesehen, und zwar ebenfalls ein 3/2-Wegeven­ til, an welches die Leitung 52 angeschlossen ist. Von den beiden anderen Anschlüssen dieses Ventils 53 ist der eine über eine Leitung 54 mit der Abflußleitung 42 und der andere über eine Leitung 55 mit der Speicher­ leitung 44 verbunden.

Das Steuerventil 41 kann einerseits mechanisch betätigt werden, und zwar mittels eines Hebels, Handknopfes 56 od.dgl., der am Spider 1 so angeordnet ist, daß er von dessen Außenseite erreichbar ist und somit von einem Bedienungsmann oder Taucher betätigt werden kann. Er ist über ein mechanisches Übertragungsorgan 57, z.B. eine Stange, eine Leine od.dgl. mit dem Ventil 41 ver­ bunden.

Zum anderen kann das Ventil 41 auch fernbetätigt wer­ den, insbesondere elektromagnetisch. Dazu dient eine Steuerleitung 58, die den elektromagnetischen Stellan­ trieb des Ventils 41 mit einem Empfangsgerät 50 ver­ bindet, das auch eine Batterie od.dgl. als Stromver­ sorgung enthält. Das Empfangsgerät 50 ist zur Aufnahme von Fernbedienungs-Signalen eingerichtet, die von einem Sendegerät 60 abgegeben werden, das an eine entspre­ chende Versorgungs- und Steuereinheit 61 von an sich bekannter Art angeschlossen ist, die sich an einem Bedienungsstand für die Vorrichtung befindet. Die Fern­ steuerung mit Sender 60 und Empfänger 50 kann insbeson­ dere als akustisches Fernsteuersystem ausgebildet sein. Sowohl hierbei als auch bei anderen Systemen kann durch entsprechende Wahl von Frequenzen eine Abgabe unterschiedlicher Signale für verschiedene Kommandos erfolgen und es können Kommandos auch in Form von ver­ schlüsselten Signalen gegeben werden.

Das Empfangsgerät 50 ist außerdem durch eine Leitung 59 mit dem elektromagnetischen Stellantrieb des Ventils 53 verbunden.

Die Ventile 41 und 53 sind in der Ruhestellung gezeigt, d.h. in demjenigen Zustand, der dem normalen Arbeiten der Vorrichtung entspricht, wobei also die Betätigung der Zylinder-Kolben-Einheit 10 vom Bedienungsstand aus erfolgt, und zwar durch Betätigung des Ventils 26 und unter Benutzung der flexiblen Leitungen oder Schläuche 14, 15.

Tritt der Fall ein, daß z.B. bei tief ins Meer abge­ senktem Rohr R mit dem Spider 1 die Leitungen 14, 15 durch äußere Einflüsse so beschädigt werden oder bre­ chen, daß die Einheit 10 auf diesem Wege nicht mehr versorgt werden kann, so ist trotzdem mit Hilfe der vorstehend erläuterten Einrichtung noch ein Lösen der Klemmschuhe 7 und damit ein Trennen des Spiders 1 vom Rohr R möglich, so daß der Spider 1 hochgeholt und wiedergewonnen werden kann, ohne daß es dazu eines be­ sonderen Aufwandes bedarf.

Es braucht dazu lediglich vom Bedienungsstand aus an der Einrichtung 61 ein entsprechendes Signal ausgelöst werden, das vom Sender 60 über die drahtlose Übertra­ gungsstrecke zum Empfänger 50 gelangt und eine Betäti­ gung des Ventils 41 in die andere der beiden Stellungen bewirkt. Dadurch kann Druckmedium aus dem Speicher 45 über die Leitung 51 zum Ringraum 36 des Zylinders 33 gelangen, wodurch der Kolben eingeschoben und demzufol­ ge die Klemmschuhe 7 gelöst werden. Aus dem Vollraum 37 des Zylinders 33 dabei verdrängtes Medium strömt über die Leitung 52, das Ventil 53 und die Leitungen 54 und 42 zum Behälter 43. Ist ein zweites Ventil 53 nicht vorhanden, so kann das aus dem Vollraum 37 beim Löse­ vorgang verdrängte Medium auch unmittelbar ins Freie abgelassen werden.

Bei der dargestellten Ausführung bietet das zweite Steuerventil 53 die Möglichkeit, auch ein Verspannen des Spiders 1 mit einem Rohr R herbeizuführen. Dazu kann von der Einrichtung 61 aus ein Signal gegeben werden, durch das nur das Ventil 53 betätigt wird, während das Ventil 41 in seiner Ruheposition ver­ bleibt.

Anstatt durch Fernsteuerung kann eine Betätigung des Ventils 41 zum Lösen des Spiders 1 auch manuell mit­ tels der Organe 56 und 57 erfolgen. Es besteht weiter­ hin die Möglichkeit, auch für das Ventil 53 eine manu­ elle Betätigung mittels eines von der Außenseite des Spiders 1 zugänglichen Organs vorzusehen.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfin­ dung fallend angesehen werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung mit einem Spider (Klemmkörper, Handhabungs­ kopf od.dgl.), der am Ende eines Rohres mit Hilfe von Klemmschuhen od.dgl. lösbar festlegbar ist und mit Druckmedium zu speisende Verstellmittel, insbesondere in der Ausbildung als Zylinder-Kolben-Einheit, zum Be­ wegen der Klemmschuhe aufweist, und mit einer Versor­ gungs- und Steuereinrichtung, die durch Druckmittel­ leitungen mit den Verstellmitteln des Spiders in Ver­ bindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß am Spider (1) eine steuerbare Betätigungseinrichtung (45, 44 41, 51, 52) für die Verstellmittel (10) der Klemm­ schuhe (7) zumindest im Lösesinn derselben vorgesehen ist, die ein Druckmittelsystem mit wenigstens einem Druckmittelspeicher (45) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44, 41, 51, 52) mittels eines von der Außenseite des Spiders (1) zu­ gänglichen Organs (56) auslös- oder steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44 41, 51, 52) fernsteuerbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein drahtloses Fernsteuersystem (50, 60, 61).

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeich­ net durch ein akustisches Fernsteuersystem (50, 60, 61).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44, 41, 51, 52) ein Steuerventil (41) aufweist, das eine Sperrstellung und wenigstens eine weitere Stellung hat, in der die Verstellmittel (10) im Lösesinn betätigbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (41) sowohl durch ein Organ (56) am Spider (1) als auch durch Fernsteuerung (50, 60, 61) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (45, 44, 41, 51, 52) ein zweites Steuerventil (53) aufweist, das eine Sperrstellung und wenigstens eine weitere Stellung hat, in der die Verstellmittel (10) im Klemm­ sinn betätigbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse, Traggestell (4) od.dgl. des Spiders (1) ein Innenkörper (9) verschieb­ bar ist und zwischen beiden Teilen wenigstens eine Zylinder-Kolben-Einheit (10) vorgesehen ist, wobei am Innenkörper (9) Betätigungsstücke (16) für die Klemm­ schuhe (7) angeordnet sind.