NO141128B - Middel til aa skaffe en fast og fortrinnsvis tett forbindelse mellom et hovedsakelig sylindrisk indre legeme og et hovedsakelig sylindrisk ytre legeme som omgir det indre - Google Patents

Description

Hovedpatentet angår en fremgangsmåte og et middel til å

skaffe en fast og fortrinnsvis tett forbindelse mellom et hovedsakelig sylindrisk indre legeme og et hovedsakelig sylindrisk ytre legeme som omgir det indre, ved at et låseelement anbragt mellom det ytre og det indre legeme ved eksplosjonsforming deformeres til inngrep med et av legemene ved hjelp av en sprengladning. Hovedpatentet angår spesielt skjøting av langstrakte strengformede legemer, f.eks. rør, men også skjøting av massive strenger, kabler eller lignende. Det omgivende ytre legeme har fortrinnsvis form av en muffe eller hylse. Det kan f.eks. bestå av en separat muffe som omgir to rørender som skal skjøtes, men det sier seg selv at muffen også kan være fast forbundet med den ene av de strenger som skal skjøtes, idet den annen streng settes inn i muffen. Skjønt oppfinnelsen ifølge hovedpatentet således kan anvendes på en rekke forskjellige områder, blant annet til skjøting av peler, stenger, vaiere og elektriske ledninger samt til plugging av rør, er den utviklet spesielt med tanke på skjøting av rør ved legging av rør-ledninger, særlig undersjøiske gass- og oljeledninger.

Fremgangsmåten ifølge hovedpatentet er karakterisert ved at der over lengden av forbindelsen benyttes en flerhet av låseelementer eller eventuelt et låseelement med en flerhet av låse-partier, som deformeres slik at der i aksialretningen fås en rekke tett etter hverandre liggende, ringformede soner med formsluttende inngrep, og at der benyttes et eller flere låseelementer med minst mulig klaring mot det eller de legemer elementene skal deformeres til inngrep med.

Middelet ifølge hovedpatentet er karakterisert ved at sprengladningen er anbragt i et hulrom i et som en separat innhul ring, hylse eller skruekveil utformet låseelement, hvorved sprengladningens eksplosjonstrykk vil ekspandere den innhule ring, hylse eller kveil til formsluttende inngrep med det indre og/eller ytre sylindriske legeme.

Den foreliggende oppfinnelse angår en videreutvikling av middelet ifølge hovedpatentet.

Ifølge oppfinnelsen er således middelet karakterisert ved at sprengladningen er anbragt mellom et separat, ringformet låseelement anordnet i et spor i det ene legeme og bunnen av dette spor.

Ved et middel som angitt ovenfor eller i krav 4 i hovedpatentet, kan det ene eller begge de legemer som skal forbindes, ha en forsenkning, f.eks. et ringspor, til mottagelse av det deformerte parti av låseelementet, samtidig som vegger som begrenser sporet eller forsenkningen i aksialretningen, strekker seg hovedsakelig i deformasjonsretningen for låseelementet eller låsepartiene.

Forskjellige ytterligere trekk og fordeler ved den videreutvikling av hovedpatentet som den foreliggende oppfinnelse går ut på, vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et oppriss, delvis i lengdesnitt, gjennom en anordning for skjøting av to rør.

Fig. 2 viser et låseelement for anvendelse i anordningen

på fig. 1.

Fig. 3 er et snitt gjennom en anordning til forbindelse mellom spissenden av et rør og muffeenden av et tilgrensende lignende rør. Anordningen omfatter tre låseelementer, hvorav det ene er vist i deformert tilstand etter antennelse av et inne i låseelementets gods anordnet sprengelement som inneholder en sprengladning. Fig. 4 er et snitt i likhet med fig. 3, men viser et låseelement i form at en hylse som en skruelinjeformet kveil som inneholder sprengladningen, er innstøpt i. Fig. 5 er et snitt i likhet med fig. 3, men viser et låseelement som er sømsveiset til muffen. Fig. 6 er et snitt i likhet med fig. 3, men viser et låseelement som er utført i ett med muffen og således utgjør et parti av denne. Fig. 7-10 viser i utsnitt ytterligere utførelsesformer av skjøteanordningen med forskjellige former for låseelementer og forsenkninger som låseelementene kan komme til inngrep med.

Fig. 11 viser enda en utførelsesform av et låseelement.

Fig. 12 er et tverrsnitt i større målestokk gjennom et sprengelement som kan anvendes i middelet ifølge oppfinnelsen. Fig. 13 er et snitt som viser hvorledes et sprengelement som er bygd sammen med det ytre legeme (muffen), kan antennes. Fig. 1-3 svarer til figurene i hovedpatentet, men vil for full-stendighets skyld også bli beskrevet i den foreliggende fremstilling, mens fig. 4-13 viser eksempler på utførelsesformer i henhold til den foreliggende videreutvikling.

På fig. 1 er der vist to rørender 20a, 20b og en skjøtemuffe 21. Mellom skjøtemuffen 21 og ytterflaten av rørendene 20a, 20b er der anordnet seks ringformede låseelementer 22. Låseelementene består fortrinnsvis av mykere materiale enn muffen 21 og rørene 20a, 20b, f.eks. av relativt mykt stål. I en kanal inne i godset av hvert av låseelementene 22 er der anordnet et sprengelement 23. Ytterflaten av rør-endene 20a, 20b og en del av innerflaten av muffen 21 er utformet med grunne omkretsspor 24 som låseelementene 22 kan ekspandere inn i ved antennelse av sprengelementene 23. I muffen 21 kan der være tildannet hull 25 for en indikeringsinnretning til angivelse av at alle låseelementene 22 er deformert. Indikeringsinnretningen kan f.eks. ut-gjøres av en stift som skyves litt ut under deformasjonen av låseelementet. Alternativt kan indikasjonen skje elektrisk'ved hjelp av kon-takter som sluttes ved ekspansjon av låseelementet. Eventuelt kan strekklapper, trykkfølere eller lignende bygges inn og tilkobles ledninger for automatisk registrering av eksplosjonsforløpet i kanalene i de forskjellige låseelementer.

Korrosjon mellom rørendene 20a og 20b og mellom rør og muffe 21 og/eller låseelement 22, både før og etter montasje, kan hindres ved anodisk beskyttelse på kjent måte med zink, kadmium, aluminium eller et annet metall som forholder seg anodisk til materialet i rør og mufff På tegningen er der vist innlegg 26 av et slikt metall. Forkromming eller annen plettering kan også anvendes.

Muffen 21 har en innragende endeflens bare ved den ene ende (til høyre på tegningen), mens den annen ende er åpen. Låseelementene 22 kan være satt inn i muffen 21 og fastholdt i denne på en hvilken som helst egnet måte. Ved montasjen blir rørendene 20a og 20b stukket inn i muffen 21 med låseelementene 22. Et låseelement 22 er vist fra enden på fig. 2. Elementet kan være fremstilt fra en rett streng, hvis kanaler plugges i enden, hvoretter strengen bøyes sammen til ringform som vist på fig. 2 og buttsveises. En tennanordnlng kan anordnes diametralt motsatt sveisen eller ved den ene ende av sprengelementet på

den ene side av sveisen. Hvis tennanordningen anordnes diametralt motsatt sveisen, vil eksplosjonssjokket forplante seg i begge retninger og ved sveisen gi en forsterket virkning som helt eller delvis kompen-serer for at der ved sveisen foreligger en sone uten sprengstoff. Det kan være gunstig å anordne sveiseskjøten på de forskjellige låseringer 22 vinkelforskutt i forhold til hverandre.

Foråt deformasjonsevnen av låseringene 22 skal bli så god som mulig, foretrekkes det å gi kanalen for sprengelementet et tverrsnitt som er langstrakt i aksialretningen. Tverrsnittet vil da få en lignende form som et flatklemt rør, og en utvidelse av tverrsnittet til omtrent sirkelform er lettere å oppnå uten at der oppstår for store spenninger i låseringen som kan gi brudd i denne.

Istedenfor å være buttsveiset til en lukket ring, kan låseringen eventuelt være åpen og f.eks. skråttskåret ved endene. Derved blir det mulig å klemme ringen noe sammen ved innsetning i en muffe. På denne måte kan det endog bli mulig å føre en låsering forbi en endeflens,

men hvis der kreves en flens på muffen i begge ender, foretrekkes det vanligvis å feste en av flensene til muffen etterat låseringen er satt inn i muffen. To endeflenser vil mellom seg danne et "spor" i muffen som låseelementene er anordnet i. Derved vil låseelementene være i inngrep med muffen, og det vil være tilstrekkelig å deformere låseelementene til inngrep med røret.

Som nevnt vil låseringer 22 med en innvendig kanal med flatt tverrsnitt som vist på fig. 1, hovedsakelig deformeres i radialretningen, og det kan derfor være unødvendig med en avsluttende endeflens ved den ende som ligger til venstre på fig. 1. Sprengelementene 23 kan antennes etter tur i en bestemt ønsket rekkefølge. F.eks. kan det ytre element (lengst til venstre på fig. 1) antennes først og gi en låse-virkning som hindrer aksial ekspansjon av de innenforliggende låseelementer. Kanalen i låseringen 22 bør ha relativt stort tverrsnitt, idet en trang kanal og et stort materialtverrsnitt vil gi liten eller ingen deformasjon før materialet i ringen revner. Som nevnt foretrekkes langstrakte kanaltverrsnitt som etter antennelsen blir mer sirkel-formede. Imidlertid kan også runde kanaltverrsnitt anvendes under visse forhold.

På fig. 3 er der vist en utførelse hvor en muffe 121 er sveiset fast til et rør 120b og således utgjør en muffeende av dette rør. Muffen 121 er lukket ved enden ved hjelp av et flensparti 121' som

er sveiset fast til resten av muffen. En av låseringene 22 (til høyre på fig. 3) er vist etter detonasjon av sprengelementet 23 og viser at forbindelsen i denne utførelsesform er basert på en deformasjon av røret 120a, idet der fås en svak innbulning i røret. Fig. 4 viser en skjøteanordning for soilrør og lignende, hvor der heller ikke er anordnet spor i muffen 221 eller røret 220a, men hvor der dessuten ikke tas sikte på vesentlig deformasjon av muffe og rør, idet en tilstrekkelig forbindelse kan oppnås ved friksjons-inngrep ved deformasjon bare av låseelementet 222, som har form av en hylse av mykt materiale, f.eks. bly, som et sprengelement 223 i form av en skruelinjeformet kveil er innstøpt i. Sprengelementet 223 kan f.eks. bestå av en lunte anbragt inne i et flatklemt metallrør. Fig. 5 viser en ytterligere utførelsesform basert på deformasjon av det indre rør 320a. Låseelementet 322 har her form av en hylse som er sømsveiset fast på innerflaten av muffen 321. I innerflaten av muffen 321 er der på forhånd uttatt ringformede spor 327, ett for hvert sprengelement 323.

Ytterligere en utførelsesform av låseelementene er vist på

fig. 6. Her er låseelementene 422 utført i ett med muffen 421, idet der i denne er dannet ringformede kanaler 427 med et flatt, i aksialretningen langstrakt tverrsnitt. Disse kanaler 427 tjener til mottagelse av hvert sitt sprengelement 423. Etter innlegging av sprengelementet og eventuelt én eller flere beskyttelsesringer 4 29 blir kanalene 427 sveiset igjen som vist ved 430. Virkningen av låsepartiene 422 vil være nøyaktig den samme som av låsehylsen 322, bortsett fra at partiene 4 22 nødvendigvis må være av samme materiale som resten av muffen 421, mens hylsen 322 på fig. 5 kan bestå av et annet materiale enn muffen 321, noe som i mange tilfeller kan være en fordel, idet et lite plastisk materiale i låseelementet gir en tilbakefjæring som kan gi en mindre fast forbindelse med mindre der tas andre forholdsregler som vil bli nærmere omtalt nedenfor. I mange tilfeller foretrekkes det derfor å anvende et låseelement av mykere, mere plastisk materiale (dvs. med lavere flytegrense) enn i de legemer som skal forbindes.

Fig. 7 viser en utførelse hvor låseelementet 522 utgjør en

del av en indre rørende 520a som skal forbindes med et muffeparti 521.

Denne figur viser også at de spor eller lommer 527 som sprengelementet 523 er anbragt i, kan være uttatt i låseelementet 522 istedenfor rør-enden 520a som låseelementet 522 er forbundet med. Det samme gjelder for ringsporet 627 på fig. 8, som altså også er uttatt i det tilhørende låseelement 622, som imidlertid inngår i en ved sveising sammensatt muffe 621. Fig. 9 og 10 viser igjen utførelser hvor låseelementene har form av separate ringer 722, resp. 822, som er anordnet i spor i muffen 721, resp. 821. Sprengelementene 723, resp. 823, er her anordnet mellom ringen og bunnen av det spor ringen er anordnet i. I utførelsen på fig. 9 er sprengelementet 723 smalere enn låseelementet 722, som oppviser en passende bred forsenkning til mottagelse av sprengelementet 723. I utførelsene på fig. 9 og 10 er rommet for sprengelementene 723 og 8 23 ikke lufttett lukket på samme måte som i de øvrige utførelser, og sprengelementet er derfor passende omgitt av en kapsel 731, 831 som er tilstrekkelig plastisk til at den vil forbli intakt etter antennelsen av sprengelementet, for derved å hindre at kruttslam og andre produkter fra eksplosjonen kan trenge ut.

Fig. 7-10 viser imidlertid først og fremst utførelser hvor det legeme som låseelementet bringes i inngrep med ved deformasjonen, er utformet med ringspor til mottagelse av det deformerte parti av låseelementet. Disse ringspor er på figurene betegnet med henholdsvis 524, 624, 724 og 824. I utførelsene på fig. 8-10 er disse ringspor uttatt i det indre rør, som derfor bør ha en noe større tykkelse ved enden for ikke å svekkes utilbørlig av sporene. Som vist på fig. 8 kan denne ekstra tykkelse passende oppnås ved at rørenden 620a består av et eget element som er sveiset fast til enden av et rør 620. Anvendelse av slike spesielt fremstilte rørender fordyrer skjøten, men har samtidig åpen-bare tekniske fordeler. Endepartiet kan lettere bearbeides til ønsket toleranse. Videre kan der lettere anordnes gummipakninger som isolerer skjøtestedet, dersom man vil blåse bort vannet og erstatte det med luft, hydrogen eller vakuum for å motvirke tendensen til tilbakefjæring ved deformasjonen, noe som kan gi en skjøt som ikke er helt fast. I utfør-elsene på fig. 7-10 er det også relativt enkelt å utføre de mot hinannen vendende frie overflater av de deler som skyves inn i hinannen ved mon-tasjen, svakt koniske, noe som kan være en fordel, idet det letter montasjen, samtidig som flatene kommer nærmere hinannen og derved gir en fastere forbindelse med mindre muligheter for slark. Ved legging under vann blir dessuten vannet presset ut av skjøten når delene skyves sammen. I utførelsesformen på fig. 7 vil disse overflater være den utadvendende overflate av låseelementet 522 og den innadvendende overflate av muffen 521.

Det har nemlig vist seg at selv om et hylse- eller ringelement ved eksplosjonsforming presses inn mot et indre rør slik at dette stukes sammen til mindre diameter, vil ikke alltid det ringformede låseelement og røret klemme mot hinannen med noen stor kraft. Dette skyldes dels at sjokkbølgen og ikke hylseelementet gir det meste av kraften, og dels elastisk avspenning og direkte tilbakefjæring etter elastisk sammenstøt. Sjokkbølgeforplantningen kan dempes ved at spalten settes under vakuum eller fylles med en lett gass som hydrogen eller helium. Tilbakefjæringen kan også reduseres ved anvendelse av et mykere materiale i låseelementet eller på overflaten av det indre rør (eller eventuelt en ytre muffe hvis låseelementet utvides for inngrep med denne). Betydningen av en tilbakefjæring kan også reduseres ved anvendelse av spor 524, 624, 724 og 824 av en bestemt form. Nærmere bestemt er sporene 724 og 824 begrenset i aksialretningen av vegger som ligger hovedsakelig i deformasjonsretningen. Låseelementet 822 eller det parti av låseelementet 722 som deformeres, behøver ikke å ligge tett an mot bunnen av sporene 824 og 724 etter deformasjonen, idet oppnåelse av en låsekraft i aksialretningen ikke er avhengig av en deformasjon (med eventuell tilbakefjæring) i denne retning. På fig. 8 er tilbakefjæringen redusert ved anordning av en ring 632 av f.eks. aluminium eller kobber i bunnen av sporet 624 som låseelementet 622 deformeres inn i. Ringen 632 vil deformeres plastisk og fungere som pakning når den settes under press av det deformerte parti av låseelementet 622. I utførelsen på fig. 7 er en lignende virkning oppnådd ved anvendelse av et spor 524 i form av flere relativt grove riller. I bunnen av rillen er der plass for luften, og låseelementet 522 deformeres ved å bøyes over bølgetoppene, hvorfor sammen-støtet ikke blir så massivt at man får noen vesentlig tilbakeslagskraft som følge av sammenstøtet.

En annen mulighet for oppnåelse av en såvidt mulig fast skjøt er vist på fig. 5. Her er det antydet at sprengstoffet 328 i avlange sprengelementer 323 kan anbringes usymmetrisk, hvorved der kan fås en deformasjon som er usymmetrisk og gir en aksial kraft som kan bidra til å gi en fast skjøt uten slark.

Enda en mulig utformning av låseelementene er vist på fig. 11. Her er hvert låseelement 922 oppdelt i to utenfor hinannen liggende ringer 922' og 922" som ligger an mot hinannen med koniske flater. Ved aksial bevegelse av de to ringer 922' og 922" i forhold til hinannen vil der som følge av kilevirkning på den koniske flate oppstå en radialt utadrettet og en radialt innadrettet kraft som deformerer ringene og sikrer fast forbindelse på såvel det indre rør 920a som den ytre muffe 921, idet disse legemer eventuelt utsettes for en deformasjon av lignende art som vist på fig. 3. Til innbyrdes aksial forskyvning av ringene i låseelementet må der i dette tilfelle utøves en aksialtrettet kraft som igjen skaffes av et sprengelement 923 som i likhet med sprengelementene på fig. 9 og 10 har en omgivende kapsel 931. Som det vil ses er også i dette tilfelle sprengelementet- anordnet mellom muffen 921 og røret 920a. Fortrinnsvis velges konisiteten mellom de to ringer slik at forbindelsen mellom dem blir selvsperrende og dermed upåvirket av en eventuell tilbakefjæring av sprengelementet.

Et eksempel på oppbygningen av et sprengelement 23 er vist på fig. 12. Midt inne i elementet er der anordnet en sprengladning i form av strenger 40. Disse strenger kan f.eks. ha form av flate bånd eller runde rør som inneholder sprengstoff. Strengene 40 kan være omgitt av et inkompressibelt materiale som holder sprengstoffet på plass og overfører sjokkbølgen. I utførelsen på fig. 12 er et slikt inkompressibelt materiale 41, f.eks. massiv plast, vist bare på den ene side av strengene 40, mens der på den annen side er anordnet et sjokkdempende materiale 42, f.eks. av tekstil. En slik utførelse er egnet i de tilfelle hvor sprengelementet er anordnet mellom låseelementet og det av de to legemer som låseelementet utgjør en del av, idet sprengelementet i så fall fortrinnsvis skal virke bare i den ene retning, nærmere bestemt mot låseelementet, mens det tilgrensende legeme fortrinnsvis ikke skal deformeres. På fig. 12 er der videre vist en varmeisolasjon 45 av asbest eller annet materiale til beskyttelse av sprengstoffet mot varmepåvirkning fra eventuelle sveiser som skal utføres etterat sprengelementet er anbragt på

plass. Ytterst har sprengelementet 23 en beskyttende mantel 43

av f.eks. plast eller et mykt og relativt plastisk metall, f.eks. aluminium eller kobber. Som nevnt i forbindelse med fig. 9, 10 og 11 kan sprengelementet dessuten ha en kraftigere metallkapsel 31 som ikke

brister ved detonasjonen. Denne kapsel vil også hjelpe til å lede bort varme fra sveisesteder i nærheten. Antennelse av sprengelementet kan oppnås ved hjelp av en kraftig detonator fra utsiden, eventuelt assi-stert av en knallperle (sekundær detonator) eller andre spesielle an-ordninger inne i sprengelementet.

På fig. 13 er der vist et sprengelement 23 med en slik i det indre av sprengelementet anordnet sekundær detonator 44 som antennes fra utsiden ved hjelp av en tennanordning som er ført radialt inn gjennom muffen 21. Tennanordningen omfatter en tennhylse 50 som er skrudd inn i låseelementet 22 gjennom muffen 21. Ved den indre ende, som er lukket av et lokk 51, har tennhylsen 50 en primær tennladning 52 som antennes av en glødetråd 53. Fra glødetråden strekker der seg ledninger ut til en koblingskontakt 54 på yttersiden av muffen. Når sprengelementene er innebygget i den indre rørende istedenfor i hylsen, kan der for tenning anvendes aksialt forløpende kanaler for tennanordningen .

Det vil uten videre være klart at selv om der i det foregående er beskrevet en rekke forskjellige utførelsesformer, er disse ikke uttømmende, men utgjør bare eksempler som kan modifiseres ytterligere. Videre kan de forskjellige trekk som er omtalt, kombineres på mange forskjellige måter.

Claims (11)

1. Middel til å skaffe en fast og fortrinnsvis tett forbindelse mellom et hovedsakelig sylindrisk indre legeme og et hovedsakelig sylindrisk ytre legeme som omgir det indre, ved at et låseelement anbragt mellom de to sylindriske legemer ved eksplosjonsforming deformeres til inngrep med et av legemene ved hjelp av en sprengladning, til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3 i hovedpatentet, karakterisert ved at sprengladningen er anbragt mellom et separat, ringformet låseelement anordnet i et spor i det ene legeme og bunnen av dette spor (fig. 9 og 10).

2. Middel som angitt i krav 4 i hovedpatentet eller i krav 1 ovenfor, karakterisert ved at det ene eller begge de legemer som skal forbindes, har en forsenkning, f.eks. et ringspor, til mottagelse av det deformerte parti av låseelementet, og at vegger som begrenser sporet eller forsenkningen i aksialretningen, strekker seg hovedsakelig i deformasjonsretningen for låseelementet eller låsepartiene (fig. 9 og 10).

3. Middel som angitt i krav 2, karakterisert ved et låseelement med et låseparti i form av en aksialt ut-ragende tunge eller krage (fig. 9).

4. Middel som angitt i krav 2 eller 3 ovenfor, karakterisert ved at der i bunnen av sporet (624) eller forsenkningen er anordnet en pakning (632) av et mykere materiale enn i de legemer som skal forbindes (fig. 8).

5. Middel som angitt i krav 4 i hovedpatentet, resp. i et av kravene 1-4 ovenfor, karakterisert ved at sprengladningen er innkorporert i et sprengelement (23) og består av tynne rør eller bånd (40) av sprengstoff innleiret, i det minste delvis, i et inkompressibelt materiale (41) som igjen er innkapslet i en metall- eller plastmantel (43) .

6. Middel som angitt i krav 5, karakterisert ved at et sjokkdempende materiale (42) er anordnet mellom sprengstoffet og mantelen på den side som ligger motsatt den ønskede deformasjonsretning.

7. Middel som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at sprengelementet (23) omfatter et skikt av asbest (45) eller annen varmeisolasjon til beskyttelse av sprengstoffet under fremstillingen av middelet.

8. Middel som angitt i et av kravene 5-7, karakterisert ved at mantelen (43) består av en aluminium- eller kobberlegering.

9. Middel som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at de mot hinannen vendende flater på de deler som ved montasjen skyves inn i hinannen, dvs. den frie overflate av låseelementene og den frie overflate på det legeme som skyves inn i eller inn over låseelementene, er svakt koniske.

10. Middel som angitt i krav 4 i hovedpatentet, resp. i et av kravene 1-9 ovenfor, karakterisert ved at en av de mot hinannen vendende flater som skal bringes til inngrep med hinannen, er utformet med en rekke forsenkninger, f.eks. ringspor, med mellomliggende, kamformede forhøyninger som trenger inn i den motliggende flate (fig. 7).

11. Middel som angitt i krav 4 i hovedpatentet, karakterisert ved at sprengladningen er innlemmet i en skruelinjeformet kveil (223), som er innleiret i et låseelement i form av en hylse (fig. 4).