NO156342B - Fleksibelt skjoeteelement for aa forbinde to undervanns-roer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et fleksibelt skjøteelement for å forbinde to undervanns-rør, særlig rør som er forsatt i forhold til hverandre eller som danner en vinkel med hverandre, omfattende metallringer som griper inn i hverandre og omfatter sperreelementer som hindrer at ringene løsner fra hverandre og hindrer bøyning av skjøteelementet utover en bestemt grense, idet det er anordnet tetningselementer som danner tetning mellom det indre rom i skjøteelementet og utsiden av dette.

Det stadig økende behov for legging av undervanns rør for olje- og gassledninger på stadig økende dyp og på bunnområder som kan være meget ujevne gjør det meget ønskelig å komme frem! til et fleksibelt skjøteelement som medfører at rør-ledningene ikke blir stive, slik at rør som ikke ligger på linje med hverandre og/eller danner en vinkel med hverandre kan skjøtes sammen uten utøvelse av krefter, og slik at ujevnheter på sjøbunnen ikke har noen betydning.

Det er kjent forskjellige typer fleksible skjøteelementer,

av hvilke en omfatter to rørformede metallhylser som skjøtes sammen på en tett måte ved hjelp av sfæriske koblingsdeler, dvs. en kobling dannet av en innvendig og en utvendig metallkule, med tetning mellom kulene. På denne måte kan de to hylser innstilles i vinkel med hverandre ved å dreie de to kuler i forhold til hverandre, dvs. ved at kuleflatene glir langs den innsatte tetning. En slik kobling er solid, fordi den er fremstilt utelukkende av metall, men den medfører alvorlige tetningsproblemer når den anvendes på store dyp, dvs. i meget korrosive omgivelser i sjøvannet, og i nærvær av potensielt abrasive elementer, slik som avleiringer og sand. Tetningen, som består av et ringformet bånd av liten bredde, utsettes for en kontinuerlig nedbrytning på grunn av korrosjon og på grunn av kontinuerlig relativ bevegelse mellom de sfæriske flater på koblingsdelene, forårsaket av strømninger i vannet, slik at koblingen uunngåelig mister meget av sin tetningsevne, hvorved koblingen blir lite effektiv.

En annen kjent type fleksibel kobling utgjøres hovedsakelig av et rør som er av plast og således er fleksibelt, og er forsterket på en komplisert måte ved bruk av spiralviklede metalltråder eller plater.

Denne annen type kobling medfører at det unngås de ulemper

som er nevnt i forbindelse med den førstnevnte type, ved at deformbarheten ikke skjer mellom sfæriske koblingsdeler, men fordeles over hele rørpartiet, og det trengs ikke noen tetning som kan ødelegges. Imidlertid oppviser også denne annen type kobling alvorlige ulemper på grunn av bruken av plast, som har den ulempe at i løpet av lengre tid kan tetningsevnen mot det fluid som transporteres og strukturen i materialet forandre seg betydelig.

Fra US-PS 3189372 er kjent et fleksibelt skjøteelement for undervanns-rør, bestående av rdnger som hver har et parti med øket diameter i forhold til ringen forøvrig, slik at ringene er ført delvis inn i hverandre, med tetningsanord-ninger anbrakt inne i ringene. For å holde ringene sammen er det anordnet indre fremspring i form av segmenter, som føres aksialt forbi hverandre, hvoretter ringene dreies innbyrdes slik at fremspringene kommer i sperrestilling. Skjøte-elementet er beregnet for vertikal montering, dvs. at ringene danner en stabel, og egner seg ikke for en liggende rørledning. Bøyeevnen er sterkt begrenset på grunn av de sperrende fremspring. Det må dessuten benyttes elastiske tetningsringer som ikke vil være tilstrekkelig holdbare over lengere tid i vann.

Fra US-PS 3135295 er det kjent en fleksibel skjøteanordning for undervanns-rør, i form av en belg som er omgitt av støtte-ringer i sine riller. Belgen utgjør det eneste element som forbinder rørene, og belgen vil ikke kunne motstå høye hydrostatiske trykk samtidig med at den er tilstrekkelig fleksibel.

US-PS 3908703 viser en rørkonstruksjon med et indre rør av elåstomer eller plast, omgitt av ringer som griper sperrende inn i hverandre, idet de radialt ytre ringer har spor som ringflenser på de radialt indre ringer griper inn i. Ringene ligger ubeskyttet, og sand og andre forurensninger kan trenge inn mellom ringene. Dette kan bevirke nedsatt bøyelighet for røret og slitasje på ringene.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er, for et skjøte-element som angitt innledningsvis, å unngå de ulemper som er knyttet til de kjente skjøteelementer og å oppnå et skjøte-element som utelukkende består av metalldeler og opprettholder tetning over lang tids bruk samt motstår høye hydrostatiske trykk, uten å utsettes for slitasje på grunn av forurensninger i form av sand og lignende.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette med et skjøteelement som angitt i de etterfølgende patentkrav.

Skjøteelementet i henhold til oppfinnelsen omfatter således

en kombinasjon av en indre støtteringanordning dannet av henholdsvis en gruppe indre, lukkede stålringer og en gruppe ytre, segment-oppdelte stålringer, samt av en metallbelg som omgir og beskytter støtteringanordningen og dessuten binder sammen metallhylser som kan festes til endene av to rør som skal forbindes med hverandre, idet belgen har stålringer i sine ytre riller.

Belgen gir tetning omkring støttering-anordningen og hindrer forurensning av denne, og stålringene i belgens ytre riller gjør at belgen motstår høye indre overtrykk. Støttering-anordningen gir skjøteelementet styrke i aksial retning og gjør .skjøteelementet motstandsdyktig mot ytre, hydrostatiske trykk.

Fordi det ikke er noen pakninger som kan nedbrytes, og skjøte-elementet er fremstilt utelukkende av metall, er det meget robust og pålitelig og har lang brukstid. Dessuten er det i stand til effektivt å motstå også store trykkforskjeller, uansett retning, mellom det indre og det ytre. Skjøteelementet er meget deformerbart i alle retninger. Dette er oppnådd hovedsakelig på grunn av at ringene som danner støtteringan-ordningen kan bevege seg i forhold til hverandre en lengde som tilsvarer den aksiale klaring i inngrepet mellom nabo-ringene og på grunn av bøyeligheten til benene som griper forbi hverandre. Når imidlertid skjøteelementet er dannet av flere ringer, vil summen av et stort antall små innbyrdes bevegelser og dreininger av de enkelte ringer medføre at skjøteelementet blir meget deformerbart, hvilket gjør det mulig på en enkel måte å skjøte sammen endene av rør som også er betydelig sideforskjøvet eller danner en vinkel med hverandre. For ytterligere å øke deformasjonsevnen til skjøte-elementet er det i henhold til den utførelsesform av oppfinnelsen , mellom benene til de ytre stålringer og benene til de indre stålringer som står i inngrep med hverandre, henholdsvis med sporene i metallhylsene anordnet aksialt bølgede ringfjærer som trykker mot benene. På denne måte er det mulig å holde profilbenene i avstand fra hverandre, med en lengde som tilsvarer summen av aksial bølgehøyde og tykkelse til fjæren, idet lengden kan avta under bruk, ved strekking eller bøyning, inntil avstanden tilsvarer tykkelsen av fjæren, fordi når fjæren komprimeres vil de aksiale bølger rettes ut, inntil det mellom profilbenene og flensen oppstår aksiale gap som tilsvarer bølgehøyden for fjæren.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til de vedføyde tegninger, som viser en foretrukket utførelses-form av et skjøteelement i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser to undervanns—rør, sett fra siden, sammenkoblet ved hjelp av et fleksibelt skjøteelement i henhold til oppfinnelsen, sett i lengdesnitt.

Figur 2 viser i forstørret målestokk et lengdesnitt gjennom

en ende av skjøteelementet, i området AA-BB i figur 1.

Figur 3 viser skjøteelementet deformert og montert mellom to rør som ikke er innrettet etter hverandre. Figur 4 viser skjøteelementet deformert og montert mellom to rør som danner en vinkel med hverandre.

Figurene viser to undervanns rør 1 og 2 som er lagt på

stort dyp og med hvilken som helst orientering, idet rørene er sammenkoblet ved hjelp av et fleksibelt skjøteelement 3

i henhold til oppfinnelsen. Skjøteelementet 3 omfatter to rørformede metallhylser 4 og 5 som er festet til den frie ende av hvert sitt rør 1 og 2, ved hjelp av en sveis 6 (som vist i figurene) eller ved hjelp av andre kjente midler, og metallhylsene er sammenkoblet ved hjelp av en belg 8.

Belgen 8 av metall er utvendig forsterket av en rekke lukkede stålringer 11, som er anbrakt utenpå belgen ved fremstillingen av denne, i stillinger som tilsvarer de utvendige spor, mens det inne i belgen 8 er en indre forsterkning som omfatter en aksial rekke lukkede stålringer 12 med U-tverrsnitt, hvilke er anordnet side ved side og er sammenkoblet i en rekke og til hylsene 4 og 5 ved hjelp av en annen rekke stålringer 13i ( i=l,2,3...), med U-tverrsnitt, og profilbenene 13'og 13" av disse ringer (se særlig figur 2) er ført inn i profilet til ringene 12, idet den første og siste ring av den ytre rekke ringer med U-tverrsnitt har sine profilben 13'og 13" ført inn i omkretsspor 14 og 15 anordnet på hver av hylsene 4 og 5.

Det vil fremgå at for montering av ringene må ringene 13i med U-tverrsnitt være segment-oppdelt dvs., delt minst to deler ved aksiale skillelinjer 16i (se figur 2)•

Mellom hvert profilben 13'og 13" på ringene 13i med U-tverrsnitt og hvert profilben 12'og 12" på ringene 12 med U-tverr-

snitt samt hver flens 14 som avgrenser omkretssporene 14 på

hylsene 4 og 5, er montert en aksialt bølget, ringfjær 17,.

som ved elastisk sammentrykning av bølgene mot henholdsvis flensene og profilbenene holder disse i en innbyrdes avstand H (se figur 2), og gjør det mulig for henholdsvis flensene

og profilbenene å bevege seg i forhold til hverandre, en lengde som tilsvarer H-s, der s er tykkelsen av fjæren, når bølgene rettes ut ved at fjærene trykkes sammen i aksial retning, og skjøteelementet blir derved meget deformerbart og egnet for sammenskjøting av endene til undervanns-rør, selv om disse er betydelig innbyrdes forskjøvet, (se figur 3), eller danner en vinkel med hverandre (se figur 4).

Claims (2)

1. Fleksibelt skjøteelement for å forbinde to undervanns-rør, særlig rør som er forsatt i forhold til hverandre eller som danner en vinkel med hverandre, omfattende metallringer som griper inn i hverandre og omfatter sperreelementer som hindrer at ringene løsner fra hverandre og hindrer bøyning av skjøte-elementet utover en bestemt grense, idet det er anordet tetningselementer som danner tetning mellom det indre rom i skjøteelementet og utsiden av dette, karakterisert ved at det oppviser en indre støtteringsanordning, dannet av en gruppe innbyrdes innrettede, lukkede indre stålringer (12) med radialt utover åpent U-tverrsnitt, liggende side mot side og suksessivt forbundet med hverandre ved hjelp av en gruppe av segment-oppdelte, ytre stålringer (13) med radialt innover, åpent U-tverrsnitt, idet benene (13', 13") til de ytre stålringer griper inn i to indre nabo-stålringer (12), idet de'aksialt ytre ben til den første og siste stålring i gruppen av de segment-oppdelte stålringer (13) griper inn i et rundtgående spor (14,15) i metallhylser (4,5) beregnet til å festes til endene av rørene som skal forbindes, hvilke metallhylser (4,5) er forbundet med hverandre ved hjelp av en metallbelg (8) som dekker støtterings-anordningen og som er festet til metallhylsene (4,5) ved hjelp av klemringer (9,10) av metall, og at stålringer (11) er anordnet i rillene i belgen (8).

2. Skjøteelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at det mellom benene (13', 13") til de ytre stålringer (13) og benene (12', 12") til de indre stålringer (12) som står i inngrep med hverandre, henholdsvis med spolene (14,15) i metallhylsene (4,5), er anordnet aksialt bølgede ringfjærer (17) som trykker mot benene.