DE69302344T2

DE69302344T2 - Ersatzvorrichtung für ein offshore-schwenklager

Info

Publication number: DE69302344T2
Application number: DE69302344T
Authority: DE
Inventors: Sigmund Askestad
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: NO175012C; EP0585448B1; CA2109301A1; NO921102D0; FI935116A; ES2087732T3; US5482484A; CA2109301C; WO1993018962A1; NO175012B; EP0585448A1; DE69302344D1; FI935116A0; FI113462B; NO921102L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auswechseln eines Drehgelenkes oben auf einem ersten dem Betrieb dienenden Unterbau in einem Turm eines Förderschiffes oder eines Offshore-Bohrturmes, einschließlich der Hilfsmittel ftir das Heben und Bewegen des Drehgelenkes zum Entnehmen eines Drehgelenkes oder zum Auswechseln eines Drehgelenkes auf dem ersten dem Betrieb dienenden Unterbau in einem Turm oder an einem zweiten der Lagerung dienenden Unterbau, welcher von dem Turm weiter entfernt ist, wobei das Drehgelenk zwei parallele Schienen umfaßt, welche eine sich in der Längsrichtung erstreckende Laufspur bilden und welche auf einem an den obenbesagten Unterbauten vorgesehenen Rahmen montiert sind, sowie einen automatischen Transportwagen der an der Laufbahn aufgehängt ist und entlang dieser Bahn beweglich ist.
Ein Drehgelenk ist eine rotierbare Rohrverbindung die in typischer Art und Weise auf Produktionsschiffen Einsatz findet, welche Öl und Gas aus Unterwasserquellen entnehmen. Es ist auf einen Turm montiert, welcher das Öl und das Gas von einer Steigleitung oder von mehreren derselben in Rohrleitungen überführt, welche ihrerseits mit Lagertanks, mit Verarbeitungseinrichtungen oder ähnlichen Anlagen auf dem Schiff verbunden sind. Stapeln von Drehgelenken können innerhalb einer Turmstruktur zusammengesetzt sein. Konventionelle Hebeausrüstungen sind in der Lage dieselben zu montieren und zu demontieren.
Drehgelenke von kleineren Ausmaßen kommen üblicherweise in bestehenden Anlagen von Produktionsschiffen zum Einsatz. Viele Schiffe, die diese Drehgelenke verwenden, befinden sich in weniger turbulenten Gewässern, oder sie arbeiten in Feldern mit kleineren Anforderungen an die Verftigbarkeit des Schiffes. Wegen ihrer Größe können die Drehgelenke leicht auf See mit konventionellen Ausrüstungen gehandhabt werden, vorausgesetzt es ist gutes Wetter.
Mit diesen Drehgelenken kann jedoch die Produktion von den geplanten Einrichtungen mit großer Kapazität nicht wirtschaftlich gemeistert werden. In Aussicht stehende Drehgelenke mit einem kennzeichnenden Gewicht von 50 bis 100 Tonnen und mit dementsprechend hinderlichen Dimensionen sind für diese Installationen in der Entwicklung. Konventionelle Ausrüstungen sind nicht in der Lage schnell und wirkungsvoll die schweren Drehgelenke auf See zu ersetzen.
Viele Fördergesellschaften wechseln die Drehgeleiike in einer Schiffswerft aus, des öfteren während des Überholens. Es besteht die Vermutung, daß das Auswechseln von Drehgelenken sehr stark von den externen Bedingungen abhängig ist. Jedoch unterbricht das Auswechseln auf dem Festland die Produktion, oder es schließt zumindest die Verfügbarkeit des Schiffes aus. Wegen dieser inhärenten Verzögerungen fordern einige Fördergesellschaften nunmehr von den Produktionsschiffen, daß sie passende Hebevorrichtungen für das Auswechseln von Drehgelenken tragen.
Die beste Lösung für schwere Drehgelenke ist der Ausbau und das Auswechseln an Bord, wobei nur solche Teile an Land geschickt werden die nicht an Bord repariert werden können. Desweiteren sollte das Demontieren in einigem Abstand von dem Turm durchgeführt werden, so daß die Produktion nicht behindert wird.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Art und Weise wie diese groß dimensionierten Drehgelenke eingebaut und ausgebaut werden können, dies mit einem minimalen Stillstand der Produktion und mit einem Minimum an Behinderung. Es wird ein sehr hoher Grad an Verfügbarkeit von den Produktionsschiffen verlangt. Aus dieser Ursache muß das Drehgelenk regelmäßig, schnell und des öfteren unverzüglich mit einem Minimum an Wetterabhängigkeit ersetzbar sein. Um eine Produktionsverzogerung zu vermeiden, muß das Auswechseln auf See erfolgen. Starke und vielseitige Ausrüstungen werden benötigt, um großkalibrige Drehgelenke auf einem Turmunterbau hochzuheben und zu zentrieren. Herkömniliche Krane, wie auf Transportwagen verfahrbare Hebezeuge, erlauben nur eine geringe oder gar keine seitliche Abstützung während des Hochhebens. Ein normales manuelles Lenketi mit Seilen ist unbefriedigend in Anbetracht des Stampfens und des Rollens auf dem Meere. Ein Ausschwingen, insbesondere dasjenige auf ein Rollen und ein Stampfen des Schiffes zurückzuführende, muß strikt kontrolliert oder vermieden werden, dies aufgrund der geringen Zwischenräume zwischen empfindlichen Teilen in dem Drehgelenk und dem Turm.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung mit einem Hebesystem zu schaffen, welches die Positionierung von Drehgelenken weniger wetterabhängig und arbeitsintensiv macht. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zu schaffen, die ein Drehgelenk während des Anhebens und des Positionierens seitlich stützt. Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen welche einem Drehgelenk während der ganzen Hebeoperation mit der Hilfe von leichten seitlichen Stützrahmen eine seitliche Halterung liefert. Ein zusätzliches Ziel der Erfindung ist es eine Ausrüstung zu besorgen welche die Fähigkeit hat eine Drehgelenk in einem Turm in einem Arbeitsvorgang zu ersetzen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hebemittel als Bestandteile umfassen: zwei in Längsrichtung und mit Abstand zueinander verlaufende Winden, einen sich nach unten erstreckenden Stützrahmen und eine Winde, die sich parallel zum Stützrahmen erstreckt, senkrecht entlang zu demselben bewegt werden kann und mit einem oder mit den beiden Hebezeugen verbunden ist, um die senkrechte Bewegung der Winde in einem Bereich unterhalb der Laufspur zu erleichtern, Lagermittel zum Authehmen und zum Bewegen von mindestens einem gebrauchten Drehgelenk und einem Auswechseldrehgelenk in Verbindung mit dem zweiten Lagerunterbau, ein Führungssystem auf dem ersten und auf dem zweiten Unterbau und an dem Drehgelenk für ein genaues Positionieren des Drehgelenks auf einem gewünschten Unterbau, so wie es in dem beigefügten Patentanspruch 1 definiert wird.
Die Patentansprüche 2-14 definieren bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Erfindung wird jetzt bis in weitergehende Einzelheiten erklärt, wobei Beispiele herangezogen werden und auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen gibt es folgende Darstellungen:
Fig. 1, ist eine Längsansicht eines Teils eines Schiffes, das einen mit einem Drehgelenk ausgerüsteten Turm aulweist, sowie Hebezeug und mit Gleitschienen ausgerüstete Lagersysteme, und einen sich nach unten erstreckenden Rahmen, der eine seitliche Abstützung gewährleistet.
Fig. 2, ist eine Planansicht, welche die Beziehung zwischen der Bewegung eines Transportwagens und dem Weg eines Schlittens zeigt.
Fig. 3, ist eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, welches die Hilfsmittel zum Heben und zum Führen während des Betriebes zeigt. Die Nahauthahme A-A zeigt wie obere und untere Arme, die mit einer Winde verbunden sind, unabhängig voneinander mittels hydraulischen Zylindern in die seitliche Richtung gedrückt werden können. Fig. 3 zeigt wie diese Arme mit dem Drehgelenk im Eingriff stehen. Eine mit B-B gekennzeichnete Nahauthahme zeigt ein Ausführungsbeispiel für Räder, welche die Winde mit dem Rahmen verbinden. Die Nahauthahme C-C zeigt ein Zentrier- oder Bolzenloch-System zum Positionieren des Drehgelenkes.
Fig. 4, zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Winde, welche um den Rahmen 35 herum paßt und denselben einschließt, und auf diese Art und Weise als eine teleskopische Stütze wirkt. Die Nahauthahme E-E ist ein Querschnitt durch einen unteren Teil des teleskopischen Führungssystems.
Fig. 5, zeigt ein anderes alternatives Ausfiilrrungsbeispiel das die Längsanpassung für die oberen und/oder unteren Arme erleichtert und als Leitmechanismus zum seitlichen Drücken eines Drehgelenkes dient. Die Arme sind auf eine rotierbare Kurbelwelle montiert, dies zur Kontrolle der senkrechten Bewegung und zum wirksamen Ausdehnen / Einziehen, um eine genaue Einstellung des Drehgelenkes zu erleichtern.
Fig. 6, zeigt eine Seitenansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispieles in dem die Arme eine von der Winde ausgehende und sich nach außen erstreckende Verlängerung aufweisen, welche sich ihrerseits seitlich verschieben laßt. Die Nahaufhahme D-D ist eine Frontansicht des Ausführungsbeispieles.
Fig. 1 zeigt einen Turm 1 der sich nach oben durch ein Bohrloch 2 hindurch erstreckt und innerhalb des Körpers eines Schiffs 3 angeordnet ist. Aufsteigende Rohre 4 führen den Strom der Quelle in eine Drossel- oder Verteilerkammer 5 des Turmes 1. Der Strom der Quelle wird ausgehend von der Verteilerkammer 5 durch ein Drehgelenk 6 hindurch geführt, welches auf einem dem Betrieb dienenden Unterbau 9 am oberen Ende des Turms 1 montiert ist.
Fig. 3 zeigt die Struktur des Drehgelenkes. Jedes Drehgelenk 6 besitzt einen stationären Teil 31, der auf einen Unterbau des Drehgelenkes 9 aufmontiert wird, welcher seinerseits zum Beispiel an dem oberen Ende eines Turms aufgebaut ist, sowie einen rotierenden Teil 32, welche so ersonnen sind, daß es den zwischen dem Drehgelenk 6 und dem Schiff 3 (nicht in Fig. 3 gezeigt) sich erstreckenden Rohrleitungen 7, 10 ermöglicht wird frei in jede waagerechte Richtung zu drehen, um so der Rotation des Schiffs 3 zu entsprechen.
Fig. 1 zeigt Zuflußrohre an dem unteren Ende des Drehgelenkes (oder des Drehgelenkstapels) 6, welche unter Zuhilfenahme von Verbindungsrohren oder Abstandstücken 16 mit dem Rohrnetzsystem des Turmes 35 an dem unteren Ende des Unterbaues 9 oder eines Teiles davon verbunden sind. Die Abflußrohre 10, die sich ausgehend von dem rotierbaren Teil des Drehgelenkes (mit 32 in Fig. 3 numeriert, aber in Fig. 1 nicht numeriert) erstrecken, sind an ein nach außen gerichtetes Rohrnetzsystem 7 gekoppelt. Letzteres ist auf einem Rahmentragwerk 8 angeordnet, welches in der Längsrichtung ausgerichtet ist und entlang dem Deck des Schiffs verläuft und darauf montierten ist. Obwohl es am liebsten der Längsrichtung nach ausgerichtet ist, könnte das Rahmentragwerk 8 gemäß der Erfindung ebenfalls lediglich im allgemeinen auf diese Weise ausgerichtet sein, es könnte sogar quer angeordnet sein, insbesondere auf einem Schiff mit einem sehr wesentlichen Hebezeugausleger.
Ein automatischer (sich selbst bewegender) Transportwagen 13 ist an einer in der Längsrichtung verlaufenden Laufspur 14 aufgehängt, welche am liebsten auf der zentralen Linie des Schiffes und entlang der unteren Kante des Rahmentragwerkes 8 montiert ist. Der Transportwagen 13 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel ein Zahnstangenbetriebswerk. Der Transportwagen 13 kann bewegt werden von dem Turm 1 zu einem ersten Standort, an dem sich die Laufspur 14 mit einer Schlittenspur 12 schneidet, welche querschiff (seitlich über das Schiff hinweg) angelegt und ausgerichtet ist. Ein Reservedrehgelenk 11 wird entlang oder auf der Schlittenspur 12 gelagert und insbesondere auf einem Lagerungsgerüst 45 für das Drehgelenk auf einer verschiebbaren Halterung oder auf einem gleitbaren Schlitten 17.
Fig. 2 ist eine Draufsicht, welche die Beziehung der Schlittenspur 12 zu der Transportwagenbahn 14 zeigt. Die längsgerichtete Spur 14 besitzt zwei (in Fig. 3 gezeigte) parallele Schienen 15 auf welchen sich der Transportwagen 13 entlang der Länge des Schiffes bewegt. Fig. 2 zeigt eine Schlittenspur oder eine Bahn 12 an die querschiff angeordnet ist. Es werden zwei Schlitten bzw. Gleitlagerungsgestelle 17 gezeigt. Die Schlitten stellen die bevorzugte, jedoch nicht die erforderliche Ausführungsform dar. Das Reservedrehgelenk 11 wird normalerweise auf einem der Schlitten 17 auf einer Seite der Transportwagenbahn 14 aufbewahrt. Der andere Schlitten 17 wird normalerweise in dem unbeladenen Zustand belassen, so daß er sofort verfügbar ist um ein ausgebautes Drehgelenk aufrunehmen. Um seine unmittelbare Verfügbarkeit zu erleichtern, wird dieser andere Schlitten 17 vorteilhafterweise direkt unter die Transportspur 14 gestellt. Jeder Schlitten 17 kann unabhängig von dem anderen entlang der Spur 12 verschoben werden, um Drehgelenke 6, 11 zwischen dem ersten Standort und einem zweiten Standort, der auf der einen Seite des Gleises 14 angeordnet ist, zu bewegen.
Fig. 3 zeigt den Transportwagen 13, der das Drehgelenk 8 hochhebt, und einem Stütz- /- Fülrrungsrahmen 19 zum Kontrollieren der seitlichen Schwingung oder Oszillation des Drehgelenkes 6 während des Hochhebens. Der Transportwagen 13 wird mit einer Hauptwinde 26 ausgerüstet, vorzugsweise einer synchronisierten doppelten Hauptwinde 26, für das Heben der Drehgelenke 6 oder 11. Der Transportwagen 13 hat ebenfalls eine kleinere Winde 20, die ein Hebezeug 21 unter konstanter Spannung mittels eines Seiles 59 und eines Hakens 73 hochhebt oder senkt. Wie dies in Fig. 3 gezeigt wird, ist der Transportwagen mittels Rädern 36 auf den Schienen der Bahn 14 montiert.
Der Stütz- / Führungsrahmen 19 umfaßt ein Rahmentragwerk 22 das bleibend an dem Transportwagen 13 montiert ist und sich von dem unteren Rand desselben senkrecht nach unten erstreckt. Der Rahmen 19 schließt desweiteren eine Hebewinde 21 mit ein. Die Winde 21 wird am liebsten mit einem Satz von zwei Rädern 18 gesteuert, und sie ergibt so eine seitliche Stütze flir die Winde 21 in einer X- und in einer Y-Ebene, während sie eine senkrechte Bewegung in einer Z-Ebene erleichtert. Die mit B-B gekennzeichnete Nahaufnahme zeigt die bevorzugte Form dieser Räder 18, beziehungsweise der längs und quer ausgerichteten Räder 48, 49, die entlang dem Schienensystems 23 verlaufen, um die Winde 21 zu bewegen und zu stabilisieren.
Das Schienensystem 23 wird in der längsverlaufenden Richtung auf den Rahmen 22 montiert, um eine senkrechte Bewegung der Winde 21 zu erleichtern. Das Schienensystem 23 wird vorzugsweise auf der einen Seite des Rahmens 22, dem Turm 1 zugekehrt, montiert.
Die Winde 21 ist mit zwei Paaren von hauptsächlich parallelen Haltearmen 24 und 27 ausgerüstet. Die oberen Arme 24 sind vorteilhafterweise mit dem Drehgelenk 6 verbindbar, in einer Position (d.h. Drehpunkt 25) die ein wenig über dem Schwerpunkt des Drehgelenkes liegt. Die Arme 24 und 27 haben Haken 38 und 39 an jedem ihrer jeweiligen freien Enden.
Dementsprechend sind ein oberes diametral gegenüberliegendes Paar Drehgelenke 25 und ein unteres diametral gegenüberliegendes Paar Drehgelenke 29 an dem äußeren rotierenden Teil 32 des Drehgelenkes angebracht. Die Haken 38 eines jedem oberen Armes 24 erstrecken sich so, daß sie mit den Drehpunkten 25 in Eingriff stehen. Auf ähnliche Weise greifen die Haken 39 an dem Drehpunkt 29 ein.
Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht die bevorzugte Ausführungsform eines jeden oberen Armes 24 darin, daß ein Ende in der senkrechten Ebene mit der Winde 21 verbunden ist, während die senkrechte Position der Haken 38 mit einem Spannschloß 37 an einem mit jedem betroffenen Arm 24 verbundenen Stab (nicht numeriert) einstellbar ist. Die bevorzugte Ausführungsform eines jeden unteren Armes 27 besteht darin, daß die verlängerbaren / einziehbaren äußeren Teile mit einer Schrauben- / Mutterverbindung (oder mit einem Spannschloß) versehen sind. Dies vergrößert oder verkleinert die wirksame Länge eines jeden unteren Armes 27. Der Vorteil besteht darin, daß der Zusammenschluß des Drehgelenkes 6, 11 und der unteren Arme 27 leichter gemacht wird, da die Arme 27 in der Längsrichtung verlaufend gegenüber den oberen Armen 24 positioniert werden können wenn sie in Eingriff gebracht worden sind. Die oberen Arme 24 sind mit dem Drehgelenk 6, 11 in nächster Nähe seines Schwerpunktes verbunden und tragen folglich die größte seitliche Stützlast. Daher sind vorzugsweise nur die unteren Arme 27 mit verstellbaren äußeren Teilen / Spannschlössern 44 ausgestattet.
Hydraulische Zylinder 34 bedienen die unteren zwei Arme 27. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 ist jeder hydraulische Zylinder 34 mit einem jeweiligen Arm 2 über einen (nicht numerierten) Stab verbunden und erstreckt sich zweckmäßigerweise von dem hydraulischen Zylinder 34 ausgehend unter einem Winkel von etwa 45 Grad gegenüber der Winde 21. Der Zylinder 34 verlängert den Stab oder zieht denselben zurück und hebt oder senkt auf diese Weise den Arm 27. Es ist wichtig, daß die Anne 27 nach unten gesenkt und aus dem Weg des Drehgelenks 6, 11 heraus positioniert werden können, während sein stationärer Teil 31 mit Hilfe anderer Geräte des Führungssystems auf dem Unterbau 9, 45 zentriert werden kann.
Das obere Armpaar 24 kann durch hydraulische Zylinder 28 (siehe Nahauthahme A-A) betätigt werden und wird als an der Winde 21 befestigt gezeigt. Ein (nicht numerierter) sich nach oben erstreckender Stab, der an einem jeweiligen Arm 24 und an der Winde 21 befestigt ist, und der sich vorteilhafterweise unter einem Winkel von etwa 45 Graden gegenüber der Winde 21 erstreckt, ist mit einem Spannschloß 37 ausgerüstet. Passende Mittel zum Betätigen können den äußeren Teil der oberen Armes 24 über das Spannschloß 37 heben oder senken.
Die Armpaare 24 und 27 können unabhangig voneinander in die seitliche Richtung gedrückt werden (in einer senkrechten Ebene, die durch das Heben oder das Senken des Drebgelenkes definiert ist) in der Reihenfolge mittels der hydraulischen Zylinder 28 und 33 (siehe die mit A- A gekennzeichnete Nahaufnahme in Fig. 3). Dies erleichtert die Einstellung sowohl der seitlichen Position des Drehgelenkes gegenüber dem Unterbau 9, 45 als auch der seitlichen Neigung während des Hebens und des Installierens. Das Ausmaß des seitlichen Drückens wird bestimmt durch die Genauigkeit des Positionierens des Transportwagens des Drehgelenkes 6 an dem Punkt einer Zusammenschaltungsoperation (an dem Unterbau 9 des Turmes 1 oder an dem Unterbau 45 des Schlittens 17) und durch den radialen Spielraum in dem Halterungssystem des Turmes (wofür Turm 1 eine sich ein wenig verändernde physikalische Anordnung gegenüber dem Deck des Schiffes 3 einnimmt).
Fig. 3 zeigt diametrale Abstandringe 40 die sich von dem untersten Teil des stationären Teiles 31 des Drehgelenkes aus erstrecken. Jeder Ring 40 kann von einer aus einer Nase oder aus einem Zapfen 42 bestehenden Verlängerung durchdrungen werden, welche sich zumindest im allgemeinen senkrecht von dem Unterbau 9, 45 abhebt, wobei ein konischer Trichter 43 auf das obere Ende des Zapfens 42 aufgesetzt ist. Die zwei Zapfen 42 sind voneinander entfernt auf den gegenüberliegenden Seiten des Unterbaues 9, 45 angeordnet, um auf diese Weise eine gewünschte Position für das Drehgelenk 6, 11 zu definieren. Die Zapfen 42 und der Ring funktionieren als Teile eines Führunssystems um den stationären Teil 31 des Drehgelenkes gegenüber dem Unterbau 9 und 45 zu zentrieren. Es ist denkbar, daß das Drehgelenk ebenfalls durch den Einsatz eines zusätzlichen verriegelnden Führungsgerätes zentriert werden könnte.
Fig. 3 zeigt ebenfalls, in der Vergrößerung F-F und durch einen von dem Kegel 43 ausgehenden Pfeil angezeigte bevorzugte Ausführungsform der Verriegelung des Ringes 40 mit dem Zapfen 42. Der Ring 40 ist durch den Bolzen 58 mit dem Drehgelenk 6, 11 verbunden und hat abgerundete oder gebogene äußere und innere Oberflächen, die einen Kegelstumpf 56 bildet, der sich gleichmäßig nach oben verjüngt und zu einer oberen ein Loch definierenden Kante hin verläuft. Eine Muffe 57 wird wahlweise auf diese obere Kante montiert, um einen besseren Kontakt mit dem Zapfen 42 zu ergeben, während er in das Loch eindringt. Während des Absenkens des Drehgelenkes 6, 11 wird der Zapfen 42 von der spitz zulaufenden inneren Oberfläche durch das Loch, das von der oberen Kante des Ringes 40 definiert wird, hindurchgeführt. Der Zapfen 42 kann vorteilhafterweise ein Kegelstumpf sein.
Eine weitere feine Justierung der Stellung des Drehgelenkes wird durch andere Geräte innerhalb des Führungssystemes besorgt, insbesondere ein zentrierendes System 52 mit Bolzen 53 an der Unterseite der Drehgelenke 6, 11 und entsprechende Löcher 55 an der oberen Seite der Unterbauen 9, 45. Der Bodenteil 54 eines jeden Bolzens 53 wird in der Nahaufnahme C-C als ein Kegelstumpf gezeigt, und jedes Loch 55 läuft in komplementärer Weise spitz zu. Die Bolzen 53 schrauben sich ein, um die Position des Drehgelenkes auszurichten. Der Zwischenraum zwischen dem oberen Teil der sich verjüngenden Löcher 55 und dem Bodenteil oder Kegelstumpf 54 (mit dem Bolzen 53 in seiner anfanglichen unverschraubten Position) entspricht den Zwischenräumen zwischen dem Zapfen 42 und den Ringen 40.
Fig. 3 zeigt ebenfalls einen von zwei Hebehaken 47 die an einem Ende an der Hauptwinde 26 des Transportwagens befestigt sind. Die Haken 47 sind parallel und in der Waagerechten der eine von dem anderen entfernt, um dem Durchmesser des Drehgelenkes 6, 11, an einem oberen Teil des Drehgelenkes von welchem die diametral voneinander entfernten Hebeschäfte 46 abstehen, zu entsprechen (oder leicht größer als derselbe zu sein).
Die Erfindung wird praktiziert um ein Drehgelenk über die nachfolgenden allgemeinen Schritte auszuwechseln:
- 1. der Transportwagen 13 hebt das Drehgelenk 6 aus dem Unterbau 9 heraus;
- 2. der Transportwagen 13 wird über die Schlittenspur 12 zu der ersten Stellung befördert, wo das ausgebaute Drehgelenk 6 in dem Unterbau 45 an dem Schlitten 17 befestigt ist, welcher anschließend auf die eine Seite gedrückt wird;
- 3. das Reservedrehgelenk 11 wird zu dem ersten Standort gedrückt;
- 4. das Reservedrehgelenk 11 wird von dem Transportwagen 13 über das Zentrum des Turmes 1 hochgehoben;
- 5. das Drehgelenk 11 wird abgesenkt, um es an dem Unterbau 9 am oberen Ende des Turms 1 zu befestigen;
- 6. der Transportwagen 13 wird verstaut.
Im Detail schließt die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgende Schritte ein:
- das Loslösen der Rohrleitungen 16 und 10;
- das Positionieren des Transporiwagens 13, die Einstellung der Anne 24 und 27 gegenüber den Drehpunkten 25, 29 des Drehgelenkes 8;
- das Demontieren des Drehgelenkes 6 und das Hochheben desselben aus dem Unterbau 9;
- das Einhaken der Hebehaken 47 zum Hochheben der Schäfte 46;
- das Senken der Winde 21 (50 in dem alternativen Ausführungsbeispiel das in Fig. 4 dargestellt ist), so daß die oberen Haken 38 sich mit den oberen Drehpunkten 25 des Drehgelenkes verbinden können;
- das seitliche Positionieren der oberen Haken 38 über die hydraulischen Zylinder 28;
- das Einstellen der Längspositionierung durch Bewegen des Transportwagens 13 entlang der längsgerichteten Richtung und/oder durch Einstellen der Spannschlösser 44, um die unteren Arme 27 zu verlängern oder zurückzuziehen;
- das Hochheben der Winde 21, um die oberen Haken 38 und Drehpunkte 25 fest zu verbinden;
- das Hochheben der unteren Arme 27 bis unter die unteren Drehpunkte 29 durch Betätigen der jeweiligen hydraulischen Zylinder 34 und durch Einstellen der seitlichen Positionierung der unteren Arme 27 über die hydraulischen Zylinder 33.
An diesem Punkt der Verfahrensweise, könnte eine abweichende Positionierung in Längsrichtung bewirken, daß die Arme 24, 27 entweder zu weit entfernt von oder zu nahe an den Drehpunkten 25, 29 sind, um das Drehgelenk 6, 11 sicher hochheben zu können. Die unteren Arme 27 können dann in Längsrichtung eingestellt werden durch:
- Verlängerung derselben mit den Spannschlössern 44, und/oder
- Drücken der Arme 27 nach außen/innen über z.B. eine exzentrische Achse, auf welcher die Arme 27 montiert sind (Fig. 5).
Das Drehgelenk 6 ist dann bereit, um von dem Turm 1 weggehoben zu werden.
Die Winde 21 wird bei einer konstanten Zugspannung oder Zugkraft der Winde 20 hochgehoben. Dies bringt die Arme 24, 27 mit den jeweiligen Drehpunkten 25, 29 in Eingriff, aber die Hauptwinde 26 verursacht den größeren Teil des Hebens. Folglich darf der Rahmen 19 (51 wie in Fig. 4 gezeigt) relativ leicht sein und ausgelegt sein um nur seitliche Kräfte aufrunehmen.
Der Transportwagen 13 wird alsdann von dem Turm 1 aus zum ersten Standort auf dem Schlittenpfad 12 weiterbefördert. Bevor das Drehgelenk 6 abgesenkt wird, wird der stationäre Teil 31 des Drehgelenkes 6 so gedreht, daß die Ringe 40 im allgemeinen richtig plaziert werden, um mit den Zapfen 42 in dem Unterbau 45 an dem Schlitten 17 angekuppelt zu werden. Während es gesenkt wird, kann die Position oder die Neigung des Drehgelenkes 6 weiter in der seitlichen Richtung oder in der Längsrichtung eingestellt werden, dadurch daß die hydraulischen Zylinder 28, 33 (welche die oberen Armen 24, 27 verschieben) betätigt werden und/oder durch Bewegen des Transportwagens 13.
Das Absenken wird unterbrochen wenn die Kegel 43 (die Zapfen 42) und die Ringe 40 mit dem unteren Teil 56 des Ringes 40 in Eingriff treten oder auf denselben übergreifen. Die unteren Anne 27 werden dann ausgekuppelt, um aus dem Weg heraus zu sein.
Das Drehgelenk 6 wird weiter abgesenkt, so daß die Zapfen 42 in die jeweiligen Ringe 40 hineingleiten und das Drehgelenk 6 dadurch in die richtige Position gegenüber der (nicht gezeigten) Befestigungsanordnung geführt wird.
Die Lagerungsstütze 17 und seine Unterbau 45 halten jetzt das Drehgelenk 6. Die Lagerungsstütze 17 wird auf eine Seite, querschiff von der Rahmenstruktur 8, in eine zweite Position geschoben, in welcher das Drehgelenk 6 gelagert oder auseinandergenommen werden kann.
Vorzugsweise wird das losgelöste Drehgelenk auf der anderen Seite querschiff zu der Schlittenlaufbahn 12 gelagert und das Reservedrehgelenk 11 wird auf einer Lagerungsstütze 17 zum ersten Standort geschoben um hochgehoben zu werden. Um das Reservedrehgelenk 11 auf den Turm 1 zu montieren, wird, was die Aktivitäten bezüglich des Anhebens und des Absenkens anbetrifft, die vorher angegebene Verfährensweise in der Reihenfolge und in der Betriebsweise umgekehrt.
Vor dem Anheben wird der innere stationäre Teil 31 des Reservedrehgelenkes, von dem die Ringe 40 abstehen, gedreht, z.B. mit Winden, bis zu einer ungefähr korrekten Richtung in Bezug auf die Zapfen 42 auf dem Unterbau 9. Wenn es aufgehängt ist, dann wird die Längs- und die Querrichtung des Drehgelenkes gegenüber dem Unterbau 9 angepaßt, dies mit Hilfe des Transportwagens 13 und der hydraulisch betätigten Zylinder 28 und 33 beziehungsweise. In dem Maße wie das Drehgelenk 11 nach unten gelangt, passen sich die Zapfen 42 und die Ringe 40 sowie das zentrierende System 52 (dies sind zwei Schritte) in geeigneter Weise an die Position des Drehgelenkes in Bezug auf den Unterbau 9 und auf die Rohrleitungssysteme 7,10 und 16 an.

Alternative Ausführungsbeispiele:

Teleskopischer Stütz- / Führungsrahmen

Fig. 4 zeigt eine Hebeanordnung mit einem alternativ strukturierten Führungsrahmen 51 (zu vergleichen mit dem in Fig. 3 gezeigten Rahmen 19). Die Winde 21, die in Fig. 3 insbesondere als eine zweidimensionale Struktur gezeigt wird, ist eine dreidimensionale Struktur 50 in Fig. 4; die Winde 50 paßt um den rechteckigen Rahmen 22 herum und schließt denselben ein. Der Rahmen 50 ist entlang dem Rahmen 22 mit Hilfe von Rädern oder von Trageinheiten 78, 79 senkrecht verschiebbar (siehe Vergrößerung E-E). Die Rahmen 22 und 50 haben dementsprechend passende Schienen. Dies verbessert die Abstützung, insbesondere wenn die Winde 50 unterhalb dem Rahmen 22 angeordnet ist.
Die dreidimensionale Winde 50, so wie sie mit dem dreidimensionalen Rad oder Tragsystem kombiniert ist und so wie sie in der Vergrößerung E-E gezeigt wird, verschafft eine bei weitem bessere Torsions- oder Verdrehungswiderstandskraft, wenn die Winde 50 unterhalb dem festen Rahmens 22 angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist von Vorteil dort wo der Unterbau 9 und der Unterbau 45 auf verschiedenen Höhen liegen. Die oberen Arme 24 können auch so strukturiert sein, daß sie angehoben und abgesenkt werden können wenn sie nicht in Gebrauch sind. Dies spart Platz.

Waagerecht und senkrecht verschiebbare Winde

Fig. 6 zeigt ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel für die Winde 21 oder für den Rahmen 50. Der Hauptbestandteil der Winde ist ein Rahmen 80 an welchen obere und untere Arme 24, 27 befestigt sind. Der Rahmen 80 selbst ist horizontal oder seitlich verschiebbar, dies über Haltungen 83, 84 und mit Hilfe von senkrecht verteilten Schiebebarren 74, 75 die sich von der Winde 21, von dem Rahmen 50 aus (siehe Fig. 3) erstrecken. Diese können durch hydraulische Zylinder 81, 82, welche die hydraulischen Zylinder 28, 33 ersetzen, angetrieben werden. Die Lager 83, 84 besorgen eine senkrechte und eine längsverlaufende waagerechte Lastübertragung zwischen den Haken 38, 39 und der Winde 21 sowie dem Rahmen 50.
Der Vorteil besteht darin, daß die seitliche Bewegung durch eine gesonderte Struktur 80 (der Rahmen) bewerkstelligt wird und daß die Haken 38, 39 parallel sind und sich besser mit den Drehpunkten 25, 29 in eine Reihe bringen lassen, unabhängig von der relativen Neigung des Drehgelenkes 6, 11, der Winde 21 und des Rahmens 50. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß die Arme 24, 27 nur Gelenke für die Rotation benötigen, und daß die an diesen Armen befestigten Stäbe nur Gelenke benötigen zur Ermöglichung der Rotation in einer Ebene (Langsebene).

Anpaßbare Länge der oberen und der unteren Armen

Wie in Fig 5 veranschaulicht, kann jeder untere Arm 27 und/oder jeder obere Arm 24 an einer jeweiligen unabhängig hydraulisch rotierbaren Kurbelwelle 60 montiert sein. Dies erlaubt eine Anpassung der Arme 24, 27 in einer Längsebene sowohl vor als auch wänrend des Hebens.
Wie in Fig. 5 veranschaulicht, werden die Haken 38, 39 an den Armen 24, 27 von den mit den jeweiligen Stützen 76 verbundenen hydraulischen Zylindern 34, 72 verschoben. Die Zylinder 34, 72 sind wirksam, um die Höhe der Haken 38, 39 zu kontrollieren. Die hydraulischen Zylinder 64, die mit der Stütze 65 und dem Stab 63 verbunden sind, treten unmittelbar mit der Kurbelwelle 60 in Eingriff. Die auf die Winde 21 montierten Lager 62 erleichtern die Rotation der Kurbelwelle 50. Wenn die Kurbelwelle 80 dreht, dann wechselt die wirksame Länge der Arme 24, 27. Dieses Ausführungsbeispiel gibt jedem Arm 24, 27 einen kontrollierten längsgerichteten Stoß zur Verlängerung oder zur Retraktion.
Ein Gerüstsystem mit Schneckenzylindern 66, 67 bewegt die Arme 27 seitlich. Die zylindrische Form des Schneckenzylinders 66 erlaubt es der Nockenwelle (bei 61) unter irgendeinem Winkel zu stehen. Die Schraube 67 wird von dem Motor 68 in Rotation versetzt. Das Drucklager 69 verwandelt die Rotation der Schraube 67 in eine seitliche Bewegung der Zylinderschnecke 66 unabhängig von dem Winkel der Nockenwelle (bei 61). Das Gerüst mit den Schraubenzylindern 66, 67 kann durch den hydraulischen Zylinder 28/33 aus Fig. 3 ersetzt werden.
Der Nutzen dieses Ausführungsbeispiels ist die Fähigkeit, den Boden des Drehgelenks gegenüber dem Unterbau 9, 45 zu kontrollieren, bevor dasselbe an seinem Platz eingesetzt wird. Diese feine Einstellung kann durch Bedienung aus der Entfernung und ohne den Einsatz des Motors des Transportwagen 13 bewerkstelligt werden.
Es ist besonders vorteilhaft, die Position des Drehgelenkes einzustellen, indem man die unteren Arme 27 benutzt, da sie am wenigsten von dem Gewicht beansprucht sind und da sie eine Einstellung brauchen könnten, nachdem die oberen Arme 24 festgehakt worden sind.
Eine alternative Anordnung zur Verlängerung oder zur Verkürzung der Länge der Arme 24, 27 kann bewerkstelligt werden indem man servobediente Zylinder in den Armen 24 und 27 (statt der Spannschlösser 44 in Fig. 3) zum Einsatz bringt.

Claims

1. Vorrichtung zum Auswechseln eines Drehgelenkes (6) oben auf einem ersten dem Betrieb dienenden Unterbau (9) in einem Turm eines Förderschiffes oder eines Offshore- Bohrturmes, einschließlich der Hilfsmittel (19) lür das Heben und Bewegen eines Drehgelenkes zum Zwecke des Abnehrnens eines Drehgelenkes oder zum Auswechseln eines Drehgelenkes an dem ersten dem Betrieb dienenden Unterbau in einem Turm oder an einem zweiten der Lagerung dienenden Unterbau (45), welcher von dem Turm weiter entfernt ist, wobei das Drehgelenk zwei parallele Schienen (15) umfaßt, welche eine sich in der Längsrichtung erstreckende Laufspur (14) bilden und welche auf einem über den besagten Unterbauten vorgesehenen Rahmen (8) montiert sind, sowie einen automatischen Transportwagen der an der Laufspur aufgehängt ist und entlang dieser Spur beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebemittel zwei in Längsrichtung und mit Abstand zueinander verlaufende Winden (20, 26), einen sich nach unten erstreckenden Stützrahmen (22), und eine Winde (21), die sich parallel zum Stützrahmen (22) erstreckt und senkrecht entlang zu demselben bewegt werden kann sowie mit einem oder mit den beiden Hebezeugen verbunden ist, um die senkrechte Bewegung der Winde in einem Bereich unterhalb der Laufspur zu erleichtern, Lagermittel (12, 17) zum Aufnehmen und zum Bewegen von mindestens einem gebrauchten Drehgelenk und einem Auswechseldrehgelenk in Verbindung mit dem zweiten Lagerunterbau, sowie ein Führungssystem auf dem ersten und auf dem zweiten Unterbau und an dem Drehgelenk für ein genaues Positionieren des Drehgelenkes auf einem gewünschten Unterbau, umfassen.

2. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsmittel zwei verschiebbare Gleitschienen oder Stützen (17) umfassen, welche bewegbar auf einer Schlittenlaufspur (12) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winde (50) einen Körper hat der um den Rahmen (22) herum paßt und denselben einschließt, und daß der Rahmen Paare von Schienen und von Rädern (78, 79) auf den entgegengesetzten Seiten aufweist, um eine teleskopische senkrechte Bewegung der Winde zu erleichtern.

4. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel zwei Paare von mit vertikalem Abstand zueinander angeordneten parallelen Haltearmen (24, 27) umfassen, wobei jeder Arm an einem Teil mit einer Winde (21, 50) verbunden ist und einen anderen Teil aufweist welcher sich gegenüber der Winde nach außen erstreckt, wobei jeder Arm einen Haken (38, 39) an dem anderen sich nach außen erstreckenden Teil hat, und desweiteren Drehpunkte (25, 29) aufweisen, welche auf den Drehgelenken so montiert sind, daß sie mit den Haken in Eingriff gebracht werden können, wenn der Transportwagen mit dem Drehgelenk verbunden ist.

5. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder untere Arm mit Spannschlössern (44) von hydraulischen Zylindern ausgestattet ist um so eine Verlängerung oder eine Verkürzung der effektiven Länge eines jeden Armes zu erleichtern.

6. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder untere Arm (27) im Hinblick auf die seitliche Bewegung betriebsfahig mit dem hydraulischen Zylinder (33) verbunden ist.

7. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder untere Arm auf eine rotierbare Kurbelwelle (60) montiert ist, welche mit der Winde verbunden ist, um dadurch die Einstellung der Länge des unteren Paares der Arme (27) zu erleichtern.

8. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder obere Arm (24) im Hinblick auf die seitliche Bewegung betriebsfähig mit einem hydraulischen Zylinder (28) verbunden ist.

9. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder obere Arm auf einer rotierbaren Kurbelwelle (60) montiert ist, welche mit der Winde verbunden ist, um dadurch die Einstellung der Länge des oberen Paares der Arme zu erleichtern.

10 Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel desweiteren Stabe umfassen, welche an den oberen und an den unteren Armen (24, 27) befestigt sind, beziehungsweise den Winde (21,50), wobei die Stäbe mit Spannschlössern (37) und/oder hydraulischen Zylindern (34) ausgestattet sind, und so die oberen und die unteren Arme heben oder senken.

11. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein Paar von diametral verteilten Ringen (40) umfassen, welche sich horizontal von einem unteren Bereich eines stationären Teils des Drehgelenkes erstrecken und ein Paar von Zapfen (42) die von dem ersten und von dem zweiten Unterbau (9, 45) hervorragen und so verteilt sind, daß die Einführung eines jeden Zapfens in einen jeweiligen der Ringe erleichtert wird.

12. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring desweiteren einem Kegelstumpf (56) umfaßt, und daß die Zapfen einen konischen obersten Teil (43) aufweisen.

13. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsmittel mehrere zentralisierende Bolzen umfassen, welche auf einer Bodenfläche des Drehgelenkes angeordnet sind sowie mehrere komplementäre Löcher die auf einer oberen Fläche eines jeden der Unterbauten angeordnet sind.

14. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anne (24, 27) an einem Rahmen (80) montiert sind, welcher in Unabhängigkeit an der Spitze und am Boden durch hydraulische Zylinder (81, 82) seitlich verschiebbar ist.