NO20101218A1

NO20101218A1 - En girdrivanordning

Info

Publication number: NO20101218A1
Application number: NO20101218A
Authority: NO
Inventors: Stig A Nygaard
Original assignee: Aker Pusnes As
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-03-02
Also published as: CA2808911A1; EP2611724B1; KR101889114B1; CA2808911C; WO2012028528A1; SG187889A1; US9217465B2; EP2611724A1; KR20130101510A; DK201370092A; US20130202236A1; DK179279B1; NO334235B1

Abstract

Girdrivanordning, innbefattende en dreielagerinnretning for drift av en spole. Et første dreielager (10) er utformet til å ta torsjons- og aksial belastninger i spolen, mens et andre dreielager (20) er utformet til ikke å ta vesentlig torsjons- og aksialbelastninger i spolen. På den måten virker det andre dreielageret (20) som et reservelager for spolen, mens det første dreielageret (10) betjener spolen, og således er det primære dreielageret for spolen.

Description

En dreieanordning

Oppfinnelsen vedrører et offshore-lastesystem for overføring av hydrokarbon-produkter via en losseslange fra et lageranlegg på et transportfartøy, så som et skytteltankskip. Mer særskilt vedrører oppfinnelsen en dreieanordning som innbefatter en dreielagerinnretning for driften av en slangespole eller lignende, som er dreibart opplagret ved hjelp av dreielagerinnretningen, som på sin side bæres av en stasjonær struktur.

Produksjonen av hydrokarboner (eksempelvis råolje og gass) fra undersjøiske reservoarer muliggjøres med et antall store offshoreproduksjonsanlegg som er lokalisert nær én eller flere undersjøiske brønner.

Tradisjonelt har hydrokarboner vært transportert fra offshoreproduksjonsanlegget og til lagringsanlegg på land, og for videre behandling, via rørledninger som er lagt på havbunnen. Etter hvert som hydrokarboner produseres fra reservoarer som befinner seg i stadig dypere farvann, og i områder hvor havbunnen innbefatter grove eller ujevne detaljer så som bratte klipper og dype havbunndaler, har bruken av rørledninger på havbunnen blitt stadig mer komplisert og prohibitivt dyrere.

Et mer økonomisk og fleksibelt system for transport av hydrokarbonene til steder på land, innbefatter bruken av offshorelagringsanlegg ved eller nær produksjonsstedet, i kombinasjon med skytteltankskip. Offshorelagringsanlegget kan innbefatte undersjøiske lagerceller som er integrert i en såkalt GBS-plattform (Gravity Base Structure eller tyngdekraftstrukturplattform), eller forbundet med en lastebøye eller en fast plattform, eller offshorelagringsanlegget kan være integrert i et såkalt FPSO-fartøy (Floating production, Storage and Offloading) som holdes på plass på kjent måte (eksempelvis ved hjelp av fortøyninger og/eller trustere som styres ved hjelp av dynamisk posisjonering).

Hydrokarbonene overføres fra offshorelagringsanlegget (eksempelvis plattform) og til tankeren (eksempelvis et skytteltankskip) via en fleksibel overføringsledning, som vanligvis benevnes som en marin slange. Når den ikke er i bruk, lagres slangen på en spole på plattformen. Før lastingen av hydrokarbonene begynner, gis den fleksible slangen ut fra spolen og forbindes med skytteltankskipet. Når lastingen er ferdig, frigjøres slangen fra tankskipet, og spoles tilbake på spolen, på i og for seg kjent måte.

Slangespoler drives vanligvis ved hjelp av en dreielageranordning, dvs. ved hjelp av en dreietannkrans (som drives med én eller flere dreiemotorer), og en lagerring, idet disse er forbundet henholdsvis med spolen og spolefundamentet, eller omvendt. Denne mekanismen er velkjent.

US 6 527 215 beskriver en trommel med en drivanordning. Trommelen er opplagret i en første lager og et andre lager, som begge er forbundet til et stativ via lagerets indre ring. Den ytre ringen er utstyrt med tenner som driver denne rundt, on en drivplate som driver trommelen.

Stadig bruk, med betydelige dreiemoment- og radialbelastninger, medfører slitasje på dreielageranordningen, og fra tid til annen vil anordningens vikte. Reparasjoner, eksempelvis erstatning av dreietannkransen eller lagerringen, vil ofte være tidkrevende og medfører kostbar dødtid for plattformen.

Søkeren har utviklet oppfinnelsen for å overvinne de foran nevnte ulempene, og for å oppnå ytterligere fordeler.

Oppfinnelsen er angitt og kjennetegnet i de selvstendige kravene, mens de uselvstendige kravene beskriver andre oppfinneriske kjennetegn.

Det foreslås således en dreieanordning, innbefattende en dreielagerinnretning for drift av spolen eller lignende, som bæres dreibart av dreielagerinnretningen. Dreielagerinnretningen bæres av en stasjonær struktur og har

- et første dreielager, anordnet for drift av spolen, og

- et andre dreielager, som er anordnet til å løpe fritt og ikke ta noen driftsbelastninger når spolen drives med det første dreielageret. Dreieanordningen er kjennetegnet ved • et første dreielager med en første dreietannkrans, og en første lagerring utformet for innbyrdes relativbevegelser,

o hvilken første dreietannkrans er forbundet med den ene av spolen eller

den stasjonære strukturen, og

o den første lagerringen er forbundet med den andre av spolen eller den stasjonære strukturen, og • et andre dreielager med en andre dreietannkrans og en andre lagerring utformet for innbyrdes relativbevegelser,

o hvilken andre dreietannkrans innbefatter midler for forbindelse med den

ene av spolen eller den stasjonære strukturen, og

o den andre lagerringen innbefatter midler for forbindelse med den andre

av spolen eller den stasjonære strukturen, og

o hvorved den andre dreietannkransen kan forbindes med den ene av spolen eller den stasjonære strukturen, mens den andre lagerringen ikke er forbundet med den andre av spolen eller den stasjonære strukturen, • idet det første dreielageret er drivforbundet med spolen, mens det andre dreielageret ikke er drivforbundet med spolen.

I én utførelse er det første dreielageret utformet til å ta torsjons- og aksialbelastninger i spolen, mens det andre dreielageret er utformet til ikke å ta vesentlige torsjons- og aksialbelastninger i spolen, hvorved det andre dreielageret virker som et reservelager (back-up) for spolen, mens det første dreielageret driver spolen, og således fungerer som det primære dreielageret for spolen.

I én utførelse er det andre dreielageret anordnet radielt inne i det første dreielageret.

I én utførelse innbefatter det første dreielageret girtenner som går radielt utover, mens det andre dreielageret innbefatter girtenner som går radielt innover.

I én utførelse er det første og det andre dreielageret anordnet konsentrisk.

Driftsbelastninger innbefatter belastninger i forbindelse med drift og/eller styring av spolens bevegelser, og/eller andre belastninger som spolen utøver på den stasjonære strukturen.

Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av et foretrukket utførelseseksempel, her gitt som et ikke-begrensende eksempel, og under henvisning til de skjematiske tegningene, hvor

Fig. 1 er et perspektivriss av en spole, så som en slangespole, og viser en utførelse av drivanordningen ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et perspektivriss av en utførelse av drivanordningen ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 er et snitt gjennom en utførelse av drivanordningen ifølge oppfinnelsen, i en første driftstilstand,

Fig. 4 viser en variant av utførelsen i fig. 3,

Fig. 5 er et snitt gjennom en utførelse av drivanordningen ifølge oppfinnelsen, i en andre driftstilstand, Fig. 6 er et snitt gjennom en utførelse av drivanordningen ifølge oppfinnelsen, i en tredje driftstilstand, og Fig. 7 er et snitt gjennom en utførelse av drivanordningen ifølge oppfinnelsen, i en fjerde driftstilstand. Fig. 1 viser en spole 1, eksempelvis en spole for en marin slange. Spolen 1 innbefatter en trommel som er dreibart opplagret i en lagerbrakett ved hjelp av et dreielager. Lagerbraketten er i sin tur forbundet med en bæreflate, så som dekket på en plattform. Spolen 1 roteres ved hjelp av en dreiedrivmekanisme (lager) som er beskrevet nedenfor. Dreiedrivmekanismen betjenes med dreiemotorer (ikke vist) anordnet i opptak 17, 27 i et motorfundament 2. Lagerbrakettene og dreiemotorene er ikke vist i fig. 1, da disse komponentene anses som velkjent, og ikke trenger noen nærmere beskrivelse for belysning av oppfinnelsen. Fig. 2 er et nærbilde av drivmekanismen i fig. 1, men uten spolen. Drivmekanismen innbefatter et første dreielager 10 og et andre dreielager 20, anordnet konsentrisk med og inne i det første dreielageret 10.

Det første (ytre) dreielageret 10 innbefatter en ytre dreietannkrans 11, med utvendige tenner 18 som er rettet radielt utover, og en ytre lagerring 12. Den ytre dreietannkransen 11 er i den viste utførelsen forbundet med spolen (ikke vist i fig. 2) ved hjelp av bolter 15, og den ytre lagerringen 12 er forbundet med en lagerbrakett (ikke vist i fig. 2) ved hjelp av bolter 16.

Det andre (indre) dreielageret 20 innbefatter en indre dreietannkrans 21, med innvendige tenner 28 som er rettet radielt innover, og en indre lagerring 22. Den indre dreietannkransen 21 er i den viste utførelsen forbundet med spolen (ikke vist i fig. 2) ved hjelp av bolter 25, men den indre lagerringen 22 er ikke forbundet med lagerbraketten. Den indre lagerringen 22 er imidlertid forsynt med hull 26 for et slikt formål. Fig. 2 viser også motorfundamentet 2 og opptakene 17 for dreiemotorer (ikke vist) for samvirke med de ytre tennene 18, og viser også opptak 27 for dreiemotorer (ikke vist) for samvirke med de indre tennene 28. Fig. 2 viser seks opptak for hvert lager; dette antallet kan økes eller reduseres, alt avhengig av spolens drivenergibehov. Fig. 3 er et snitt gjennom det første (ytre) dreielageret 10 og det andre (indre) dreielageret 20.

Som beskrevet foran med henvisning til fig. 2, er den ytre dreietannkransen 11, hvis utvendige tenner 18 er rettet radielt utover, forbundet med spolen 1 (bare delvis vist i fig. 3) ved hjelp av bolter 15 (bare én er vist i fig. 3). Den ytre lagerringen 12 er forbundet med en lagerbrakett 6 (bare delvis vist i fig. 2) ved hjelp av bolter 16 (bare én er vist i fig. 3). Lagerbraketten 16 er forbundet med eksempelvis en dekkstruktur, på i og for seg kjent måte. Den ytre dreietannkransen 11 og den ytre lagerringen 12 er bevegbare i forhold til hverandre, og på kjent måte er det mellom dem anordnet et ytre rullelager 14.

Det andre dreielageret 20, som er anordnet radielt innenfor det første dreielageret 10, har deler som i prinsippet ligner dem i det første dreielageret. Som beskrevet foran under henvisning til fig. 2, er den indre dreietannkransen 21, hvis innvendige tenner 28 er rettet radielt innover, forbundet med spolen 1 (bare delvis vist i fig. 3) ved hjelp av bolter 25 (bare én er vist i fig. 3). Den indre dreietannkransen 21 og den indre lagerringen 22 er bevegbare i forhold til hverandre, og mellom dem er det på i og for seg kjent måte anordnet et indre rullelager 24.

Den indre lagerringen 22 er i den viste utførelsen ikke forbundet med lagerbraketten 6. En åpning 26 som går gjennom den indre lagerringen 22 og inn i lagerbraketten 6, vil imidlertid muliggjøre en slik forbindelse.

Ved bruk av drivanordningen som er vist i fig. 2 og 3, er dreiemotorer (ikke vist) anordnet i noen eller samtlige av de ytre motoropptakene 17 for å kunne drive spolen 1 i samvirke med de ytre tennene 18. Da det ikke er noen forbindelse mellom den indre lagerringen 22 og lagerbraketten 6, vil det ytre dreielageret 10 være primærlageret, mens det indre dreielageret 20 er et sekundærlager. Det vil si at torsjons- og radialbelastninger som introduseres med dreiemotorene og/eller som slangen utøver mot spolen, tas av det ytre dreielageret 10, slik at derved det indre dreielageret 20 er avlastet med hensyn til slitasje.

Ved bruk av spolen over lengre tid, og særlig dersom spolen brukes i korrosive miljøer eller støvholdige miljøer, anses det gunstig å (i det minste fra tid til annen) bevege den indre lagerringen 22 i forhold til den indre dreietannkransen 21, for på den måten å kunne unngå korrosjon og tilgroing. Derfor kan den indre lagerringen 22 forbindes med lagerbraketten 6 på en måte som muliggjør overføring av torsjon, men ikke overføring av radielle belastninger. Fig. 4 viser en slik situasjon, hvor en bolt 29 går gjennom åpningen 26. Bolten 29 har en diameter som er betydelig mindre enn diameteren i åpningen 26.

Dersom det ytre dreielageret (primærlageret) 10 skades under drift, så kan det indre dreielageret 20 brukes som det primære dreielageret ved at bolter føres inn i åpningene 26, mens boltene 16 fjernes. En slik situasjon er vist i fig. 5, hvor en bolt 260 er ført inn i åpningen 16, mens bolten 16 (se fig. 4) er fjernet fra åpningen 160. Dreiemotorene kan så tas ut fra de ytre opptakene 17, og føres inn i de indre opptakene 27, slik at derved spolen kan drives som følge av motorenes samvirke med de innvendige tennene 28.

Anordningen ifølge oppfinnelsen gir således redundans, idet det indre dreielageret 20 tjener som reserve (back-up), dersom det ytre dreielageret 10 skulle svikte. Fig. 6 viser en utførelse som er teknisk ekvivalent med den i fig. 3: det ytre dreielageret 10 er det primære lageret, og det indre dreielageret 20 er inaktivt (sekundærlager). I fig. 6 er imidlertid den indre lagerringen 22 forbundet med braketten 6, mens den indre dreietannkransen 21 ikke er forbundet med spolen 1. Åpningen 250 er tom. Fig. 7 viser en utførelse som er teknisk ekvivalent med den i fig. 5: Det indre dreielageret 20 er primærlageret, mens det ytre dreielageret 10 er inaktivt (sekundærlager). I fig. 7 er imidlertid den ytre lagerringen 12 forbundet med braketten 6, mens den ytre dreietannkransen 11 ikke er forbundet med spolen 1. Åpningen 150 er tom.

Holdeinnretninger tilsvarende de underdimensjonerte boltene 29 som er beskrevet foran i forbindelse med fig. 4, kan også brukes i de sekundære lagrene i de variantene som er vist i fig. 5, 6 og 7.

Selv om beskrivelsen av det foretrukne utførelseseksemplet refererer seg til en slangespole, så vil fagpersoner forstå at oppfinnelsen også kan anvendes for spoler for andre gjenstander, og generelt sett for dreielagre.

Claims

1. Girdrivanordning, innbefattende en dreielagerinnretning for drift av en spole (1) eller lignende, som er dreibart opplagret med dreielagerinnretningen, som bæres av en stasjonær struktur (6), karakterisert ved- et første dreielager (10), anordnet for drift av spolen, og - et andre dreielager (20), som er anordnet til å løpe fritt og ikke ta noen driftsbelastninger når spolen drives med det første dreielageret.

2. Girdrivanordning ifølge krav 1, videre innbefattende • et første dreielager (10), med en første dreietannkrans (11) og en første lagerring (12) utformet for innbyrdes relativbevegelser, o hvilken første dreietannkrans (11) er forbundet med den ene av spolen (1) eller den stasjonære strukturen (6), og o den første lagerringen (12) er forbundet med den andre av spolen (1) eller den stasjonære strukturen (6), og • et andre dreielager (20) med en andre dreietannkrans (21) og en andre lagerring (22) utformet for innbyrdes relativbevegelser, o hvilken andre dreietannkrans (21) innbefatter midler (25, 250) for forbindelse med en av spolen (1) eller den stasjonære strukturen (6), og o den andre lagerringen (22) innbefatter midler (26, 260) for forbindelse med den andre av spolen (1) eller den stasjonære strukturen (6), og o hvorved den andre dreietannkransen (21) kan forbindes med den ene av spolen (1) eller den stasjonære strukturen (6), mens den andre lagerringen (22) ikke er forbundet med den andre av spolen /l) eller den stasjonære strukturen (6), • idet det første dreielageret (10) er drivforbundet med spolen, mens det andre dreielageret (20) ikke er drivforbundet med spolen.

3. Girdrivanordning ifølge et av de foregående krav, hvor det første dreielageret (10) er utformet til å ta torsjons- og aksialbelastninger i spolen, mens det andre dreielageret (20) er utformet til ikke å ta vesentlige torsjons- og aksialbelastninger i spolen, idet det andre dreielageret (20) virker som et reservelager (back-up-lager) for spolen, mens det første dreielageret (10) betjener spolen, og således virker som spolens primære dreielager.

4. Girdrivanordning ifølge et av de foregående krav, hvor det andre dreielageret (20) er anordnet radielt inne i det første dreielageret (10).

5. Girdrivanordning ifølge et av de foregående krav, hvor det første dreielageret (10) har girtenner (18) som går radielt utover, og det andre dreielageret (20) har girtenner (28) som går radielt innover.

6. Girdrivanordning ifølge et av de foregående krav, hvor det første dreielageret (10) og det andre dreielageret (20) er konsentrisk anordnet.

7. Girdrivanordning ifølge et av de foregående krav, hvor driftsbelastningene innbefatter belastninger for drift av og/eller styring av spolens bevegelser, og/eller andre belastninger som spolen utøver på den stasjonære strukturen.