JP2003502539A - スイベル装置 - Google Patents
スイベル装置Info
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- bearing
- discharge
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L39/00—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies
- F16L39/06—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies of the multiline swivel type, e.g. comprising a plurality of axially mounted modules
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86268—With running joint between movable parts of system
Abstract
Description
装置は、中央ステムと、動的シーリング手段と、軸受手段とを備え、中央ステム
には複数のリング部材が配設されており、リング部材は少なくとも二つの吐出リ
ングと複数の支持リングを有しており、各吐出リングは関連する環状部を介して
中央ステムの各吐出リングに関連する流路と連通する複数の吐出口を有しており
、支持リングの少なくとも1つが中央ステムに対して移動しないように配設され
ており、動的シーリング手段が、相互に移動可能なリング部材間に配設された環
状部に対するシールとなり、軸受手段がリング部材を相互に支持する。
981379号に記載されている。このスイベル装置は、複数の環状部材を備え
ており、各環状部材は外側吐出リングといわゆる中間リングとからなり、これら
の外側リングと中間リングの間には流体が輸送される環状部が画定される。この
中間リングはステムに対して固定され、その両側にはこの中間リングを支持する
軸受をなす軸受リングが配設されている。更に、中間リングと各軸受リングとの
間には、軸受リングと一体の軸方向の動的シールが設けられている。環状部から
の流体に対するシールとなるように、このステムと中間リングとの間に半径方向
の静的シールが設けられ、各軸受リングと吐出リングとの間にも半径方向の静的
シールが設けられている。後者の静的シールはステムから比較的離れた位置に設
けられるが、これは中間リングが軸受手段と前記動的シールの双方を収容するこ
とができるように半径方向に十分な寸法を中間リングが有する必要があるためで
ある。この装置では、動的シールが一体化された軸受リングが一箇所にのみ固定
或いは支持されるため、異常が生じた際のシール部分のひずみが制限因子となる
。
じるひずみや膨張は、スイベル装置に運転制限を与える重要な因子となる。
し得るスイベル装置を提供することである。このようなスイベル装置は、構造及
び組み立てが容易となり得、製造コストの抑制にもつながり得る。
排除し、より好適な条件でシールが働くような、動的シールが動作する領域を有
するリング部材がより確実に固定或いは支持されたスイベル構造を提供すること
である。
好適であり、他の流路の取り替えや整備の際中であっても、スイベル装置におけ
るある流路を介する生産を維持することが可能なスイベル構造を提供することで
ある。
。このスイベル装置では、ステムと吐出リングとの間に、このステムに対して移
動しないようにディスタンスリングが配設されている。吐出リングの両側に、ス
テムに対して移動しないように支持リングが配設され、この支持リングが、ディ
スタンスリングと、このディスタンスリングから半径方向に離れた位置にあって
支持リングと吐出リングとの間に配設されたアキシアル軸受の両方によって軸方
向に支持されている。吐出リングと隣り合う各支持リングと吐出リングとの間の
動的シーリング手段が、ディスタンスリングとこのアキシアル軸受との間の領域
に配設されている。
形成された環状部を形成する外周溝及び吐出リングのステムに近接する端面に形
成された環状溝と連通した複数の半径方向に延びる孔を有する。更に、軸方向に
互いに反対方向を向き、それぞれの関連する支持リングと境をなすリングフラン
ジが、吐出リングの外側端部に形成され、各リングフランジの内側表面とこの支
持リングのリングフランジに近接する面部分との間にラジアル軸受が配設される
のが好ましい。
ィスタンスリング及びアキシアル軸受の両方によって軸方向に支持されているた
め、シーリング即ちスイベル装置の運転を安全かつ確実にする最も重要な因子の
1つであるひずみを小さく抑えることができる。
構造および機能が変更されている。上記したアキシアル軸受及びラジアル軸受を
有するシーリング構造は、相対的な運動や摩擦の状態を制御することができる。
吐出リングの構造に加えて半径方向の静的シールがこの吐出リングに配設されて
いないことによって、吐出リングの寸法を圧力及び温度の大きな勾配に伴う速い
流速に対応できるようにすることが可能である。
中央ステムに対して動かないように配設されているため、本発明のスイベル構造
の各流路は互いに独立し得る。従って、スイベル装置の流路を個別に使用するこ
とができるため、必要に応じて必要な数の流路を使用することができる。他の流
路を使用中に、使用していない流路即ち予備流路の圧力を解放し、回転しないよ
うにして、部品の寿命を短くするような不必要な磨耗を避けることができる。こ
れは本発明における大きな利点である。
ア即ち中央ステム2を有する。図示の例では、リング部材は、、2つの吐出リン
グ3と、2つのディスタンスリング4と、吐出リング3の両側に配設された4つ
の支持リングである。各ディスタンスリング4は、ステムおよび各ディスタンス
リングに対応する吐出リング3との間に配置されている。支持リングは、具体的
には2つの中間リング5とこれとほぼ同一の2つの端部リング6である。更に、
中央ステム2の下側の支持フランジ9に対してリング部材をあらかじめ負荷が与
えられた状態に保つべく、中央ステム2の上部に止めナット7が配設され、その
下側には補償ユニット8が配設されている。補償ユニットは、運転中にリング部
材が適正な状態にあるようにして、スイベル装置のシール及び軸受が最適の状態
で動作するようにする。この補償ユニットについての詳細については、先述の特
許出願を参照されたい。
示)が形成されており、これらの吐出口10が環状部11を介してステム2の対
応する流路12及び13とそれぞれ連通する。このため、ステム2からの加圧プ
ロセス流体(液体若しくは気体)を図示しない配管(実際には吐出リングに取着
される)に輸送するための経路が形成される。図面を見ると分かるように、環状
部11は、中央ステムに設けられた外周リング溝14からなり、ディスタンスリ
ング4に設けられた複数の半径方向に延びる孔15(1個のみ図示)を介して、
吐出リング3ののステムに近接する端面に設けられたリング溝16と連通してい
る。
方、吐出リング3は前記各リングに対して移動可能である。このようなスイベル
装置が海上の船上に取り付けられている場合、吐出リングは船に対しては静止し
た状態であり、その他のリング及び中央ステムに対しては移動可能である。先述
したように、スイベルの流体の経路は個々に独立しているため、幾つかの経路の
みを使用し、残りの経路を予備の経路とし、圧力から解放された状態にしてその
磨耗を防ぐことができる。
る支持リング5,6の内側端部を支持する。この支持に加えて、各支持リングは
、ディスタンスリング4から半径方向に離れて配設された、この支持リングと近
接する吐出リング3との間のアキシアル軸受17によっても支持される。図示さ
れているように、各吐出リング3の外側端部に、軸方向に互いに反対方向を向き
、それぞれが関連する支持リング5,6と境をなすリングフランジ18及び19
が設けられている。各リングフランジの内側表面とこの支持リング5,6のリン
グフランジに近接する面部分との間にラジアル軸受20が設けられている。アキ
シアル軸受とラジアル軸受の配置によって、運動及び摩擦の状態を抑制すること
ができる。
スタンスリング4とアキシアル軸受17と間の半径方向の中間位置に配設されて
いる。図示されているように、このシーリング手段21は、吐出リング3の上下
それぞれの面に形成された別個の環状の溝にそれぞれ配設された3つの部材から
なる。シーリング部材は、リップシールからなり得、プロセス流体、或いはこの
プロセス流体より圧力の高い好ましくはオイルであるバリヤ液体の何れかによっ
て既知の方式で作動されるように構成されるのが好ましい。
3が吐出リング3に設けられている。先述したように、支持リング5,6が半径
方向に離れた2ヶ所で支持されているため、動的シーリング部分の間隙が十分に
精密な許容差内に維持されるように制御されうる。また例示した構造では、吐出
リング及び支持リングの半径方向の寸法が大きくなくても、目的の数のシーリン
グ部材からなるアセンブリの配設に十分なスペースを確保できる。
せるべく硬質コーティングが施されている。
側のステムに近接する面との間に配設されている。このシーリング手段もまた、
動的シーリングに関連して説明したようにバリヤ液体によって作動されるように
構成された個別のシーリング部材から形成されるのが好ましい。 動的及び静的シールの構成については、図3及び図4を用いてさらに後述する
。
図である。この装置は、一対のスイベルアセンブリ30及び31を具備しており
、これらのスイベルアセンブリ30及び31は、中央ステム2に設けられた支持
フランジ9の上側及び下側にそれぞれ配設されている。上部アセンブリ30は図
1のスイベル装置の実施の形態に対応しており、従って2つの吐出リング3と、
関連するディスタンスリング4及び支持リング5,6を有する。一方、本実施の
形態の下部アセンブリ31は、単一の吐出リング3と、吐出リングに関連するデ
ィスタンスリング4及び支持リングを具備しており、ここでの支持リングは2つ
の端部リング6の形態を有する。上部アセンブリ30のリング部材は、止めナッ
ト7及び補償ユニット8によって支持フランジ9に対してあらかじめ負荷が与え
られた状態に保持される。一方、下部アセンブリ31のリング部材は、下側の止
めナット32及び補償ユニット33によって支持フランジ9に対してあらかじめ
負荷が与えられた状態に保持されている。
部アセンブリは1つの流路34のみを有する。上記したように流路はそれぞれ独
立しているため、操作アーム(図示せず)を操作して1つの流路を使用しないよ
うにして、ステム2の一部として吐出ユニット全体が回転することができる。ス
イベル装置を2つの独立したアセンブリに分けることによって、支持フランジ即
ちショルダー部9の下方のスイベルアセンブリ31が使用中であっても、ショル
ダー部9の上方のスイベルアセンブリ30を整備することが可能である。
示す。シーリング構造は、関連分野の事情及び運転条件によって選択することが
でき、場合によっては、要求される事情または操作者の希望で選択することもで
きる。
材、即ち一次シール38、二次シール39、および追加二次シールつまり環境シ
ール40を有する。静的シーリング手段24もまた、3つの独立したシーリング
部材、即ち一次シール41、二次シール42、および追加二次シール即ち環境シ
ール43を有する。図示されているように、動的シール及び静的シールは共に、
それぞれチャネル22及び23から供給されるバリヤ液体(オイル)によって作
動させられる。この実施の形態では、バリヤ液体には異なった2つの圧力を用い
、チャネル22は高圧系の一部であり、チャネル23は低圧系の一部である。
最も近接した一次及び二次シール38,39及び41,42のそれぞれが互いに
向き合って配設され、高圧系によって作動させられる。追加二次シールすなわち
環境シール40及び43はそれぞれ、低圧系によって作動させられる。別法とし
て、バリヤ液体でシールを作動させる方法を選択しないで、低圧バリヤチャネル
23を圧力解放チャネルにして他のシールの漏れ検出に用いることができる。一
次動的シール38に欠陥が生じた場合、二次シール39がプロセス流体によって
作動する。二次シールに欠陥が生じた場合には、二次/環境シール40が不良と
なったシールの代わりに機能する。
態で動作する。図示した3つの個別のシーリング部材を有する構成を、動的シー
ルのようにして独立して用いることができる。
ング手段21がバリヤ液体によって作動するシーリングの機構を示す図である。
配置された一次シール44と二次シール45を有し、プロセス液体の圧力によっ
て作動させられる。更に、一次シールの漏れを検出したり、点線47で示されて
いる支持リング5及び6のそれぞれに設けられている孔を介してシールを回復さ
せることが可能である。同じ目的で設けられている孔は、図3では点線46とし
て示されている。
ールすなわち環境シール50からなる。この実施の形態においても2つの圧力レ
ベルのバリヤ液体を用いているが、本実施の形態の一次シールは、二次シールを
作動させるバリヤ液体より低圧のバリヤ液体によって作動する。従って、一次シ
ールは最大プロセス圧力より高く設定されたチャネル51のバリヤオイル圧によ
って作動し、一方、二次シールは互いに対向するように配設され、チャネル51
のオイル圧より高いほぼ10気圧に保たれたチャネル52のバリヤオイル圧によ
って作動する。
すべてのシールをプロセス流体で作動させれば、コントロールパネルを伴うバリ
ヤ液体系が不必要となる。動的シーリング手段では、一次シールをスクレーパー
リングに代え、そのスクレーパーリングの後に一対の動的シール(一次及び二次
)を並べて配設することもできる。更に、各シールの状態を制御するために各シ
ールに検出チャネルを設けることもできるし、検出に代えてそれらのチャネルを
シール回復用の注入部として利用することもできる。
ジアル軸受20に代替する軸受による解決手段を用いることが可能である。図5
及び図6は、滑り軸受及び転がり軸受(減磨軸受)を用いた別の解決手段を示す
図である。また、これらの図面は、動的シール38及び39,40が図3の実施
の形態に対応し、静的シール44及び45が図4の実施の形態に対応するシーリ
ング構造も示す。
有する実施の形態を示す図である。この転がり軸受54は環境シール50の外側
に設けられている。転がり軸受の注油は、外側の注油ニップル(図示せず)から
行うことができる。
ある。しかしながら、この実施の形態では、転がり軸受55がバリヤオイルによ
って作動されるシール49とシール50との間に設けられている。この場合、外
側から軸受に注油することはできない。
滑り軸受のみとすることもできる。この方法が最も単純であり、かつコストを低
く抑えることができるが、回転抵抗が増すという欠点がある。
面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも1つの加圧プロセス流体を輸送するスイベル装置
であって、 環状部(14)を介して中央ステム(2)の関連する流路と連通する幾つかの
吐出口(10)を有する少なくとも1つの吐出リング(3)、及び少なくとも1
つが前記中央ステム(2)に対して移動しないように配設された幾つかの支持リ
ング(5,6)を含む幾つかのリング部材(3−6)が配設された該中央ステム
(2)と、 相互に移動可能なリング部材(それぞれ3,5及び3,6)間に配設された前
記環状部(14)に対するシールとなる動的シーリング手段(21)と、 前記リング部材を相互支持するための軸受手段(17)とを備え、 前記ステム(2)と前記吐出リング(3)との間に、前記ステム(2)に対し
て移動しないようにディスタンスリング(4)が配設され、前記吐出リング(3
)の両側に、前記ステム(2)に対して移動しないように支持リング(それぞれ
5,6)が配設され、前記支持リング(5,6)がディスタンスリング(4)及
び該支持リング(5,6)と吐出リング(3)との間の半径方向に離れた位置に
配設されたアキシアル軸受(17)の双方によって軸方向に支持され、前記吐出
リング(3)と隣接する各支持リング(それぞれ5,6)との間の動的シーリン
グ手段(21)が、前記ディスタンスリング(4)と前記アキシアル軸受(17
)との間に配設されることを特徴とするスイベル装置。 - 【請求項2】 前記ディスタンスリング(4)が、前記ステム(2)に形成
された環状部形成環状溝(14)及び前記吐出リング(3)の近接端面に形成さ
れた環状溝(16)と連通した複数の半径方向に延びる孔(15)を有すること
を特徴とする請求項1に記載のスイベル装置。 - 【請求項3】 前記吐出リング(3)の外側端部に、軸方向に互いに反対方
向を向き、それぞれの対応する支持リング(5,6)と境をなすリングフランジ
(18,19)が設けられ、各リングフランジ(それぞれ18,19)の内側表
面と前記支持リング(それぞれ5,6)の隣接面部分との間にラジアル軸受(2
0)が配設されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスイベル装
置。 - 【請求項4】 前記スイベル装置が、それぞれが前記中央ステム(2)に形
成された半径方向に突き出た支持フランジ(9)の両側にそれぞれ配設された関
連するディスタンスリング(4)及び支持リング(5,6)を有する少なくとも
1つの吐出リング(3)からなる、2つのアセンブリ(30,31)を具備し、
止めナット(7,32)が、前記アセンブリに維持するべく前記リング部材(3
−6)を前記支持フランジ(9)に対して固定するように、前記ステム(2)の
両端部に配設されていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれ
か1項に記載のスイベル装置。 - 【請求項5】 静的シーリング手段(24)が、前記ステム(2)と各支持
リング(それぞれ5,6)の隣接内側表面との間に配設されることを特徴とする
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載のスイベル装置。 - 【請求項6】 少なくとも幾つかのシーリング手段(21,24)が、プロ
セス流体によって作動されるように構成されていることを特徴とする請求項5に
記載のスイベル装置。 - 【請求項7】 少なくとも幾つかのシーリング手段(21,24)が、前記
プロセス流体により高圧のバリヤ液体によって作動されるように構成されている
ことを特徴とする請求項5に記載のスイベル装置。 - 【請求項8】 前記動的シーリング手段(21)のそれぞれが、少なくとも
1つの一次シール及び二次シール(それぞれ38,39;それぞれ48,49)
からなり、それらが前記ディスタンスリング(4)と前記アキシアル軸受(17
)との間に並んで配設されることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の
スイベル装置。 - 【請求項9】 前記アキシアル軸受が転がり軸受(54;55)であり、前
記ラジアル軸受が滑り軸受(53)であることを特徴とする請求項1から請求項
8のうちのいずれか1項に記載のスイベル装置。 - 【請求項10】 前記アキシアル軸受(55)が、半径方向の内側シーツと
外側シール(それぞれ49,50)との間に配設され、該軸受(55)が、オイ
ルであるバリヤ液体が注油されるように構成された転がり軸受であることを特徴
とする請求項7または請求項8に記載のスイベル装置。
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