NO175552B - Koplingsenhet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår koplingsenheter for sammenkopling av én eller flere fluidførende ledninger, f.eks. for bruk under vann for sammenkopling av fluidførende ledninger som strekker seg fra en flytende plattform til utstyr, f.eks. en manifold, montert på et neddykket fundament. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en koplingsenhet som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. Som eksempel på kjent teknikk området kan nevnes NO 157 432.

Det nye og særegne ved koplingsenheten er angitt i den karakteriserende del av det etterfølgende krav 1.

I en utføringsform hvor koplingsenheten på kjent måte omfatter midler for avtetting av skjøten mellom åpningene til fluidboringene i endeflatene når endeflatene er sammenstilt kan tetningsmidlene bæres av en hullet plate som er anbrakt mellom endeflaten når flensene er sammenspent.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en koplingsenhet for sammenkopling av fluidførende ledninger, omfattende to flenser som hver har en endeflate, minst én fluid-boring som strekker seg gjennom flensen og munner ut i endeflaten, og en åpning i endeflaten for en spenninnretning, idet boringene og åpningene bringes på linje med hverandre når flens-endeflåtene sammenstilles, hvilken spenninnretning omfatter en hoveddel som står i forbindelse med åpningen i en av flensene og bærer et antall spennelementer, hvilke spennelementer er bevegelige i forhold til hoveddelen mellom tilbaketrukne uvirksomme stillinger og fremskutte virksomme stillinger og er innrettet til i sine virksomme stillinger å stå i inngrep med i det minste den andre flens for sammenspenning av flensene når åpningene og boringene i flensene er innrettet på linje og deres endeflater er sammenstilt.

Spennelementet er fordelaktig innrettet til å danne inngrep med begge flenser for sammenspenning av flensene. Man-øverelementet kan ha et antall flate partier som står i forbindelse med hvert sitt spennelement, idet flatepartiene skråner i forhold til retningen av manøverelementets relative bevegelse. Spennelementenes innsider kan være innrettet til å gli over flatepartiene ved relativ bevegelse av manøverelemen-tet og spenn-hoveddelen. Manøverelementet kan være aksielt bevegelig i forhold til flensene og flatepartiene kan strekke seg i retning av dettes bevegelsesretning og kan være plane.

Manøverelementet og spennelementene kan sammenkoples ved hjelp av kileorganer for tilbaketrekking av spennelementene fra deres virksomme stillinger til deres uvirksomme stillinger.

Spennelementene, som kan være anordnet med lik innbyrdes vinkelavstand rundt omkretsen av spenninnretningen, fastholdes fortrinnsvis i spenn-hoveddelen i forhold til nevnte ene flens i en stilling stort sett innrettet på linje med endeflaten til nevnte ene flens.

Spennelementene kan være utstyrt med midler for inngrep med et parti av veggen til åpningen i nevnte andre flens for sammenspenning av flensene. Veggpartiet kan være innrettet til å vende stort sett bort fra endeflaten til den andre flens og kan være utstyrt med en rund ring eller et spor utformet i veggen.

Spennelementene er fordelaktig forsynt med midler for inngrep med veggene til åpningene i begge flenser.

Midlene for inngrep med de respektive veggpartier omfatter et flateparti på spennelementet som er innrettet til å vende stort sett mot endeflaten til den respektive flens. Overflatepartiene og tilsvarende veggpartier er med fordel innrettet til å samvirke for å tvinge flensenes endeflater tettere sammen når spennelementene utskyves til sine virksomme stillinger. Spennelementenes flatepartier og veggpartiet eller hvert veggparti til åpningen eller hver åpning er fordelaktig stort sett konisk.

Manøverelementet kan være innvendig forsynt med et sylindrisk hulrom som er delt i to kamre ved hjelp av et stempel som er forskyvbart montert i hulrommet og er festet til spenn-hoveddelen, idet manøverelementet beveges i forhold til spenn-hoveddelen ved tilførsel av trykkfluid til kamrene. Løsbare låseorganer er fordelaktig anordnet for å fastholde stempelet mot bevegelse i forhold til manøverelementet for å hindre utilsiktet utløsning av spennelementene.

I en foretrukket utføringsform er i det minste en del av spennhoveddelen opptatt i åpningen i den ene flens og er fiksert i forhold til nevnte ene flens. Åpningen i hver flens er fordelaktig anordnet i sentrum av flensen og boringen eller hver boring strekker seg gjennom den respektive flens stort sett parallelt med åpningen.

Ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse av en utføringsform av denne, gitt bare som eksempel, under henvisning til de medfølgende tegnin-ger.

På tegningene:

Figur 1 er et lengdesnitt gjennom en utføringsform av en koplingsenhet ifølge foreliggende oppfinnelse langs linjen I-l i figur 3, og viser koplingsenheten i to tilstander, Figur 2 er et snitt gjennom koplingsenheten ifølge figur 1 langs linjen II-II i figur 1, og Figur 3 er et enderiss av koplingsenheten i retning av pilen III i figur 1.

Koplingsenheten vist i tegningene omfatter en første og en andre flens 1, 2 som hver har minst én gjennomgående boring for fluid. Som vist er koplingen beregnet for bruk i en oljeproduksjons-installasjon og særlig for sammenkopling av prosess- og styrefluidførende ledninger fra en flytende plattform til utstyr, f.eks. en manifold, montert på en neddykket plattform. Boringene omfatter således et antall boringer 3 for føring av prosessfluid og et antall boringer 4 for føring av styrefluid. Andre boringer (ikke vist) kan om nødvendig også være anordnet for elektriske ledninger. Alle boringene 3, 4 munner ut i indre endeflater 5, 6 på de to flenser 1, 2 og bringes i kommunikasjon når endeflatene sammenstilles. Endeflatene 5, 6 kan, som vist, sammenbringes direkte og tetninger 7 er anordnet i den ene eller begge endeflater for avtetting av forbindelsene mellom i det minste de fluidførende boringer. I denne utføringsform er tetningene 7 anordnet i utsparinger 8 som omgir boringenes munninger i flensen 1 og har form av metalltetninger av AX-type som er løsbart fast-holdt i utsparingene ved hjelp av delte ringer 9 og som tetter mot koniske flater som omgir boringenes munninger i flensens 2 endeflate 6. O-ringtetninger 11 kan også være anordnet i flensens 1 endeflate 5 rundt i det minste åpningen til hver prosessfluid-boring. Ved en modifisert utføringsform kan flensenes endeflater være sammenstilt med separate tetnings-midler plassert mellom flensene, f.eks. i form av en hullet plate som bærer tetninger for avtetting av forbindelsene til i det minste de fluidførende boringer.

De ytre ender av boringene 3, 4 munner ut i ytre endeflater på flensene for forbindelse med fluidledninger og/eller elektriske ledninger ved hjelp av passende midler. F.eks. kan, som vist, disse ender av boringene være gjenget eller formet for sveising.

Flensene er også utstyrt med midler for å sikre korrekt relativ orientering av flensene for å sikre at de korrekte boringer bringes i kommunikasjon og slike midler kan, som vist, omfatte én eller flere pinner 12 som er festet i endeflaten til den ene flens og opptas i tilsvarende utsparinger i den andre flens. Pinnen eller hver pinne 12 kan som vist være innskrudd i flensen 1 og opptatt i en åpning 13 i flensen 2 og pinnens utstikkende ende kan være konisk for å lette innret-ting av flensene når de bringes mot hverandre.

Flensene 1, 2 er sammenspent ved hjelp av en spenninnretning 14 som danner inngrep med flensene via aksialt innrettete åpninger 15, 16 i flensene. I denne utføringsform strekker åpningen 15, som er sentralt anordnet i flensen 1, seg gjennom flensen 1 med den følge at flensen er ringformet. Spenninnretningen 14 er, i denne utføringsform, forbundet med flensen 1. Åpningen 16, som er sentralt beliggende i flensen 2, strekker seg bare delvis gjennom flensen 2 hvor den danner en ringformet del 2a, gjennom hvilken boringene 3, 4 strekker seg, og et bunnparti 2b, med mindre diameter, hvorved flensen 2, i denne utføringsform, kan monteres på en fast installasjon. Ved en modifisert utføringsform, f.eks. for bruk der flensen 2 ikke skal festes på plass, kan flensen 2 omfatte bare den ringformete del 2a.

Spenninnretningen 14 omfatter et antall spennelementer 17 som er radielt bevegelige i forhold til åpningene 15, 16 mellom tilbaketrukne uvirksomme stillinger (vist i nedre halvdel av figur 1) og utskutte virksomme stillinger (vist i øvre halvdel av figur 1) hvor elementene 17 danner inngrep med flensene på hver side av planet til endeflatene 5, 6 for sammenspenning av flensene. Som vist er åtte spennelementer 17 anordnet med lik innbyrdes vinkelavstand rundt aksen til de sentrale åpninger. Det skal imidlertid bemerkes at flere eller færre spennelementer kan være anordnet, avhengig av omstendighetene og driftsbetingelsene ved koplingen.

Partier 18, 19 av åpningenes vegger er innrettet til å vende stort sett bort fra endeflatene til de respektive flenser 1, 2 for inngrep med flatepartier 20, 21 på spennelementene 17 som er innrettet til å vende stort sett mot flensenes endeflater. Veggpartiene 18, 19 kan utgjøres av overflater på ringformete ringer eller, som vist, ringformete spor utformet i åpningsveggene. Flatepartiene 20, 21 på spennelementene 17 og veggpartiene 18, 19 i åpningene kan, som vist, være koniske og, om passende dimensjonert, innrettet til å samvirke for å tvinge flensenes 1, 2 endeflater 5, 6 sammen idet klemelemen-tene 17 utskyves til sine virksomme stillinger, for å bringe endeflatene 5, 6 i innbyrdes anlegg og/eller bringe tetningene i full virksomhet og kan forspenne endeflatene og/eller tetningene.

Spennelementene 17 fastholdes aksielt i forhold til flensen 1 i en stilling innrettet på linje med flensens endeflate 5. Som vist er spennelementene 17 opptatt i på linje innrettete åpninger 22 i veggen til en sylindrisk spenn-hoveddel 23 som i den viste utføringsform er sikret mot aksiell bevegelse i forhold til flensen 1. Som vist holdes spenn-hoveddelen 23 i stilling ved hjelp av en delt ring 24 som er opptatt i en utsparing 25 i veggen til hoveddelen 23 og i en utsparing 26 i flensens 1 endeflate, til hvilken flens ringen 24 er festet ved hjelp av bolter 27.

Samtidig bevegelse av spennelementene 17 mellom deres virksomme og uvirksomme stillinger oppnås ved bevegelse av et manøverelement 28 i form av en avsmalnende sylinder i retning av flensenes akse. Partier 29 av manøverelementenes 28 utvendige overflate er plane og skråner i forhold til manøverele-mentets 28 bevegelsesretning, idet hvert overflateparti 29 er forbundet med et spennelement 17. Manøverelementet 28 kan, som vist, være generelt konisk rettavkortet med flerkantet tverrsnitt. Hvert spennelements radielle innside eller bakside 30 er plan og har en helling som svarer til hellingen til dens tilknyttete overflateparti 29, slik at, når manøverele-mentet 28 beveges innad vil spennelementene 17 gli på overflatepartiene 29 og beveges derved radielt utad. Hvert spennelement 17 holdes mot sitt tilknyttete overflateparti 29 av manøverelementet 28 ved hjelp av kileorganer 31, 3 2 som, som vist, kan omfatte en T-formet skinne 31 anordnet på overflate-partiet 29, som opptas i en motsvarende formet slisse 32 i spennelementets bakside. Når manøverelementet beveges utad trekkes således spennelementene 17 tilbake til sine uvirksomme stillinger.

Manøverelementet 28 beveges aksielt ved hjelp av en hydraulisk sylinder- og stempelinnretning som kan være montert på flensen 1 eller, som vist, kan være anordnet i manøverele-mentet. Som vist er manøverelementet 28 innvendig utformet med et sylindrisk hulrom som er lukket ved dets indre ende og danner sylinderen i en sylinder- og stempelenhet. Stempelet 33, som er fiksert i forhold til flensen 1, er forskyvbart montert i hulrommet på enden av en stempelstang 34 som er festet til, f.eks. innskrudd i, en endeplate 35 som stenger spenn-hoveddelens 23 ytre ende. Den åpne ende av manøverele-mentet 28 er forsynt med ringformete elementer 36 med tetninger for lukking og avtetting av spalten mellom det og stempelstangen 34. Stempelet 33 og manøverelementet 28 danner sammen to kamre 37, 38 som forsynes med hydraulikkvæske gjennom kanaler 39, 4 0 i stempelstangen, idet kammeret 38 settes under trykk for å bevege manøverelementet 28 innad for å bevege spennelementene 17 til deres virksomme stillinger, og kammeret 37 settes under trykk for å bevege manøverelementet 28 utad for å bevege spennelementene 17 til deres uvirksomme stillinger.

Konusvinkelen til manøverelementets 28 ytre overflate velges slik at den svarer til låsevinkelen til manøverelemen-tets 28 og spennelementenes 17 materialer, slik at når spennelementene 17 er i sine virksomme stillinger klemmes de fast mot manøverelementets 28 overflate. For å være helt sikker kan imidlertid ytterligere løsbare låsemidler være anordnet for å hindre utilsiktet utløsning av spennelementene. Som vist strekker det seg en eller flere stenger 41 fra manøver-elementets 28 ytre ende gjennom platen 35 slik at de er til-gjengelige fra utsiden. En hylse 42 omgir den del av stangen 41 som rager ut fra platen, idet hylsens indre ende er konisk og omgir en ringformet rekke kiler 43 som fastholdes mellom hylsen 42 og platen 35. Hylsen 42 er innskrudd i en krage 44 som er festet til platen 35 for bevegelse mellom en spennstil-ling hvor kilene 43 spenner mot stangen 41 for å hindre aksi-albevegelse av stangen, og en uvirksom stilling hvor stangen 41 kan gli i forhold til kilene og hylsen. Kilene 43 kan fastholdes mot platen 35 for å hindre utilsiktet funksjon av låsemidlene når stangen beveges utad i forhold til disse.

Stangen eller hver stang 41 kan også anvendes for manuell utløsning av spennelementene 17 i tilfelle av fastskjæring eller feil ved den hydrauliske sylinder og stempelenhet, og kan, i dette øyemed, som vist, være forsynt med en ring 46 eller annen terminal for manuelt inngrep.

Ved bruk av den ovenfor beskrevne kopling festes flensen 2 hensiktsmessig på plass med sine boringer tilkoplet de aktuelle fluidledninger, med den sentrale åpningens 16 akse vertikal og åpningen 16 vendt oppad. Flensen 1, med dens boringer tilkoplet aktuelle fluidledninger og med spennelementene i deres tilbaketrukne stillinger, blir så senket ned på flensen 2, orientert i forhold til flensen 2 slik at pinnene 12 kan gripe inn i sine utsparinger eller åpninger 13, og spennenheten blir så aktivert for sammenspenning av de sammenstilte flenser.

Særlig når koplingen brukes i neddykket tilstand kan det være fordelaktig å fylle rommet 4 7 i koplingen, som ellers ville oppta vann, med et ikke-korrosivt fluid som er tyngre enn vann, som f.eks. silisium. Med sikte på dette har flensene 1, 2 en ytterligere boring 48. Den ytre ende av boringen 48 i flensen 1 er forbundet med et rør til et forråd av silisium og den andre ende av boringen i flensen 2 er forbundet med et rør 49 til den nedre ende av rommet 47. Når rommet 47 fylles med silisium gjennom boringen 48 vil det fortrengte vann strømme ut gjennom rommene mellom flensene 1, 2 og fast-holdingselementet 2 3 og mellom spenn-hoveddelen 23 og manøver-elementet 28 og gjennom åpninger i platen 35. På grunn av spennenhetens sentrale beliggenhet og boringenes omkretsmes-sige arrangement i flensene, kan koplingens totale masse og kompliserthet vesentlig reduseres sammenlignet med lignende koplingstyper utstyrt med spennenheter langs omkretsen.

Flensene og tilhørende deler kan være laget av hvilke som helst egnete materialer avhengig av hva koplingen skal brukes til og bruksforholdene. For undervannsbruk er de fremstilt av passende stål.

Claims (20)

1. Koplingsenhet for sammenkopling av fluidførende ledninger, omfattende to flenser (1, 2) som hver har en endeflate (5, 6), minst én for fluid beregnet boring (3, 4) som strekker seg gjennom flensen og munner ut i endeflaten, og en åpning (15, 16) i endeflaten for en spenninnretning (14), hvilke boringer og åpninger kan bringes på linje med hverandre når flensendeflåtene sammenstilles, hvilken spenninnretning (14) omfatter en spenn-hoveddel (23) som er forbundet med åpningen (15) i én av flensene (1) og bærer et antall spennelementer (17) som er bevegelige i forhold til spenn-hoveddelen (23) mellom uvirksomme stillinger og virksomme stillinger og er innrettet til i sine virksomme stillinger å komme i inngrep med i det minste den andre flens (2) for sammenspenning av flensene (1, 2) når åpningene (15, 16) og boringene (3, 4) i flensene (1, 2) er innrettet på linje og deres endeflater (5, 6) er sammenstilt, samt et manøverelement (28) som er linjært bevegelig i forhold til spenn-hoveddelen, karakterisert ved at spennelementene (17) er innrettet til å beveges linjært ved bevegelse av manøverele-mentet (28) mellom fremskutte, virksomme stillinger og tilbaketrukne, uvirksomme stillinger, samt til å beveges i forhold til manøverelementet (28) langs linjære baner i retninger som skråner i forhold til manøverelementets (28) linjære bevegelsesretning.

2. Koplingsenhet ifølge krav 1, omfattende midler (7) for avtetting av skjøten mellom fluidboringenes (3, 4) åpninger i endeflatene (5, 6) når endeflatene er sammenstilt, karakterisert ved at tetningsmidlene (7) bæres av en hullet plate som er anbrakt mellom endeflatene når flensene (1, 2) er sammenspent.

3. Koplingsenhet ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at spennelementene (17) er innrettet til å danne inngrep med begge flenser (1, 2) for sammenspenning av flensene.

4. Koplingsenhet ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at manøverelementet (28) omfatter et antall overflatepartier (29) som er forbundet med hvert sitt spennelement (17), hvilke overflatepartier (29) skråner i forhold til retningen av manøverelementets (28) relative bevegelse.

5. Koplingsenhet ifølge krav 4, karakterisert ved at spennelementenes (17) innsider (30) er innrettet til å gli over overflatepartiene (29) ved relativ bevegelse mellom manøverelementet (28) og spenn-hoveddelen (23).

6. Koplingsenhet ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at manøverelementet (28) er bevegelig aksielt i forhold til flensene (1, 2) og at overflatepartiene (29) strekker seg i retning av deres bevegelse og er plane.

7. Koplingsenhet ifølge et av kravene 3 til 6, karakterisert ved at manøverelementet (28) og spennelementene (17) er sammenkoplet ved hjelp av kileorganer (31, 32) for tilbaketrekking av spennelementene (17) fra deres virksomme til deres uvirksomme stillinger.

8. Koplingsenhet ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spennelementene (17) er anordnet med lik innbyrdes vinkelavstand rundt spenninnretnin-gens (14) omkrets.

9. Koplingsenhet ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spennelementene (17) fastholdes i spenn-hoveddelen (23) i forhold til den ene flens (1) i en stilling stort sett innrettet på linje med den nevnte ene flensens endeflate (5).

10. Koplingsenhet ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spennelementene (17) er forsynt med midler (20, 21) for inngrep med et parti (19) av veggen i åpningen (16) i den andre flens (2) for å sammenspenne flensene (1, 2).

11. Koplingsenhet ifølge krav 10, karakterisert ved at åpningens (16) veggparti (19) er innrettet til å vende stort sett bort fra den andre flensens (2) endeflate (6) .

12. Koplingsenhet ifølge krav 11, karakterisert ved at veggpartiet (19) dannes av en ringformet ring eller spor som er utformet i veggen.

13. Koplingsenhet ifølge et av kravene 10 til 12, karakterisert ved at spennelementene (17) er forsynt med midler (20, 21) for inngrep med veggene i åpningene (15, 16) i begge flenser (1, 2).

14. Koplingsenhet ifølge et av kravene 10 til 13, karakterisert ved at midlene (20, 21) som er anordnet på spennelementene (17) for inngrep med veggpartiet til åpningen eller hver åpning (15, 16) omfatter overflatepartier som er innrettet til å vende stort sett mot endeflaten (5, 6) til den respektive flens (1, 2).

15. Koplingsenhet ifølge krav 14, karakterisert ved at overflatepartiene (20, 21) på spennelementene (17) og veggpartiet (18, 19) til åpningen eller hver åpning (15, 16) er innrettet til å samvirke for å tvinge flensenes (1, 2) endeflater (5, 6) nærmere sammen når spennelementene (17) utskyves til sine virksomme stillinger.

16. Koplingsenhet ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved at spennelementenes (17) overflatepartier og veggpartiet (18, 19) i hver åpning (15, 16) er stort sett koniske.

17. Koplingsenhet ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste en del av spenn-innretningen (14) er opptatt i åpningen (15) i nevnte ene flens (1) og er fiksert i forhold til nevnte ene flens.

18. Koplingsenhet ifølge krav 17, karakterisert ved at den omfatter midler, bl.a. et stempel (33, 34, 35), for å bevege manøverelementet (28), hvor manøverelementet innvendig er utstyrt med et sylindrisk hulrom som er delt i to kamre (37, 38) ved hjelp av et stempel (33) som er forskyvbart i hulrommet, og hvor stempelet er fiksert i forhold til spenn-hoveddelen (23), idet manøverelementet (28) er bevegelig i forhold til spenn-hoveddelen (23) ved tilførsel av trykkfluid til kamrene (37, 38).

19. Koplingsenhet ifølge krav 18, karakterisert ved at utløsbare låsemidler (42, 43) er anordnet for å fastholde stempelet (33) mot bevegelse i forhold til manøver-elementet (28) for å hindre utilsiktet utløsning av spennelementene (17) .

20. Koplingsenhet ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at åpningen (15, 16) i hver flens (1, 2) er anordnet stort sett i sentrum av flensen og at boringen eller hver boring (3, 4) strekker seg gjennom flensen (1, 2) stort sett parallelt med åpningen (15, 16).