NO168906B - Gripe- og loefteklemme for roer og sylindriske gjenstander med store dimensjoner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en gripe- og løfteklemme for rør og sylindriske gjenstander med store dimensjoner som angitt i innledningen til patentkrav 1.

I mange tilfeller foreligger det et behov for griping og løfting av rør og sylindriske gjenstander med aksene vertikale, for transport av slike tunge gjenstander og plassering på ønsket sted.

Et eksempel på en slik operasjon er ved tilveiebringelse av brønner, hvor et antall borerør skal plasseres, eller pelefundamentering og lignende, eksempelvis i forbindelse med marine plattformer for utvinnelse av hydrokarboner.

I alle slike tilfeller er det et behov for å kunne gripe den sylindriske gjenstand på en pålitelig måte. Slik pålitelig griping krever en klemming av gjenstanden med stor kraft, med fastholding og bæring av gjenstanden under utnyttelse av friksjonskrefter. Det benyttes derfor en klemme eller en kjoks forsynt med midler som kan gi en slik klemkraft og som for sin egen del kan løftes og transporteres i samsvar med de krav og behov som foreligger.

Særlig når det gjelder marine plattformer foreligger det et behov for å kunne plassere fundamentpeler eller rør med større lengder. I denne forbindelse må ofte flere rørlengder settes sammen, fordi selv lange rør ikke er lange nok til å gi en enhetlig pel. Rørene må altså settes sammen. Dette skjer på stedet ved sammensveising eller annen skjøting. Dette er komplekse arbeidsoperasjoner og skjøtene vil heller ikke alltid være perfekte.

Som løsning på dette problem har man på land bygget opp peler med ønsket lengde, sammensatt av flere rørlengder. Sammen-skjøtingen skjer også her ved hjelp av sveising eller andre egnede midler. Deretter transporteres slik ferdig fremstilte peler til plattformen og settes på plass der.

En slik metode krever imidlertid gripeanordninger som er i stand til å kunne heve og bære rørformede gjenstander som har ekstremt store dimensjoner og vekter. Dette gir meget store mekaniske belastninger i selve løfteutstyret. De rørformede gjenstander kan dessuten ha geometriske uregelmessigheter. Således kan de være ovale eller ha andre irregulariteter, som gjør at gripingen blir vanskeliggjort.

De foreligger derfor et behov for en gripeklemme som skal kunne gi den ønskede klemkraft uten at det er nødvendig med sterkt energikrevende utstyr, skal kunne virke raskt under griping og frigjøring av røret eller den sylindriske gjenstand, og samtidig skal være robust, med arbeidselementene plassert i beskyttede stillinger, klar for griping og løfting av sylindriske gjenstander, selv når disse er store, samtidig som gjenstandene også skal kunne bæres og fråsettes på en sikker måte.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en gripe- og løfte-klemme for rør og sylindriske gjenstander, særlig med store dimensjoner, innbefattende et sylindrisk legeme, hvilket legeme på sin innside bærer flere kjevebakker som er glidbare i en aksial retning i føringer i legemet, hvilke føringer skrår konvergerende nedover, hvilke kjever med forbindelsesstenger er tilknyttet en aksialt bevegelig felles ring som bæres av styrbare arbeidselementer beregnet til å bringe ringen fra en løftet stilling og til en senket stilling, hvorved kjevebakkenes glidebevegelse på de skrå føringer i legemets aksiale retning bestemmes ved hjelp av forbindelsesstengene hvorved kjevebakkene beveges mellom en løftet, utspredt stilling og en senket, mer tett i forhold til hverandre plassert stilling, i hvilken sistnevnte stilling kjevebakkene vil få kontakt med og klemme mot ytterflaten på røret eller den sylindriske gjenstand som skal løftes, idet skråvinkelen for føringene er slik at friksjonen mellom kjevebakkene og røret vil gi fastholding og klemming av røret i klemmen, kjennetegnet ved at den aksialt bevegelige, felles ring består av flere innbyrdes uavhengige segmenter, idet hvert ringsegment er tilknyttet minst ett av de nevnte arbeidselementer og minst en kjevebakke, hvorved gripebevegelsene til arbeidselementene og kjevebakkene er innbyrdes uavhengige og kan gjøres ulike.

Ifølge en utførelsesform av klemmen ifølge oppfinnelsen er den aksialt bevegelige felles ring plassert på innsiden av det ringformede legeme og bærer forbindelsesstengene til kjevebakkene, idet de styrbare arbeidselementer er plassert mellom forbindelsesstengene på innsiden av det ringformede legeme, i en stilling hvor de vil være beskyttet mot støt og lignende.

Ved en slik utførelsesform vil det mellom kjevebakkene og de styrbare arbeidselementer forefinnes radielle sentreringsplater for det rør eller den sylindriske gjenstand som skal løftes.

I en alternativ utførelsesform av klemmen ifølge oppfinnelsen er den aksialt bevegelige ring plasert på utsiden av det ringformede legeme. De styrbare arbeidselementer er direkte knyttet til og plassert langs ytteromkretsen til det ringformede legeme. Flere braketter vender innover fra den bevegelige ring og går gjennom vertikale spor i det ringformede legemes sylindriske vegg. Forbindelsesstengene er tilknyttet disse braketter og til kjevebakkene på innsiden av det ringformde legeme.

De styrbare arbeidselementer kan fordelaktig være i form av dobbeltvirkende, fluidumbetjente arbeidssylindre.

Kjevebakkenes flater som får kontakt med overflaten til røret eller den sylindriske gjenstand som skal løftes, er fordelaktig forsynt med gripeknaster beregnet for øking av frik-sj onen.

Gripeknastene kan fordelaktig være anordnet i en eller flere vertikale rader i underskårne fatninger i kjevebakkenes gripeflater og på den måte overføre lasten til kjevebakkene. Gripeknastene i en rad kan fordelaktig være samlet i en eller flere grupper i underskårne fatninger, adskilt fra hverandre med tverrstenger som er festet til kjevebakken og er beregnet for holding av en vertikalt belastning som overføres fra gripeknastene.

Tverrstengene sitter i tverrgående utsparinger i kjevebakkens gripeflate, idet utformingen er slik at utsparingene kan oppta de krefter som overføres via tverrstengene. Tverrstengene kan være låst i utsparingene ved hjelp av løsgjør-bare midler, såsom skruer eller lignende.

De deler av kjevebakkene som utsettes for slitasje er utformet som separate komponenter, tilknyttet de andre deler av konstruksjonen ved hjelp av stive, men løsgjørbare låsemidler, eksempelvis skruer eller lignende.

De deler av kjevebakkene som utsettes for slitasje er blant annet kjevebakkenes glideflater mot de skrå føringer, glideelementer som låser kjevebakkene i føringene, gripeknastene og de tilhørende tverrstenger.

Kjevene kan fordelaktig være utformet todelt, dvs.bestå av to deler som er løsgjørbart forbundne med hverandre, idet den ene del kan gli i tilhørende føring mens den andre del vender mot den sylindriske gjenstand som skal bæres og er forsynt med gripeknastene. Mellom de to deler kan det eventuelt settes inn kalibrerte avstandsstykker slik at man derved kan variere og justere kjevebakkenes effektive gripediameter.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom en løfteklemme ifølge oppfinnelsen, i samsvar med planet I-l i

fig. 2,

fig. 2 viser et halvsnitt i planet II-II i fig. 1,

fig. 3 viser en detalj i samsvar med planet III-III i

fig. 2,

fig. 4 viser en forstørret detalj av klemmen i fig. 1, fig. 5 viser et snitt etter planet V-V i fig. 4,

fig. 6 viser en kjevebakke ifølge oppfinnelsen i en annen utførelsesform, i et aksialsnitt ifølge

planet VI-VI i fig. 7,

fig. 7 viser halsnittet i planet VII-VII i fig. 6,

fig. 8 viser kjeven ifølge oppfinnelsen i større

målestokk og sett fra siden,

fig. 9 viser kjevebakkene i fig. 8 sett fra gripesiden, fig. 10 viser snittet ifølge planet X-X i fig. 8, og fig. 11 viser kjevebakkene i fig. 8, forsynt med et

avstandselement.

Som vist i fig. 1-3 består klemmen ifølge oppfinnelsen i hovedsaken av et sylindrisk legeme 1, forsynt med nedre og øvre flenser 2,3 og med forsterkningsflenser 4. På innsiden av legemet er det flere radielle sentreringsplater 5 og flere skrå føringer 6 hvor klemkjevebakker 7 er plassert.

Legemet 1 har på utsiden løfteører 8 hvormed klemmen kan tilknyttes løfteutstyr for løfting av det rør som gripes av klemmen.

Kjevebakkene 7 er ved hjelp av forbindelsesstenger 9 tilknyttet en felles ring 10 som kan bevege seg i aksialret-ningen. Flere arbeidssylindre 11 er med sine stempelstenger tilknyttet denne ring. Arbeidssylinderne avstøtter seg i den andre enden mot bunnflensen 2 på legemet 1.

Som vist i fig. 2 er arbeidssylinderne 11 på fordelaktig måte plassert mellom kjevebakkene 7, og sentreringsplatene 5 er også vekselvist plassert mellom kjevebakkene.

Et slikt arrangement gjør det mulig for arbeidssylinderne 11 å ligge beskyttet mot støtpåvirkninger utenfra, samtidig som kjevebakkene 7 og platene 5 beskytter arbeidssylinderne mot skadelig kontakt med røret eller den sylindriske gjenstand som er plassert inne i klemmen og skal løftes ved hjelp av denne.

Av detaljutsnittet i fig. 4 ser man at ringen 10 er forsynt med glidesko 12 som kan gli på faste føringer 13 i ringlegemet 1.

Ringen 10 bærer braketter 14 for tilknytting av forbindelsesstengene 9. Forbindelsestengene er leddforbundne med de respektive kjevebakker 7.

De skrå føringer 6, se fig. 4 og 5, er forsynt med sidestyr-inger 15 som opptar kjevebakkens 7 glideparti 16 mellom seg.

Glidedelen 16 er i dette eksempelet utført som et separat legeme som ved hjelp av skruer eller lignende er festet til kjevebakken. Glidedelen kan fordelaktig være av et annet materiale enn i resten av kjevebakken, eksempelvis en lavfriksjon-metallegering.

På kjevebakkens gripeside er det fordelaktig plassert en eller flere rader av gripeknaster 17, beregnet for oppnåelse av høy friksjon mot rørflaten.

Gripeknastene 17 er som vist i fig. 5 satt inn i en under-skåret utsparing 17a i kjevebakken. Når kjevebakkene griper radielt mot røret vil den mellom knastene og rørflaten utviklede friksjonskraft sikre en opphenging uten at røret glir. Samtidig vil den korresponderende friksjonskraft mellom knastene og utsparingsflåtene hindre glidebevegelse mellom knaster og selve kjevebakken. Man er derved sikret en skikkelig forbindelse mellom gripeknastene og kjevebakken uten de organer som låser knastene til kjevebakkene i vertikalretningen og som tjener til å hindre at knastene går ut av utsparingen 17a ved bunnen.

Som fig. 1 viser skjer griping av et rør ved at man ved hjelp av arbeidssylinderne 11 senker ringen 10 og de dermed tilknyttede kjevebakker helt til kjevebakkene er bragt til kontakt med ytterflaten på røret 18. Den friksjon som vil virke mellom kjevebakkene og røret resulterer i at rørvekten i seg selv bidrar til en ytterligere senking av kjevebakkene, med tilhørende øket grepkraft mot røret. Man kan eventuelt utøve en begrenset kraft ved hjelp av arbeidssylinderne 11, tilstrekkelig til å gi en viss første gripevirkning mot røret, eksempelvis dersom røret ligger horisontalt før det plasseres i sin vertikale stilling, som er rørets løfte-stllling. Derved tilveiebringes det en friksjon mellom rør og kjevebakker som under den progressive løfting av røret vil gien ytterligere nedadrettet glidebevegelse av kjevebakkene på de skrå føringer,med tilhørende progressiv øking av gripekraften helt til grepsamvirket er blitt så godt at hele røret kan løftes ved hjelp av klemmen.

I fig. 6 og 7 er det vist en alternativ utførelse hvor ringen 19 er plassert på utsiden av legemets 21 sylindervegg 20.

Ringen 19 er tilknyttet arbeidssylindre 22. Disse er også plassert på utsiden av legemet 21. Ringen 19 er ved hjelp av braketter 23 tilknyttet forbindelsesstenger 24 som styrer kjevebakkene 7 på innsiden av legemet 21. Kjevebakkene kan ha en utførelse analog den som er vist i fig. 1 - 5, og er her derfor gitt de samme henvisningtall som foran.

For at brakettene 23 skal kunne gå inn i legemet 21 er legemets sylindervegg 20 utfor hver brakett og således utfor hver kjevebakke 7 forsynt med spor 25.

Denne modifiserte klemme virker på samme måte som beskrevet foran.

Arbeidssylinderne er som nevnt plassert på utsiden av legemet 21. Arbeidssylinderne beskyttes derfor av legemet 21 mot støtpåvirkninger fra røret under fastklemmingen. Samtidig vil arbeidssylinderne være mer tilgjengelig for innstilling eller vedlikehold.

En kjevebakke er vist mer detaljert i en foretrukken utfør-elsesform i fig. 8-10. Kjevebakken består av en bakre del 7a, som er forbundet med forbindelsesstengene 9, og en fremre del 7b. Delene 7a og 7b er forbundne med hverandre ved hjelp av skruer 26. Den fremre del 7b bærer gripeknastene 17, som er lagt inn i tilhørende spor 17a.

I noen gripefaser vil det kunne forekomme at den friksjon som tilveiebringes mellom knastene 17 og rørflaten er større enn friksjonen mellom baksiden av knastene og bunnen i sporet 17a. Dette vil kunne føre til at knastene glir i sporet, slik at hele kjevebakkebelastningen da vil virke på et nedre holdeorgan for knastene.

For å hindre en slik situasjon - et nedre holdeorgan for knastene kan ikke dimensjoneres kraftig nok - er det i utførelsen i fig. 8 anvendt flere tverrstenger 27. Disse er lagt inn i tilsvarende utsparinger på kjevebakkens gripeside og holdes på plass ved hjelp av skruer 28. Tverrstengene deler knastraden 17 opp i flere grupper, i dette tilfelle tre grupper,som hver innbefatter et begrenset antall knaster. Derved oppnår man at hver tverrstang 27 bare kan utsettes for en viss, aksepterbar belastning, selv når det forekommer lav friksjon mellom knastenes baksider og bunnen i sporet 17a. Monteringen av tverrstengene 27 i utsparinger muliggjør dessuten en direkte krefteoverføring til veggene i utsparingene, uten krefteoverføring via skruene 28.

Kjevebakkene kan som vist i fig. 5 være utført med en glidedel 16, fastgjort ved hjelp av skruer. Denne glidedel holdes i kontakt med den skrå føring 6 under utnyttelse av sidebegrensninger 15. I den alternative utførelse i fig. 8 og 10 er en gliplate 29 festet til den skrå føring 6, ved hjelp av skruer 30. Gliplaten har sidespor hvori tilsvarende fremspring på sidebegrensningselementer 31 griper inn. For hver flanke benyttes det eksempelvis to slike sidebegrens-ningsplater. Sidebegrensningsplatene festes til kjevebakken 7 ved hjelp av skruer 32.

Både utførelsen i fig. 4 og 5 og den i fig. 8 og 10 er slik at slitasjeutsatte deler eller deler som beskadiges på annen måte, kan byttes ut. Dette muliggjør at komponentene som kjevebakken er bygget opp av, kan ha dimensjoner som gir maksimal virkning av det anvendte materiale. Periodisk vedlikehold muliggjøres fordi eventuelt nedslitte deler lett kan byttes ut. Slik utbytting kan skje raskt selv under driftsforhold, uten at det er nødvendig med maskinering eller sveising.

Fig. 11 viser en annen mulig utførelse av kjevebakken. for at klemmen skal kunne anvendes for rør eller peler hvis diametre varierer innenfor et stort område, og særlig når rør- eller peldiameteren er mindre enn normalt vanlig, kan det mellom den bakre del 7a og den fremre del 7b legges inn et avstandselement 33. Dette har en kalibrert tykkelse og medfører at knastene 17 vil kunne bringes til virkning for en annen gripediameter.

Dreier det seg om et ovalt rør eller lignende som skal løftes, slik at man bare vil få kontakt mellom et begrenset antall kjevebakker og rørflaten, nemlig på de steder hvor røret har den største diameter, slik at bare disse få kjevebakker utsettes for hele belastningen, så er det mulig, i den hensikt å oppnå jevn klemming av røret, med samtlige kjevebakker, å fordele den løftede vekt over samtlige kjevebakker derved at ringen som bærer forbindelsesstengene deles opp i flere suksessive segmenter. Hvert slikt ringsegment forsynes med minst en forbindelsesstang og enn arbeids-sylinder. Derved vil kjevebakkebevegelsene eller bevegelsene til grupper av kjever kunne foregå uavhengig av hverandre, slik at man kan bringe samtlige eller i det minste en hoveddel av kjevebakkene til grepkontakt med rørflaten.

Claims (12)

1. Gripe- og løfteklemme for rør og sylindriske gjenstander, særlig med store dimensjoner, innbefattende et sylindrisk legeme (1,21), hvilket legeme på sin innside bærer flere kjevebakker (7) som er glidbare i en aksial retning i føringer (6) i legemet (1,21), hvilke føringer skrår konvergerende nedover, hvilke kjever (7) med forbindelsesstenger (9) er tilknyttet en aksialt bevegelig felles ring (10,19) som bæres av styrbare arbeidselementer (11,22) beregnet til å bringe ringen (10,19) fra en løftet stilling og til en senket stilling, hvorved kjevebakkenes (7) glidebevegelse på de skrå føringer (6) i legemets (1) aksiale retning bestemmes ved hjelp av forbindelsesstengene (9) hvorved kjevebakkene beveges mellom en løftet, utspredt stilling og en senket, mer tett i forhold til hverandre plassert stilling, i hvilken sistnevnte stilling kjevebakkene (7) vil få kontakt med og klemme mot ytterflaten på røret (18) eller den sylindriske gjenstand som skal løftes, idet skråvinkelen for føringene (6) er slik at friksjonen mellom kjevebakkene (7) og røret (8) vil gi fastholding og klemming av røret (18) i klemmen, karakterisert ved at den aksialt bevegelige, felles ring (10,19) består av flere innbyrdes uavhengige segmenter, idet hvert ringsegment er tilknyttet minst ett av de nevnte arbeidselementer (11,22) og minst en kjevebakke (7), hvorved gripebevegelsene til arbeidselementene og kjevebakkene er innbyrdes uavhengige og kan gjøres ulike.

2. Klemme ifølge krav 1,karakterisert ved at den aksialt bevegelige, felles ring (10) er plassert på innsiden av legemet (1) og bærer forbindelsestengene (9) for tilknytning til kjevebakkene (7), idet de styrbare arbeidselementer (11) er plassert i en beskyttet stilling mellom forbindelsesstengene og langs legemets (1) innvendige omkrets, med direkte tilknytning til ringen.

3. Klemme ifølge krav 2,karakterisert ved at det mellom kjevebakkene (7) og de styrbare arbeidselementer (11) er anordnet radielle sentreringsplater (5) for røret (18) eller den sylindriske gjenstand som skal løftes.

4. Klemme ifølge krav 1,karakterisert ved at den aksialt bevegelige, felles ring (19) er plassert på utsiden av legemet (21), at de styrbare arbeidselementer (22) er forbundet direkte med legemet og er plassert langs dets ytre omkrets, og at flere innoverrettede braketter (23) er plassert på den bevegelige ring (19) og går gjennom vertikale spor (25) i legemets (21) sylindervegg (20), idet forbindelsesstengene (24) til kjedebakkene (7) er tilknyttet de respektive braketter (23).

5. Klemme ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at de styrbare arbeidselementer (11,22) er dobbeltvirkende fluidumbetjente arbeidssylindre.

6. Klemme ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at kjevebakkenes (7) gripeflater er forsynt med gripeknaster (17) beregnet for å øke friksjonen mot ytterflaten på røret (18) eller den sylindriske gjenstand.

7. Klemme ifølge krav 6,karakterisert ved at gripeknastene (17) i en eller flere vertikale rader er satt inn i underskårne fatninger (17a) i kjevebakkens gripeflate, hvorved belastningen fra det opphengte rør friksjonsoverføres mellom gripeknastene og kjevebakken.

8. Klemme ifølge krav 6,7, karakterisert ved at gripeknastene (17) i en rad er gruppert i en eller flere grupper over hverandre i de nevnte underskårne fatninger (17a), idet gruppen er adskilt fra hverandre ved hjelp av tilhørende tverrstenger (27) som er festet til kjevebakken og er beregnet for bæring av en vertikal belastning fra gripeknastene .

9. Klemme ifølge krav 8,karakterisert ved at tverrstengene (27) er lagt inn i tverrgående utsparinger i kjevebakkens gripeflate, idet utsparingene er beregnet for bæring av de krefter som overføres via tverrstengene, og idet tverrstengene er låst i utsparingene ved hjelp av løsgjørbare midler,såsom skruer (26) og lignende.

10. Klemme ifølge krav 1,karakterisert ved at de deler av kjevebakkene (7) som utsettes for slitasje som følge av glidebevegelsen eller lignende, er utformet som separate komponenter som er tilknyttet de andre deler av konstruksjonen ved hjelp av stive, men løsgjørbare låsemidler, såsom skruer eller lignende.

11. Klemme ifølge krav 9,10, karakterisert ved at kjevebakkens (7) slitedeler blant annet innbefatter kjevebakkens glideflate mot den skrå føring (6), glideelementer (15) for holding av kjevebakken i føringen, gripeknastene (17) og de tilhørende tverrstenger (27).

12. Klemme ifølge krav 1,karakterisert ved at hver kjevebakke (7) er bygget opp av to løsgjørbart forbundne deler (7a,7b), idet den ene del (7a) er glidbart på tilhør-ende føring (8) mens den andre som gripeflate vender mot den sylindriske gjenstand som skal bæres, idet denne gripeflate er forsynt med gripeknastene (17), samt ved at et kalibrert avstandselement kan plasseres og fastholdes mellom de to deler (7a,7b), idet dette avstandselement (33) muliggjør en variering av kjevebakkenes effektive gripediameter.