NO169059B - Verktoeyanordning til bruk ved utskifting av et instrumentsom i sin funksjonsstilling omsluttes av et instrumenthussom kan vaere innkoplet i en fluidledning, anvendelse og fremgangsmaate for utskifting av instrumentet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en verktøyanordning for anvendelse ved utskifting av et instrument eller annen innretning som i sin funksjonsstilling omsluttes av et instrumenthus som kan være innkoplet i en fluidledning, særlig på et kritisk og/eller vanskelig tilgjengelig sted, for eksempel under vann, og/eller i risikofylt miljø, og hvor instrumentet i sin funksjonsstilling er låst mot uttrekking/utskyvning fra instrumenthuset. Oppfinnelsen omfatter også et instrumenthus og et låsverktøy for anvendelse sammen med et slikt instrument og en fremgangsmåte for utskifting av instrumentet.

Oppfinnelsen har et meget vidstrakt anvendelsesområde og kan, som nevnt ovenfor, med fordel anvendes ved utskifting av instrumenter som inngår i eller har tilknytning til undersjøiske installasjoner.

Oppfinnelsen vil likeledes med fordel kunne anvendes ved instrumentutskifting i systemer med sirkulasjon av brann-og/eller eksplosjonsfårlige og/eller etsende fluider. Oppfinnelsen vil dessuten kunne utnyttes fordelaktig i for eksempel et radioaktivt miljø hvor instrumentutskiftingen foretas ved hjelp av robotarm.

De i det foregående angitte anvendelsesområder for foreliggende oppfinnelse er dog bare å betrakte som ikke-begren-sende eksempler, idet det kan tenkes en rekke ytterligere anvendelsesområder utover de spesielt nevnte.

Det instrument eller annen innretning som skal skiftes ut ved hjelp av oppfinnelsen, kan i prinsippet være et hvilket som helst instrument eller annen innretning og vil i det etterfølgende kun bli benevnt som "instrument". Det skal imidlertid bemerkes at det hus som omslutter instrumentet, instrumenthuset, forutsettes å være intakt under og etter utskiftingsoperasjonen, og at dette instrumenthus ifølge oppfinnelsen er utformet dels for å muliggjøre låsing av selve instrumentet i sin funksjonsstilling mot uttrekking/utskyving fra instrumenthuset, dels for å tillate uttrekking/utskyving av instrumentet fra instrumenthuset for utskifting med et nytt, identisk instrument så snart nevnte låsing er opphevet.

Under benevnelsen innretning/instrument faller med tilknytning til denne oppfinnelse blant annet alle slags ventiler, særlig instrumenteringsventiler, hvor selve ventilhuset ifølge foreliggende oppfinnelse bibeholdes under/etter ut-skif tingsoperas j onen ; et stort antall transduktorer og energiomformere samt trykktransduktorer, temperaturtrans-duktorer, signal- og måleomformere; flere forskjellige slags følerinnretninger, samt gjennomstrømningsmåleinstrumenter med motsvarende husutforming. Det dreier seg i hvert enkelt tilfelle om ventiler, transduktorer, følere og måleinstru-menter montert på kritiske og/eller vanskelig tilgjengelige steder, for eksempel under vann eller i risikofylt miljø.

Som et konkret eksempel på oppfinnelsens praktiske anvendelse innenfor oljeindustrien kan nevnes utskifting av en høytrykksventil (kuleventil) installert på en brønnramme på store havdyp, og oppfinnelsen vil i det etterfølgende i det vesentlige bli beskrevet i forbindelse med en slik ventilutskifting. En slik høytrykks kuleventil vil være innkoplet i en fleksibel hydraulisk styreledning som kan føre til en annen ventil (hovedventil) som inngår i en utblåsingssikring eller et såkalt ventiltre.

For å foreta en utskifting av en slik ventil ifølge tradisjonell teknikk, må ventilen åpnes eller demonteres av dykkere, og den hydrauliske styreledning vil stå åpen under utskiftingsoperasjonen. Dette vil uvegerlig føre til at mediet (høytrykksolje) i styreledningen vil ha anledning til å lekke ut, noe som i seg selv er meget ufordelaktig. Det er imidlertid betydelig mer uønsket at den åpne styreledning tillater inntrengning av sjøvann og derved utgjør en forurensningskilde av betraktelig format.

Når en styreledning forurenses med sjøvann på denne måte, må det iverksettes en rense-/skylleprosess som vedvarer inntil ønsket renhet er oppnådd i styreledningen. En slik rense-/skylleprosess for å få ut inntrengt sjøvann, omtales på angjeldende fagområde ganske enkelt som "spyling", og man får et inntrykk av hvor tidkrevende og omstendelig en slik prosess kan være når det nevnes at slike hydrauliske styreledninger som skal "spyles", kan ha en lengde på 10 - 20 kilometer.

Kjent teknikk for utskifting av andre instrumenter, for eksempel trykkfølerinstrumenter av transduktortype, omfatter montering av flere sideordnede identiske instrumenter ved

hvert målepunkt. Derved kan man unngå tungvinte dykkeropera-sjoner, idet man ved feil/svikt i ett instrument kopler over til et annet intakt instrument. Hvor mange transduktorer som ifølge dagens teknikk skal monteres per målepunkt, kan

variere og vil være gjenstand for praktiske overlegninger, men før eller senere vil vanligvis samtlige være oppbrukt, og det vil således over tid være behov for utskiftinger ved hjelp av tradisjonell utskiftingsteknikk med alle de

begrensninger, mangler og ulemper denne medfører.

Det er et hovedformål med foreliggende oppfinnelse å anvise en ny, effektiv verktøyanordning av den innledningsvis angitte art, ved hvilken utskifting av instrumenter og andre innretninger kan utføres uten de ulemper som knytter seg til teknikkens standpunkt på angjeldende fagområder; og å skaffe tilveie et nytt "universalt" instrumenthus og et låsverktøy for anvendelse sammen med et slikt instrument og en fremgangsmåte for utskifting av instrumentet.

Under anvendelse av oppfinnelsen skal det helt eller i det alt vesentlige unngås lekkasje inn i/ut av den rørledning hvori instrumenthuset er innkoplet. Når instrumentet er en høytrykksventil hvis ventilhus skal inngå i en prosess-/styreledning og således har tilkoplinger i form av innløp og utløp for ledningen, skal selve høytrykksventilen i ventilhuset kunne skiftes ut uten noen form for lekkasje/forurensning, hverken inn i eller ut av prosess-/styreledningen. Forholdene kan optimalt være lagt slik til rette at instrumentutskiftingen ved hjelp av oppfinnelsen kan utføres under opprettholdelse av trykk i prosess-/styreledningen.

Verktøyanordning, instrument, instrumenthus, låsverktøy og fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er spesielt basert på fjernstyring. For bruk under vann har man tatt sikte på å kunne utnytte oppfinnelsen på meget store dyp.

Verktøyanordningen kan eksempelvis være konstruert for et arbeidstrykk i størrelsesorden 1400 bar.

Ovennevnte formål er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved de trekk som fremgår av etterfølgende patentkrav.

Verktøyanordningen ifølge oppfinnelsen omfatter et ladekammer med en åpen utmatingsende, i hvilket ladekammer et låseverktøy, et nytt, intakt instrument og et låsings-opphevelsesverktøy fylles i nevnte rekkefølge, slik at låsingsopphevelsesverktøyet befinner seg nærmest ladekam-merets utmatingsåpning. Under utskiftingsoperasjonen bringes nevnte ladekammers utmatingsåpning i umiddelbar tilslutning til instrumenthusets innføringsåpning som fører til dets instrumentopptagende hulrom. Det sørges for sentrering og fastspenning av anordningen til instrumenthuset, hvoretter låsingsopphevelsesverktøyet aktiveres for å oppheve det defekte instruments låsing til instrumenthuset. Deretter iverksettes en lineær forskyvningsbevegelse, hvorunder nevnte låsingsopphevelsesverktøy og det etterfølgende nye, intakte instrument skyves inn i instrumenthusets instrument-opptagende hulrom. Under denne innledende fase av utskiftingsoperasjonen (låsingen av det nye instrument i instrumenthuset kompletterer utskiftingen) trer tettingsor-ganer på låsingsopphevelsesverktøyet og på det nye, intakte instrument i funksjon og forhindrer inntrengning av fluider fra omgivelsene inn i instrumenthuset. Til slutt aktiveres verktøy anordningens låseverktøy som er innrettet til å iverksette låsing av det nye instrument i instrumenthuset. Det defekte instruments låsing kan eksempelvis oppheves gjennom en 90 graders dreining, og det nye instruments låsing kan eksempelvis iverksettes gjennom en tilsvarende 90 graders dreining, enten i motsatt eller i samme retning som førstnevnte dreining.

Instrumenthuset ifølge oppfinnelsen er utformet med et gjennomgående hulrom for tettsluttende opptagelse av instrumentet samt låseorgan innrettet for utløsbart inngrep med låseorgan på instrumentet, idet instrumenthusets gjennomgående hulrom har ens tverrsnittsform/-størrelse over hele sin lengde, svarende til instrumentets tverrsnittsform/-stør-relse, slik at instrumenthuset muliggjør dels en innskyvning av et (nytt, intakt) instrument til en låst funksjonsposi-sjon, dels en gjennomskyvning/utskyvning av et (defekt) instrument som skal skiftes ut.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til utskifting av et instrument i et instrumenthus hvori instrumentet er låst mot uttrekking/utskyvning når det er montert i sin funksjonsstilling, men hvor nevnte låsing kan oppheves når instrumentet på grunn av en defekt eller av annen grunn skal skiftes ut med et nytt intakt instrument, går prinsippielt og i korthet ut på å oppheve det defekte instrumentets låsing mot uttrekking/utskyvning, hvoretter det defekte instrument skyves ut av instrumenthuset ved hjelp av låsingsopp-hevelsesverktøyet, som på sin side i én og samme operasjon skyves ut av instrumenthuset ved hjelp av et nytt, intakt instrument som derved samtidig ved hjelp av et stempelpå-virket låseverktøy skyves inn i instrumenthuset og der inntar det utskjøvne, defekte instruments plass og posisjon, hvoretter det i instrumenthuset innskjøvne, nye, intakte instrument låses til instrumenthuset ved hjelp av nevnte låseverktøy, som kan ha den prinsippielt samme konstruktive oppbygging som nevnte låsingsopphevelsesverktøy. Ved at det ved låsingsopphevelsesverktøyet og det nye, intakte instrument er sørget for fluidtetting, blir det, i kombinasjon med låsingsoppheveIsesverktøyets/instrumentets tverrsnitts-utforming i forhold til instrumenthuset, forhindret lekkasje via instrumenthuset, så vel ut av som inn i ledninger som måtte være koplet til instrumenthuset. Når instrumenthuset er innkoplet i en prosess-/styreledning, blir det ved instrumentutskiftingen således unngått forurensning både av denne ledning og denne lednings omgivelser.

Verktøyanordningen, instrumenthuset, låsverktøyene og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er basert dels på lineær forskyvning, dels på enkel dreining om en akse som faller sammen med forskyvningsretningen. Slike enkle, usammensatte bevegelser muliggjør for det første enkel utskifting av instrumenter av angjeldende art, og for det andre legges forholdene derved vel til rette for fjernstyring av utskiftingsoperasj onene.

Eksempler på foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser i aksialsnitt et instrumenthus i form av et ventilhus og et til ventilhuset fastspent verktøyhus, svarende til husenes gjensidige plassering og sammenkopling under instrument-/ventilutskiftingsoperasjonene, men i denne figur er for oversiktens skyld sløyfet så vel den i ventilhuset sittende, defekte ventil som skal skiftes ut, som den nye, intakte ventil som skal erstatte førstnevnte, samt det verktøy som tjener til å oppheve den defekte ventils låsing til ventilhuset, samt det verktøy som skal låse den nye ventil til ventilhuset ved avslutningen av utskiftingsoperasjonen; det vil si at så vel instrument-/ventilhus som verktøyhus er vist tomme i denne figur; Fig. 2 viser i aksialsnitt/sideriss det tomme instrument-/ ventilhus i større målestokk; Fig. 3 viser i aksialsnitt/sideriss et utskiftbart instrument i form av en høytrykks kuleventil separat, det vil si uten omsluttende ventilhus; Fig. 4 svarer til fig. 3, men her er aksialsnittet/side-risset dreiet 90 grader i forhold til fig. 3 for å vise det ene av to sett kuler som inngår i en låsemekanisme for låsing av ventilen til ventilhuset; Fig. 5 er et planriss ovenfra av ventilen ifølge fig. 3 og 4; Fig. 6 viser i aksialsnitt/sideriss ventilen ifølge fig. 3-5 montert i ventilhuset ifølge fig. 1 og 2, idet snittplanet svarer til fig. 2 og 3; Fig. 7 viser i aksialsnitt/sideriss et verktøy innrettet til å låse/oppheve låsing av ventil til ventilhus; Fig. 8 er et planriss nedenfra av verktøyet ifølge fig. 7; Fig. 9 svarer til fig. 7, men her er siderisset/aksialplanet dreiet 90 grader i forhold til fig. 7, idet fig. 9 utover det som er vist i fig. 7, viser styretapper som tjener til å sentrere/orientere verktøyet i forhold til tilgrensende enheter, for eksempel i verktøyanordningens ladekammer; og Fig. 10 viser i perspektiv skrått nedenfra verktøyet ifølge fig. 7-9 for bedre å illustrere en kraftoverførings- og omformingsmekanisme innrettet til å kunne omforme lineær stempelbevegelse til låsende/låsingsopphevende dreiningsbe-vegelse, idet kraftoverførings- og omformingsmekanismen i fig. 10 er vist ugjennomskåret, mens et omsluttende hus er vist i lengdesnitt.

Oppfinnelsen er i prinsippet basert på anvendelse av et "universalt" instrumenthus, det vil si et instrumenthus med en spesiell utforming som muliggjør opptagelse av forskjellige slags instrumenter såsom ventiler, følere, måleorgan, transduktorer etc, og hvor instrumenthuset likeledes muliggjør enkel, rask og effektiv utskifting av det instrument det rommer. Instrumenthuset kan være koplet inn i for eksempel pneumatiske og/eller hydrauliske styreledninger og skal selv ikke utskiftes. Instrumenthuskonstruksjonen kan lett gjøres så enkel og robust at instrumenthuset vil ha en levetid som minst svarer til normal brukstid innenfor angjeldende systemer. For å realisere instrumentutskiftingen, er det konstruert en spesialanordning, og denne omfattes likeledes av foreliggende oppfinnelse- For å skjelne mellom denne utskiftingsiverksettende spesialanordning og de verktøy (låseverktøy, opplåsingsverktøy) den måtte romme, er selve anordningen i det etterfølgende benevnt "verktøyanordning".

I fig.<*>l er instrumenthuset, som i det etterfølgende vil bli omtalt som ventilhuset fordi ut førelseseksemplet anskuelig-gjør en ventilutskifting, betegnet med henvisningstallet 1, mens 2 angir verktøyanordningen hvis hus er betegnet med 2' . Ifølge fig. 1 er verktøyanordningen 2 koplet til ventilhuset 1 for å forberede ventilutskifting, men som tidligere nevnt, er så vel ventilhus som verktøyanordning vist tomme i denne figur for oversiktens skyld.

Imidlertid vil det i ventilhusets 1 gjennomgående hulrom 1' befinne seg en ventil og i verktøyanordningens 2 ladekammer 3 (regnet nedenfra og oppover ifølge fig. 1) et låsingsopphevende verktøy, en ny ventil og et låseverktøy. Grense-flatene mellom de ulike, ikke viste ventiler/verktøy er betegnet med a,b og c, hvor a angir grenseflaten mellom en ikke vist, defekt ventil i ventilhuset 1 og et ikke vist, låsingsopphevende verktøy i ladekammeret 3; b angir grenseflaten mellom nevnte låsingsopphevende verktøy og en ikke vist, ny ventil i ladekammeret 3, mens c angir grenseflaten mellom nevnte nye ventil og et ikke vist låseverktøy (for låsing av den nye ventil til ventilhuset) i ladekammeret 3.

Ventilhuset (se særlig fig. 2) er utformet i ett stykke og er, ifølge den viste utførelsesform, tildannet med såkalte prosesstilslutninger 4, her vist i form av gjengede, iflukt-liggende boringer som står i fluidforbindelse med ventilhusets 1 ventilopptagende hulrom l<1> ved hjelp av hver sin korte boring 5 som danner ventilens såkalte fluidlinje.

Hulrommets 1' tverrsnittsform og -størrelse er dimensjonert med henblikk på å tillate innskyvning, utskyvning og således gjennomskyvning av den ventil eller annet instrument som huset 1 skal romme, og som blant annet med hensyn på lek-kas j ebestandighet vil ha ubetydelig mindre ytre tverrgående dimensjoner. Det er også hensiktsmessig at ventilen/instrumentet har i hovedsak samme aksiale lengde som husets 1 boring eller hulrom 1', men når det er tale om en stillbar ventil eller et stillbart instrument, for eksempel med stillbarhet mellom en åpen og en stengt stilling, vil ventilen/instrumentet kunne ha et ut av huset 1 ragende betjeningsorgan, noe det vil bli gjort nærmere rede for senere.

Ventilhuset 1 er videre forsynt med styringer for verktøy-anordningens 2 orientering i forhold til ventilhuset 1. Disse styringer har for ventilhusets 1 del form av aksiale styrehull 6 plassert ved ytterkanten og hvori griper inn motsvarende plassert styretapper 7 på tilstøtende endeflate av verktøyanordningens 2 hus 2' . For å lette styringen og forhindre fastkiling, kan styretappene 7 være koniske. Når disse styreorganer 6,7 er brakt i inngrep, er verktøyan-ordningen 2 sentrert i forhold til ventilhuset 1. Ventilhuset 1 er også utformet med tverrgående låsehull 8 i husveggen. Forskyvbart anordnede låsekuler i ventilen er beregnet til å bli brakt i inngrep med disse låsehull 8 når en ventil er på plass i ventilhuset 1. Det vil senere bli gjort nærmere rede for denne låsemekanisme med kuler og låsehull 8. Ventilhuset 1 er videre utformet med et ring-formet omkretsspor 9 med trapesformet tverrsnitt.

I ventilhusets 1 omkretsspor 9 skal før og under utskiftingsoperasjonen gripe inn to eller flere svingbare gripehaker 10 som er opplagret 11 som toarmede vektstenger og har hakeformede ender 10' . Denne fastspenningsmekanisme 9,-10,10',11 vil bli omtalt mer detaljert senere i forbindelse med beskrivelse av en ventilutskiftingsoperasjon; det skal her bare nevnes at fastspenningen opprettes før utskiftingsoperasjonen påbegynnes og blir opprettholdt til denne er over.

Det instrument som skal kunne skiftes ut i henhold til oppfinnelsen, utgjøres i den viste utførelsesform av en ventil som generelt er betegnet med henvisningstallet 12, og som er vist separat i fig. 3-5. Denne ventil 12 vil først bli beskrevet ganske kortfattet, idet en mer detaljert forklaring følger senere.

Ventilen, eller et annet instrument som skal kunne skiftes ut i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse, vil omfatte alle funksjonelle komponenter med slitedeler og tetninger som påvirkes av bruk og elde. Ventilen 12 er utformet til å passe temmelig tettsluttende inn i ventilhusets 1 hulrom 1' og er forsynt med alle nødvendige støtteringer 13, pakningsholdere 14, pakninger 15 og en låsemekanisme omfattende nevnte låsekuler 16;16' for låsende inngrep i ventilhusets 1 låsehull 8. Selve ventillegemet har form av en kule 17. Ventilens øvrige konstruktive oppbygging og funksjon blir forklart nærmere i et senere avsnitt.

Det følger nå en kortfattet, foreløpig beskrivelse av verk-tøyanordningen 2. Dennes ladekammer 3 er, som tidligere angitt, utformet for opptagelse av blant annet minst én ny ventil 12 for å muliggjøre utskifting av ventilen i et ventilhus 1 under vann. En slik utskiftingsoperasjon vil ved undersjøiske ventiler eller andre instrumenter vanligvis bli iverksatt ved hjelp av en fjernstyrt mini-U-båt eller tilsvarende innretning. I tillegg til styretappene 7 og de fastspennende gripehaker 10,10' vil verktøyanordningen 2 kunne være utformet for å tilgodese spesialfunksjoner særlig rettet mot et spesielt, ikke vist instrument.

Det henvises nå spesielt til fig. 3-6, særlig til fig. 6 hvor ventilen 12 utgjør en innsats i ventilhuset 1. Ventilen 12 omfatter foruten støtteringer 13, pakninger 15, ventilkule 17 og låsekuler 16; 16' også en bunnplugg 18, en spindel 19, en låsemutter 20, en betjeningsmutter 21 samt en låse-pinne 22. Dessuten omfatter ventilen 12 en rekke omkretsspor med tetninger/O-ringer 23-23' 11 som er plassert i en bestemt innbyrdes aksial avstand for at det til enhver tid skal være opprettet fluidtetting uansett ventilens 12 og ventilhusets 1 relative posisjoner langs felles akse 24. Når ventilen 12 er på plass i ventilhuset 1, er det bare betjeningsmutteren 21 og et kort parti av låsemutteren 20 som rager utenfor ventilhuset 1. Senteraksen 25 for ventilkule 17, pakningsholdere 14 og støtteringer 13 flukter da med senteraksen for fluidboringene 5 i ventilhuset 1. Ventilen 12 har videre to diametralt motsatte boringer 26 for hver sitt par låsekuler 16; 16' . Låsemutteren 20 er utformet med en rundtgående utsparing 20' for opptagelse av et parti av den ene, radialt innerste kule 16 i hvert kulepar. Utsparingen 20' er utformet eksentrisk med hensyn på aksen 24, slik at en dreining av låsemutteren 20 om nevnte akse 24 bevirker en radialtrettet utskyvning av kulene 16;16' for innskyvning av et parti av de ytterste kuler 16' i ventilhusets 1 låsehull 8. Ifølge fig. 4 befinner låsemekanismen 16;16';20;20 ' seg i uvirksom stilling. Ytterligere beskrivelse av ventilen 12 følger i forbindelse med detalj forklaringen av utskiftingsoperasj onen.

I fig. 1 er det i forhold til de omtalte grenseflater a-c angitt plasseringen av to vrinøkler, i det etterfølgende kalt første og andre låsverktøy 27; 27', og en mellomliggende ny ventil 12' ved hjelp av disse henvisningstall i parentes.

Disse låsverktøyene 27;27' kan i prinsippet være identiske i oppbygging, fordi de ved det viste utførelseseksempel utfører en teknisk ekvivalent vrifunksjon om samme akse 24. Det er følgelig bare vist ett låsverktøy 27, fig. 7-10, som

vil bli nærmere omtalt senere.

Verktøyanordningens 2 hus 2' er i området for grenseflaten c utformet med diametralt motsatte sylinderboringer 28 for hydraulisk drevne stempler 29 som er innrettet til å på-virke gripehakene 10 mot fastspenningsstilling og derved bringe de hakeformede ender 10' i inngrep med ventilhusets 1 omkretsspor 9. Når det hydrauliske trykk avlastes etter at utskiftingsoperasjonen er avsluttet, fører trykkfjærer 30 gripehakene 10 tilbake til uvirksom utgangsposisjon (etter at utskiftingsoperasjonene er avsluttet).

I ladekammeret 3 er forskyvbart opplagret et utskyvnings-stempel 31 med stempelstang 32. Stemplet 31 er sikret mot rotasjon, for eksempel ved at stempelstangen 32 har urundt, eksempelvis sekskantet, tverrsnitt og styres i et motsvarende utformet hull i verktøyhusets 2' ende 2". Stemplet 31 har en gitt slaglengde, bestemt av stempelstangens 32 lengde til en endestopper 33.

Styretappene 7 i verktøyanordningens 2 hus 2' er utformet slik at de' ikke kiler seg i ventilhusets 1 styrehull 6 ved litt unøyaktig montasje. Det har således vist seg hensiktsmessig å gi disse tapper en konisk utforming.

Et låsverktøy 27 henholdsvis 27' - hvis beliggenhet i fig. 1 er betegnet med "(27)" og "(27')" - er nærmere vist i fig. 7-10. Hvert av disse låsverktøyene består av et sylindrisk nøkkelhus 34 med en gjennomgående boring 35 og to diametralt motsatte, aksialt forløpende, avlange spor 36 gjennom nøkkelhusets 34 vegg. Videre er nøkkelhuset 34 utformet med fem omkretsspor (uten henvisningstall) ved sin ytre mantel. Omkretssporene befinner seg i en bestemt innbyrdes avstand fra hverandre og tjener til opptagelse av hver sin tetning/O-ring 37. I nøkkelhusets 34 gjennomgående boring 35 er anordnet en glidering 38 for glidning mellom et mellom-gulv 39 og en pipenøkkel 40 hvis sekskanthull er betegnet med 40' . Pipenøkkelen 40 er utformet med to diametralt motsatte, spiralformede spor 41 (se særlig fig. 10) gjennom veggen. For å låse pipenøkkelen 40 i nøkkelhuset 34, er det anordnet en låsering i et låseringspor 42.

Gjennom spiralsporene 41 i pipenøkkelen 40 og de aksialt forløpende, avlange spor 36 i nøkkelhuset 34 strekker seg en momentpinne 4 3 som er montert i en boring i den nedre ende av en sentral stempelstang 44. I den motsatte, øvre ende av stempelstangen 44 sitter et vristempel 45 som via boringer 46 i nøkkelhusets 34 vegg får tilført hydraulisk trykkfluid for aktivering. Nøkkelhuset 34 er utformet med styrehull 47 i begge ender for styretapper 48 i den hensikt å kunne utbalansere vrimomentet, samt å hindre rotasjon under forskyvning (ved utskiftingsoperasjoner).

Oppfinnelsens virkemåte er som følger: Når ventilen 12 - eller et annet instrument - og ventilhuset 1 (instrumenthuset) er sammenkoplet og befinner seg i operativ stilling, holder låsemutteren 20 låsekulene 16' i låsende inngrep med ventilhusets 1 låsehull 8, slik at ventilen 12 er låst mot uttrekking/utskyvning fra ventilhuset 1. I denne stilling hviler støtteringene 13 mot de veggpartier som avgrenser boringen 1' i ventilhuset 1, slik at man får det samme forhold mellom pakningsholderne 14 og ventilkulen 17 som i en ordinær kuleventil.

Ved hjelp av betjeningsmutteren 21 kan nå spindelen 19 på-virke ventilkulen 17, slik at ventilen 12 åpnes/stenges. Denne åpning/stengning kan skje enten ved hjelp av et spesi-alverktøy, et håndverktøy eller en fast betjeningshendel.

Når et instrument, for eksempel ventilen 12 i ventilhuset 1 ifølge fig. 6, skal skiftes ut, krever dette en lading av verktøyanordningens 2 ladekammer 3 over vann. Dette skjer ved at utskyvningsstemplet 31 trekkes inn til sin innerste stilling, fig. 1. Deretter skyves andre låsverktøy 27' så langt inn i ladekammeret 3 at det med sin indre endeflate blir liggende an mot stemplet 31. Det er dette låsverktøys 27' oppgave å låse den nye ventil 12' mot uttrekking/utskyvning etter at den er kommet i operativ posisjon i ventilhuset 1 (som antas å befinne seg nær havbunnen). Deretter skyves den nye ventil 12<1> inn i ladekammeret 3 inntil den kommer til anlegg, endeflate mot endeflate, mot nøkkelhusets 34 ytre begrensningsflate. Til sist skyves første låsverktøy 27 på plass i ladekammeret 3. Det er dette låsverktøys 27 oppgave å oppheve den defekte ventils 12 låsing 16';20 til ventilhuset 1.

Ny ventil 12' og låsverktøyene 27; 27' blir skjøvet inn i verktøyanordningens 2 ladekammer 3 ved hjelp av en konisk innskyvningsinnretning (ikke vist) som presser tetningene 23-23' 11 og 49 henholdsvis tetningene 37 på plass mens innskyvning av ventilen 12' henholdsvis låsverktøyene 27;27' i ladekammeret 3 pågår.

Ved nevnte lading vil samvirkende styretapper/styrehull 48, 47 i tilstøtende enheter 27;12';27' sørge for at både ventilen 12' og låsverktøyene 27,27' kommer i korrekt posisjon i forhold til stemplet 31. I ferdig ladet tilstand vil første låsverktøy 27 flukte med verktøyhusets 2' nedre endeflate (grenseflate a).

Verktøyanordningen 2 er konstruert slik at stempelstang 32, gripehaker 10 og styretapper 7 ligger beskyttet i forsenkninger i verktøyhuset 2' . Eventuell kollisjon underveis mot ventilhuset 1 kan derfor vanskelig føre til verktøyhavari eller annen skade.

Verktøyanordningen 2 er nå ferdig ladet og klar for montering på en fjernstyrt undervannsfarkost.

Den defekte ventil 12 (fig. 6) kan nå skiftes ut med en ny, intakt ventil (12<1>) (fig. 1) i henhold til følgende prosedyre: En fjernstyrt undervannsfarkost (mini-U-båt), ikke vist, styres til å bringe den ladede verktøyanordning 2 til havbunnen hvor den defekte ventil 12 som skal skiftes ut, identifiseres. Verktøyanordningen 2 manøvreres slik at styretappene 7 bringes i inngrep med styrehullene 6 i ventilhuset 1. Dersom ikke verktøyanordningens 2 ladekammer 3 er nøyaktig sentrert i forhold til ventilhuset 1, vil korrekt sentrering bli opprettet når gripehakene 10 aktiveres.

Gripehakene 10 bringes til å trekke verktøyanordningen 2 mot ventilhuset 1, idet en tetningsring 50 i et sirkulært spor i verktøyhusets 2' endeflate ved styretappene 7 vil legge seg tettende an mot ventilhusets 1 motstående anleggsflate ved a og hindre at sjøvann og andre forurensninger trenger inn i ventilhuset 1 så lenge utskiftingsoperasjonen varer. For å kunne presse ut den defekte ventil 12, må låsemekanismen 20;16;16';8 først deaktiveres. Dette iverksettes ved at låsverktøyet 27 får tilført hydraulisk trykk via en åpning 51 i verktøyhuset 2' og boringen 46 i nøkkelhuset 34. Dette avstedkommer en forskyvning av vristemplet 45, hvorunder det trekker med seg momentpinnen 43, som er hindret fra å rotere på grunn av sin styring i de aksialt forløpende, avlange spor 36, se fig. 10. Den lineært forskyvbare momentpinnes 43 inngrep i spiralsporene 41 i pipenøkkelen 40 bevirker derved en dreining av pipenøkkel 40 og låsemutter 20. Låsemutteren 20 dreies for eksempel 90 grader, hvorved låsekulene 16; 16' får anledning til å forflytte seg radialt innover og frigjøres fra sitt låsende inngrep med ventilhusets 1 låsehull 8. Låsekulenes 16; 16' forflytting mellom virksom og uvirksom stilling kan lettest oppnås ved en eksentrisk utforming av den rundtgående utsparing 20' hvori de opptas i låsemutteren 20, men det er selvsagt ingenting i veien for å benytte en helt annen låsemekanisme.

Nå er forholdene lagt til rette for enkel innskyvning av den nye ventil 12' i ventilhuset 1 som fremdeles opptar den defekte ventil 12, som dog kun fastholdes ved friksjon mellom pakningene 23-23''' og 49 og den hulrom-avgrensende innerflate i ventilhuset 1.

Innskyvningen av den nye ventil 12' i ventilhuset 1 skjer i ett kontinuerlig stempelslag ved at hydraulisk trykk tilføres ladekammeret 3 gjennom et aksialt innløp 52 i verktøyhusets 2' endevegg 2", slik at utskyvningsstemplet 31 først presser ut den defekte ventil 12 fra ventilhuset 1 via første låsverktøy 27, ny ventil 12' og andre låsverktøy 27', hvoretter første låsverktøy 27 presses gjennom og ut av ventilhuset 1 via ny ventil 12' og andre låsverktøy 27', idet den nye ventil 12' i umiddelbar tilslutning dertil presses inn i ventilhuset 1. Herved er utskyvningsstemplets 31 slaglengde gjennom stempelstanglengde/endestopper 33 avpasset slik at utskyvningsstemplets videre bevegelse hindres så snart den nye ventils 12' endeflater flukter med ventilhusets 1 endeflater.

Nå er den nye ventil 12' på plass i ventilhuset 1, og det gjenstår kun å låse den mot uttrekking/utskyvning fra ventilhuset 1. For dette formål aktiveres andre låsverktøy 27' . Dette er nå kommet i en slik posisjon i ladekammeret 3 at det får tilførsel av hydraulisk trykk fra den samme åpning 51 i verktøyhuset 2' som gav hydraulisk trykk til første låsverktøy 27 ved foregående vrioperasjon (ved frigjøring av defekt ventil 12).

Tilførsel av hydraulisk trykk til andre låsverktøy 27' gjennom åpningen 51 i verktøyhuset 2' bevirker nå låsing av ventilen 12' i ventilhuset 1 mot så vel rotasjon som aksial forskyvning, idet låsemutteren 20 ved hjelp av pipenøkkelen 40 dreies for eksempel 90 grader. Dreieretningen er helt ukritisk, idet det kun er tale om å bringe låsekulene 16' i inngrep med ventilhusets 1 låsehull 8.

En indikator 53 på låsemutteren 20 kan angi at den nye ventil 12' er låst. Derved er selve utskiftingen av ventil foretatt.

Gripehakene 10,10' bringes nå ut av inngrep med ventilhusets 1 omkretsspor 9, og undervannsfarkosten trekker verktøyan-ordningen 2 tilbake til uvirksom stilling og forlater stedet med verktøyanordningen 2 og det andre låsverktøy 27' intakt i verktøyanordningens 2 ladekammer 3. Det første låsverktøy 27 kan etterlates på havbunnen sammen med den defekte ventil 12, eller kan alternativt bringes tilbake til overflaten ved hjelp av undervannsfarkosten.

På grunn av det ubetydelige volum som finnes mellom verktøy-anordningen 2 og de to ventiler 12; 12' etter at verktøyan-ordningen 2 er satt på plass på ventilhuset 1, foreligger det ikke noen som helst fare for at forurensninger såsom sjøvann skal kunne trenge inn i fluidløpet 5 under utskif-tings operas j onen .

Tetningene 23-23'<11> og 49, fig. 3 og 4, er plassert og utformet slik at sjøvann/forurensninger ikke vil kunne trenge inn i fluidløpet 5 fra undersiden av ventilen mens innskyvning av ny ventil 12' pågår, og tetningene 37 og 54, fig. 7, hindrer sjøvann fra å trenge inn i verktøyan-ordningen 2 før ventil-innskyvningen.

Claims (12)

1. Verktøyanordning for anvendelse ved utskifting av et instrument (12) eller annen innretning som i sin funksjonsstilling omsluttes av et instrumenthus (1) som kan være innkoplet i en fluidledning, særlig på et kritisk og/eller vanskelig tilgjengelig sted, for eksempel under vann, og/eller i risikofylt miljø, og hvor instrumentet (12) i sin funksjonsstilling er låst (16';8) mot uttrekking/utskyvning fra instrumenthuset (1), karakterisert ved at verktøyanordningen (2) har et verktøyhus (2<1>) med et ladekammer (3) utformet og dimensjonert til å kunne oppta i det minste ett første låsverktøy (27) for opphevelse av instrumentets (12) låsing til instrumenthuset (1), i det minste ett nytt, intakt instrument (12') som i utførelse er identisk med det instrument (12) som skal skiftes ut, samt i det minste ett andre låsverktøy (27') for låsing av det nye instrument (12<1>) til instrumenthuset (1) etter at det nye instrument (12<1>) er kommet på plass og befinner seg i operativ posisjon i instrumenthuset (1); og at verktøyanordningen (2) er forsynt med en skyveinnretning (31) for utskyvning av instrumentet (12) som skal utskiftes, og første låsverktøy (27), samt for innskyvning av nytt instrument (12") i instrumenthuset (1).

2. Verktøyanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at skyveinnretningen (31) har form av et stempel og er tilordnet en stempelstang (32) med urundt tverrsnitt og som har føring i et motsvarende utformet hull i verktøyhusets (2') ene endeparti (2"), hvilken stempelstang (32) har en endestopper (33) som begrenser stemplets (31) slaglengde, slik at det - når ladekammeret (3) er normalt ladet, det vil si med andre låsverktøy (27') innerst, mellomliggende nytt instrument (12<1>) og første lås-verktøy (27) ytterst - bringes til å stoppe umiddelbart etter at det nye instrument (12') er matet ut av ladekammeret (3) og inn i instrumenthuset (1).

3. Verktøyanordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at dens verktøyhus (2<1>) ved yttermantelen, fortrinnsvis i forsenkninger, er tilordnet i det minste to mot uvirksom stilling fjærbelastede (30) gripehaker (10,10') som hver er svingbart opplagret (11) som en toarmet vektstang, og som ved sin ene ende er utformet med en hake (10') for inngrep i et ytre omkretsspor (9) i instrumenthuset (1), og ved sin motsatte ende er tilordnet et hydraulisk/pneumatisk aktiverbart manøverorgan (29).

4. Instrumenthus for anvendelse ved utskifting av en enhet i form av et instument (12) eller annen innretning som i sin funksjonsstilling omsluttes av instrumenthuset (1) som kan være innrettet for innkopling i en fluidledning, særlig på et kritisk og/eller vanskelig tilgjengelig sted, for eksempel under vann, og/eller i risikofylt miljø, og hvor nevnte instrument (12) i sin funksjonsstilling er låst (16',-8) mot uttrekking/utskyvning med hensyn på instrumenthuset (1), karakterisert ved at instrumenthuset (1), som fortrinnsvis er utformet i ett stykke, har et gjennomgående, stort sett sylindrisk, instrument-opptagende hulrom (1') med tilordnet låseorgan (8) for utløsbart samvirke med motsvarende organ (16') på instrumentet (12,12'), og at instrumenthuset (1) er utformet med, i forhold til hulrommets akse (24), tverrgående tilslutninger/tilkoplinger (4) for en fluidledning, for eksempel en prosess-/styreledning, hvilke tilkoplingers (4) boringer står i fluidforbindelse (5) med instrumenthusets (1) gjennomgående hulrom (l<1>).

5. Instrumenthus i samsvar med krav 4, karakterisert ved at det har uttak, særlig i form av et omkretsspor (9), fortrinnsvis med innad avsmalnende trapesformet tverrsnitt, og for øvrig utformet for å danne mothold for en fastspenningsanordning (10,10') på en verktøyanord-ning (2) som kan benyttes under utskiftingsoperasjonen, og at instrumenthuset (1) er forsynt med styreorgan fortrinnsvis i form av aksialt rettede styrehull (6) og/eller -tapper for inngrep med komplementære styreorgan (7) på nevnte verk-tøyanordning (2), hvilke styreorganer (7) fortrinnsvis er konisk .utformet.

6. Låsverktøy for låsing henholdsvis opplåsing av et instrument (12;12') med hensyn på et instrumenthus (1) i samsvar med krav 4-5 under anvendelse av den i krav 1-3 angitte verktøyanordning, og hvor låsmekanismen (16';8), som hindrer instrumentets (12; 12') uttrekking/utskyvning fra instrumenthuset (1) i operativ tilstand, kan aktiveres/utløses for opprettelse/opphevelse av sammenlåsingen ved en relativ dreining, for eksempel 90 grader, av delene (instrument (12; 12') og instrumenthus (1)), og hvor instrumentet (12; 12') for dette formål har et sentralt, urundt betjeningsorgan, for eksempel en sekskantet mutter (21), karakterisert ved at låsverktøyet (27;27') har et motsvarende, komplementært betjeningsorgan, for eksempel i form av en pipenøkkel (40) som er innrettet til å kunne dreies en gitt vinkel, for eksempel 90 grader, ved at et påvirkningsstempel (45) hvormed pipenøkkelen (40) er beveg-elsesoverførende sammenkoplet, påvirkes av hydraulisk/pneu-matisk fluid gjennom en i låsverktøyets mantel (34) utformet boring (46) som er innrettet til å korrespondere med en boring (51) i verktøyhuset (2') når låsverktøyet (27;27') befinner seg i virksom posisjon i verktøyhusets (2') ladekammer (3).

7. Låsverktøy i samsvar med krav 6, karakterisert ved at den bevegelsesoverførende sammenkopling mellom pipenøkkel (40) og påvirkningsstempel (45) utgjøres av en tverrgående momentpinne (43) som har styring i aksialt forløpende avlange spor (36) i nøkkelhusets (34) vegg, og som strekker seg gjennom spiralformede spor (41) utformet i pipenøkkelen (40) samt gjennom en boring i påvirknings-stemplets (45) stempelstang (44).

8. Låsverktøy i samsvar med krav 7, karakterisert ved at det i nøkkelhusets (34) indre veggflate, i nærheten av pipenøkkelens (40) frie ende, er utformet et omkretsspor for en tetning/O-ring (54).

9. Instrument og låsverktøy for anvendelse i tilknytning til den i krav 1-3 angitte verktøyanordning (2) og det i krav 4-5 angitte instrumenthus (1), karakterisert ved at instrument (12;12') og låsverktøy (27;27') har stort sett innbyrdes identisk ytre form, hvor tverrsnittsform og -størrelse er ubetydelig mindre enn instrumenthus-hulrommets (l<1>) tverrsnittsform og -størrelse; at instrument og låsverktøy fortrinnsvis har samme aksiale lengde, og at deres ytre mantel er utformet med flere, med forutbestemte innbyrdes mellomrom plasserte omkretsspor for tetninger/- 0-ringer (23-23''';37).

10. Instrument og låsverktøy i samsvar med krav 9, karakterisert ved at instrument (12,-12') og låsverktøy (27;27'), er utstyrt med innbyrdes samvirkende, aksialt forløpende tapper/hull (48/47) i gjensidig tilstøt-ende endeflater for å komme i riktig posisjon i forhold til hverandre.

11. Instrument i samsvar med krav 9 eller 10, hvor instrumentet (12;12') har det i krav 6 nevnte, urunde betjeningsorgan (21), karakterisert ved at betjen-ingsorganet (21) er forsynt med en indikator (53) som angir om instrumentet er låst eller ulåst i instrumenthuset (1).

12. Fremgangsmåte til utskifting av et instrument (12) eller annen innretning som i sin funksjonsstilling omsluttes av et instrumenthus (1) som kan være innkoplet i en fluidledning, særlig på et kritisk og/eller vanskelig tilgjengelig sted, for eksempel under vann, og/eller i risikofylt miljø, og hvor nevnte instrument (12) i sin funksjonsstilling er låst (16';8) mot uttrekking/utskyvning med hensyn på instrumenthuset (1), karakterisert ved at utskiftingsoperasjonen omfatter opphevelse av den gjensidige låsing (16';8) mellom instrumentet (12) som skal skiftes ut, og instrumenthuset (1) ved hjelp av et første låsverktøy (27); forskyvning av instrumentet (12) som skal skiftes ut, sammen med første låsverktøy (27) ut gjennom instrumenthusets (1) hulrom (l<1>); og umiddelbart etterfølgende innskyvning av et nytt instrument (12') i instrumenthusets (1) hulrom (1') samt derpå følgende låsing (16';8) av det nye instrument (12') til instrumenthuset (1) ved hjelp av et andre lås-verktøy ( 271 ).