NO163580B - Koblingsorgan. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en undervannskontroll- eller styrekobling, særlig en kobling hvor en pakning tjener til å skape en fluidumtett sammenføyning mellom to rørledninger. Nærmere bestemt blir en slik sammenføyning satt i verk ved

at undervannskoblingens to elementer bringes i inngrep med hverandre. De sammenføyde ledningene tjener til overføring av hydraulisk fluidum.

Mange arbeidsoperasjoner under vann, særlig utforsking

av oljefelter og produksjon av olje, utføres mens en del av utstyret er anbrakt i hvert fall halvpermanent på havbunnen. Typisk for et slikt' utstyr er at det er av et slag som

krever lite eller intet kontinuerlig vedlikehold, at det er forholdsvis vanskelig å koble sammen og å demontere fra undetvannsbrønnhodeforbindelse, og at det er i stand til å

stå imot det meget barske undervannsmi1jøet over lengre tid.

Utstyrets funksjon blir styrt fra havflata ved hjelp av manøver- eller styreledere, som strekker seg fra et sted over havflata ned til undervanns-utstyret. Når det olir brukt slike styreledere under selve boringsfasen, kan det oppstå krisesituasjoner som krever umiddelbar frakobling av styrelederne for senere tilkobling igjen. For dette formålet er det konstruert koblinger som letter frakoblingen av styrelederne og den fornyede tilkoblingen av disse til undervannsutstyret. Ettersom det vanligvis har vist seg fordelaktig å benytte hydraulisk styrt undervanns-utstyr, må de koblingene som brukes i denne forbindelse være utformet til å kunne opprette en tetning mellom ledningene, som strekker seg fra koblingens undervanns-del til undervannsutstyret som skal påvirkes.

Under en slik frakoblingsoperasjon i forbindelse med en nødsituasjon kan det hende at tiden blir for knapp til å

få redusert fluidumtrykket inne i ledningen. Når ledningen således står under trykk, kan frakoblingen gi opphav til at pakningselementet går tapt eller forskyver seg. Har dette skjedd, må koblingens avtakbare del vanligvis trekkes opp til overflata for å erstatte eventuelle pakninger som måtte ha gått tapt.

Pakningene som benyttes ved sammenføyning av de hydrauliske rørledningene mellom koblingselementene utgjør viktige komponenter i koblingskonstruksjonen. En utilfredsstillende pakning kan resultere i at undervanns-utstyrets tilsvarende utløser- eller styremekanisme blir satt ut av funksjon, samt nødvendiggjøre reparasjon av pakningen før arbeidet under vann kan fortsettes. Dersom pakningen er anbrakt i den gjenerverbare delen av koblingen, kan denne trekkes opp til overflata for reparasjon, men ved arbeider på store havdyp er en slik opphaling med etterfølgende nedfiring av koblingen en kostbar og tidkrevende prosess.

En type pakninger som blir brukt i denne sammenheng består av en enkel O-ring, som er utformet for å passes inn i et 'konsentrisk spor rundt den hydrauliske ledningens sammenføyningsende. Når koblingen er gjort virksom, er O-ringen trykket sammen mellom koblingselementene og danner en fluidumtett pakning mellom korresponderende ledninger. Slike enkle O-ringer viste seg imidlertid tilbøyelige til å bli blåst ut under inn- og utkoblingen av koblingen på grunn av differensialtrykk mellom ledningene og undervannsmiljøet.

Et pakningsorgan av et annet slag er illustrert i U.S. patentskrift nr. 3.701.549 (Koomey m.fl.), som vedrører en sylindrisk formet elastisk pakning. Denne blir holdt på plass i en utsparing i koblingselementet ved hjelp av et avtakbart holder- eller låseorgan, som er skrudd inn i koblingselementet. Denne pakningen hindres fra å bli blåst ut ved hjelp av låseorganet, som sanger for å trykke den eleastiske pakningen inn i utsparingen, samtidig som det samvirker med en metallring som også har til oppgave å utelukke slik utblåsing. Uten metallringen vil en slik anordning gi pakningen anledning til å utvide og forskyve seg når det oppstår høye trykk, utskifting av pakningen krever utskruing av låseorganet, erstatning av pakningselementet med et nytt og innskruing av låseorganet igjen. Et spor med jevn diameter er anbrakt for mottak av pakningselementet. Et slikt spor finnes også ved pakningsorganet vist i US 4.158.461, men her har sporet en diameter som avtar med dybden.

Ifølge oppfinnelsen har en kommet fram til en undervannskobling med en anordning for tetting av hydrauliske kontroll- og styreledninger mellom koblingens to elementer.

Pakningen består av to deler, nemlig en ytre pakning, som er framstilt av et elastisk materiale, som ligger an mot de to sammenkoblede elementene av koblingen, og en indre fjærring som er anbrakt i en kanal som er utformet i pakningens innerflate. Fjærringen er også framstilt av et elastisk materiale og sørger for å motvirke aksial sammentrykking av pakningsleppene eller -flensene på den ene eller andre siden av kanalen når koblingselementene er i inngrep slik at pakningen eller tetningen forenergiseres. Pakningens ytterflate er utformet slik at den passer trangt inn i et parti av et ringformet spor i ett av koblingselementene samt blir holdt på plass av samme.

Det finnes også en ventilasjonsåpning eller -kanal som virker til å avlate utilsiktet trykkoppbygging som kan finne sted nedenfor pakningen. En slik oppbygning av trykk kunne gi opphav til forskyvning av pakningsaggregatet bort fra holdersporet under en frakoblingsoperasjon under trykk.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen samt fordeler med denne vil gå fram av etterfølgende beskrivelse av utførelsesformer som blir foretrukket for nærværende, under henvisning til vedføyde tegninger, der

fig. r viser et sideriss av koblingen, delvis i snitt,

og hvor koblingen er vist i ikke-innkoblet stilling,

fig. 2 viser et sideriss av den sammenføyde koblingen,

fig. 3 viser et detaljert tverrsnittriss av den foretrukne utførelsesformen ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser et planriss av holdersporet ifølge den foretrukne utførelsesformen i overensstemmelse med oppfinnelsen, og

fig. 5 viser en alternativ utførelsesform av oppf innelsen.

Under henvisning til tegningene, er det i fig. 1 vist

et hetteelement 10, som inngår i undervanns-koblingen. Dette er opphengt i en løftekabel 12 over koblingens hodeelement 14. Hodeelementet er festet til undervannsutstyret som skal påvirkes fra overflatefartøyet. Oppretting av hode- og hetteelementet sikres ved hjelp av en opprettingsanordning, såsom en kant 16 og en utsparing 18. Ledninger 20, som fører hydraulisk fluidum mellom de hydrauliske regulatorene 22 på . koblingens hetteelement eller på overflata og undervanns-utstyret 23, som skal påvirkes, er også vist. De nødvendige<* >ledninger vil bli føyd sammen når koblingselementene bringes i inngrep samt tettet ved hjelp av pakningen 24, som er anbrakt ved hette-elementledriingens sammenføyningsende. Pakningen blir holdt på plass i et ringformet spor 26 som er utformet i hetteelementets gods.

Fig. 2 viser koblingen i montert stand, hvor kanten 16

er brakt i korrekt inngrep med utsparingen 18, idet de tilsvarende ledninger er føyd sammen under tetting.

Kontroll, styring og påvirkning av undervanns-utstyret kan

nå fortsette ved hjelp av den hydrauliske forbindelse som er opprette.t gjennom de sammenføyde ledningene 20 i den sammensatte koblingen.

Fig. 3 viser et detaljert tverrsnittriss av de sammenføyde ledningene 20 og pakningen ifølge oppfinnelsen. Det ringformede sporet er vist i form av et svalehalespor

som er utformet i ett av koblingselementenes gods. Pakningen 28 er utformet til å passe inn i svalehalesporet og har en

kanal 44 som holder fjærringen 32 på plass. Under inngrepsoperasjonen presses de to koblingselementene mot hverandre, og dette resulterer i sammentrykking av pakningsleppene eller -flensene 30, 31 mellom de to elementenes legemer og fjærringen 32, slik at det dannes en ringformet fluidumtett pakning mellom de to ledningene.

Når det hydrauliske fluidet inne i de sammenføyde ledningene står under et trykk som overskrider undervanns-miljøets, vil fluidumtrykket påvirke pakningen for ytterligere å presse hver av pakningsflensene 30, 31 mot dens tilhørende element, slik at den fluidumtette pakningen ytterligere forbedres.

Låsesporet i koblingselementet har som vist en diameter som tiltar med dybden under overflata 35 på elementet. Koblingselementet danner således en indre skulder 34 med stort sett samme radius som ledningen, en ytre skulder 36 med en større radius ved koblingens overflate 35 og en indre utsparing 38 med enda større radius. Radien for henholdsvis utsparingene og den ytre skulderen blir valgt for å holde pakningen på plass, men tillater allikevel at pakningen lett fjernes og erstattes. De eksakte dimensjonene vil være avhengig av pakningens deformerbarhet, størrelsen på de ledninger som skal føyes sammen og ledningens strømningskrav.

Flata på låsesporet mellom den indre skulderen 34 og den ytre utsparingen 38 er fortrinnsvis flat for å lette framstillingen. Når pakningen er plassert i låsesporet, vil det således være flatt og krever ikke noen særskilt dreinings-orientering. En slik utforming vil resultere i en ujevn sammentrykking av pakningen når flata 35 på hetteelementet har krum form som vist i fig. 1, men erfaringer med den foretrukne utførelsesformen har vist at denne ujevne sammentrykkingen ikke har noen skadelig innvirkning på gjennomføringen av oppfinnelsen, mens den medførte forenkling av framstillingen og utskiftningen representerer en betydelig fordel.

Utblåsing av pakninger ved bruk av undervanns-koblinger finner sted når det eksisterer hydraulisk trykk bak pakningen på en slik måte at pakningen blir presset ut av dens korrekte posisjon. Oppfinnelsen utelukker at denne tilstand oppstår gjennom hydraulisk tetting av ledningen ved pakningsflensene 30, 31, med like stor diameter, slik som angitt i fig. 3. Det hydrauliske trykket som er tilstede rundt det øvrige av pakningens omkrets holder seg på det omgivende hydrauliske undervannstrykk, noe som resulterer i en utbalansert trykkfordeling over pakningen i aksial retningen.

Det høyere innvendige ledningstrykket utøver også en radial kraft på pakningen som virker til å sikre at pakningen blir holdt enda fastere i den indre utsparingen, noe som bidrar til å øke pakningens motstandsdyktighet mot å bli blåst ut.

I fig. 3 er det også vist en kanal 42 i koblingselementet for å ventilere hulrommet 43 nedenfor pakningen mot omgivelsene. Dette trekk vil vise seg nyttig dersom det skulle utvikle seg en trykk-lekkasje mellom den nedre pakningsflensen 31 og den indre skulderen 34. Dersom det da skulle forekomme en feilaktig tetning mellom pakningen og den ytre skulderen, kan høyere innvendig trykk i ledningen, uten nevnte ventilasjonsmulighet,, forskyve pakningen fra låsesporet under frakoblingen av koblingselementene. Ved å benytte denne ventilasjonskanalen 42 hindres oppbygningen av trykk under pakningen, slik at utblåsning av denne unngås. Ventilasjonskanalen kan også i sin helhet være utformet innenfor pakningen som vist i fig.

5 eller mellom pakningen og koblingselementet.

Fig. 5 viser også en utførelsesform av oppfinnelsen, hvor den ytre pakningsflensen 30 har en større diameter enn den indre pakningsflensen 31. Den resulterende trykkfordelingen forårsaker en manglende balanse mellom de krefter som virker på pakningen i aksialretningen, og denne ulikevekt sørger for at pakningen blir holdt enda sikrere fast i utsparingen. Kanalens 44 bunn har en diameter som er minst like så stor som den ytre pakningsflensens diameter, i den hensikt å sikre korrekt sammentrykking av paknings-

flensene når koblingen er satt sammen.

Elementene ifølge oppfinnelsen i fig. 5 er angitt ved en 500-talls henvisningsbetegnelser. hvor de to siste siffer svarer til de tilsvarende elementet i fig. 1, 2, 3 og 4.

Pakningen ifølge oppfinnelsen kan lett skiftes ut. Det kan fjernes fra låsesporet ved å føre et smalt instrument inn i svalehalesporet bak pakningen, slik at den deformeres på en passende måte. Ettersom dette instrumentet ikke vil bli satt inn nær pakningsflensene eller de flatene på koblingselementene som er i kontakt med pakningsflensene, reduseres muligheten for å skade disse flatene under utskiftningsoperasjonen, slik at behovet for kostbar og tidkrevende ny overflatebehandling av skadete flater på koblingselementene elimineres. Innsetting av erstatnings-pakning utføres ved å deformere pakningen slik at det kan passes inn i låsesporet.

Dette trekk representerer en betydelig fordel sammenliknet med kjent teknikk, hvor det kreves brukt et særskilt låseelement som må frigjøres fra koblingselementet før en kan ta fatt på utskiftningen av den elastiske pakningen. Se eksempelvis U.S. patentskrift nr. 3.701.549 (Koomey m.fl.), som også illustrerer bruk av et forsterkningsorgan i forbindelse med den elastiske pakningen, i den hensikt å hindre deformering av pakningen under demonteringen av koblingen under trykk, for derved å unngå utblåsing av pakningen. I tilknytning blir det ikke benyttet noe borttakbart holder- eller låseelement for å holde den elastiske pakningen på plass, idet det heller ikke er behov for noe forsterkningsorgan for å motvirke utblåsing av pakningen under frakoblings- eller

demonter ingsoperas j onen.

Det turde være lett å innse at pakningemne og låsesporene kan være anbrakt enten i hetteelementet eller i hodeelementet. Ettersom det er lettest å gjennomføre utskiftningen av pakningsene ved vannflata, blir det imidlertid foretrukket å plassere pakningene i det koblingselementet som vanligvis blir hevet til vannflata. Ved den foretrukne utførelsen er det hetteelementet som er betegnet på å bli heist opp. Som vist er det derfor dette som bærer pakningene.

Basert på den foregående detaljbeskrivelse av de foretrukne utførelsesformene turde det ha gått klart fram at oppfinnelsen er velegnet når det gjelder å opprette en fluidumtett pakning mellom korresponderende ledninger i en undervannskobling. Ytterligere fordeler med oppfinnelsen består i at pakningen er lett å skifte ut samt at den er motstandsdyktig mot utblåsing under frakobling. Oppfinnelsen medfører derfor en reduksjon av den tid og de penger som brukes på vedlikehold av undervanns-koblinger samt en reduksjon av vanskelighetsgraden ved pakningsskifte i slike kobl inger.

Claims (4)

1. Hydraulisk undervanns-kontrollkobling som omfatter: et hetteelement (10); et hodeelement (14), idet hetteelementet (10) og hodeelementet (14) kan bringes i inngrep med hverandre; et organ (16,18) som retter hetteelementet (10) og hodeelementet (14) inn i forhold til hverandre under inngrepsoperas jonen; et antall ledninger (20) i hetteelementet (10) og hodeelementet (14), idet hver hetteelement-ledning (20) er tilpasset for sammenføyning med en tilsvarende hodeelement-ledning (20), for derved å opprette fluidumforbindelse når hodeelementet (10) og hetteelementet (14) er i inngrep; en pakning (24) som strekker seg rundt hver av hette-ledningenes (20) sammenføyningsender, for derved å danne en fluidumtett pakning mellom de sammenføyde ledningene; hvilket hetteelement (10) dessuten er forsynt med et ringformet spor (26), som strekker seg rundt sammenføynings-enden av hette-ledningen, karakterisert ved at sporet (26) oppviser tiltagende diameter ved økende dybde innenfor hetteelementets sammenføyningsflate, og at pakningsaggregat (24) omfatter et elastisk pakningselement (28) som er utformet til å passe trangt inn i ihvertfall endel av det ringformede sporet (26) med tiltagende diameter, for å holdes fast av dette, og som omfatter en indre pakningsflens (31) som tjener til å danne en ringfomret tetning omkring hetteelement-ledningens (20) sammenføyningsende og som har en første diameter, samt en ytre pakningsflens (30) som tjener til å danne en ringformet tetning rundt hodeelement-ledningens (20) sammenføyningsende når hette-(10) og hodeelementet (14) er i inngrep og som har en annen diameter, som er minst like stor som nevnte første diameter, idet pakningselementet (28), mellom den indre og ytre pakningsflensen (31,30), dessuten er forsynt med et ringformet kanal (44), som ved bunnen har en diameter som er minst like så stor som nevnte annen diameter, og en elastisk ring (32) med stort sett sirkulært tverrsnitt, som er anbrakt i kanalen (44) og blir holdt fast i denne, for å presse den indre pakningsflensen (31) aksialt mot hetteelementet (10) og den ytre pakningsflensen (30) mot hodeelementet (14) når elementene (10,14) er i inngrep.

2. Kontrollkopling i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at sporet (26) er svalehaleformet.

3. Kontrollkobling i samsvar med patentkrav 1-2, karakterisert ved at pakningen (28) og hetteelementet (10) avgrenser et hulrom (543) nedenfor pakningen (28), og at pakningen (24) er anordnet med en ventilasjonskanal (542) for å opprette fluidumforbindelse mellom hulrommet (543) og undervannsmiljøet.

4. Kontrollkobling i samsvar med patentkrav 1-2, karakterisert ved at pakningen (28) og hetteelementet (10) avgrenser et hulrom (43) nedenfor pakningen (28), og at hetteelementet (28) er anordnet med en ventilasjonskanal (42) for å opprette fluidumforbindelse mellom hulrommet (43) og undervannsmi1jøet.