NO300587B1

NO300587B1 - Hydraulic shackle

Info

Publication number: NO300587B1
Application number: NO952259A
Authority: NO
Inventors: Jan Bjarne Norheim
Original assignee: Balmoral Norge As
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1997-06-23
Also published as: GB2301860A; NO952259D0; GB9611758D0; NO952259L; GB2301860B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en hydraulisk sjakkel innbefattende en sjakkelkropp med feste for løfteutstyr, en låsebolt for bevegelse ut og inn gjennom huller uttatt i sjakkelkroppen og en arbeidssylinder som via en mekanisme betjener låsebolten. Sjakler av denne type er blant annet kjent fra enkelte av de nedenfor anførte patentskrifter. The present invention relates to a hydraulic shackle including a shackle body with attachment for lifting equipment, a locking bolt for movement out and in through holes taken out in the shackle body and a working cylinder which operates the locking bolt via a mechanism. Shackles of this type are known, among other things, from some of the patents listed below.

Hydrauliske sjakler av denne type blir ofte benyttet ved løft av tungt utstyr til havs, og spesielt innenfor oljeindustri-en. I prinsipp kan slikt løfteutstyr benyttes til å senke konstruksjoner ned på havbunnen eller hente opp tilsvarende. De kan fremstilles i en rekke ulike størrelser, f.eks. beregnet på løft fra 50 og helt opp til 1000 tonn. Ved bruk under vann betjenes løfteenheten ved hjelp av en undervanns-farkost (ROV). Hydraulic shackles of this type are often used when lifting heavy equipment at sea, and especially within the oil industry. In principle, such lifting equipment can be used to lower structures to the seabed or retrieve them accordingly. They can be produced in a number of different sizes, e.g. designed for lifting from 50 and all the way up to 1000 tonnes. When used underwater, the lifting unit is operated using an underwater vehicle (ROV).

Diverse sjakler beregnet for bruk i forbindelse med løfteut-styr er kjent. Det er kjent sjakler som har en bolt som kan manøvreres ved hjelp av en hydraulisk sylinder. Eksempler på teknikkens stand er blant annet representert ved: DE-458282, DE-2509832, GB-1405513, TJS-1129188, US-1692071 og US-3337255. Various shackles intended for use in connection with lifting equipment are known. There are known shackles which have a bolt which can be maneuvered by means of a hydraulic cylinder. Examples of the state of the art are, among other things, represented by: DE-458282, DE-2509832, GB-1405513, TJS-1129188, US-1692071 and US-3337255.

Et problem med sjakler oppstår under frigjøring av last når sjakkelbolten er utsatt for en varierende belastning. Et belastningseksempel vil være en ankerkjetting som skal slippes eller frigjøres. Hele ankerkjettingens vekt henger i sjakkelbolten. Denne belastningen blir normalt et problem i det øyeblikk sjakkelbolten forlater sitt faste anlegg i sjakkelboltens friende. I dette øyeblikk vil sjakkelbolten umiddelbart utsettes for nedbøyning som øker friksjonen i opplagringen i motsatt ende. Dette vil bli nærmere beskrevet senere under henvisning til figurene. A problem with shackles occurs during load release when the shackle bolt is subjected to a varying load. A load example would be an anchor chain to be dropped or released. The entire weight of the anchor chain hangs in the shackle bolt. This load normally becomes a problem the moment the shackle bolt leaves its fixed position in the shackle bolt's friend. At this moment, the shackle bolt will immediately be subjected to deflection which increases the friction in the bearing at the opposite end. This will be described in more detail later with reference to the figures.

Det ovenfor nevnte problem er søkt løst med en hydraulisk sjakkel av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at mekanismen innbefatter en lenkarm som i sin ene ende er dreibart festet til låsebolten og at mekanismen er innrettet geometrisk slik at lenkarmens motsatte ende beskriver en buebevegelse under låseboltens bevegelse ut og inn, og at mekanismen innbefatter en arm som er dreibart opplagret på et sted langs armen som befinner seg mellom arbeidssylinderens angrepspunkt i mekanismen og lenkarmen. The above-mentioned problem is solved with a hydraulic shackle of the kind mentioned at the outset, which is characterized by the fact that the mechanism includes a link arm which is rotatably attached to the locking bolt at one end and that the mechanism is arranged geometrically so that the opposite end of the link arm describes an arcing movement under the locking bolt movement out and in, and that the mechanism includes an arm which is rotatably supported at a place along the arm which is located between the working cylinder's point of attack in the mechanism and the link arm.

Mekanismen påfører dermed låsebolten, i tillegg til en aksialkraft, en tverrkraft i låseboltens ende, hvilken tverrkraft er innrettet til å virke i motsatt retning av den kraft som, på grunn av lasten, virker på bolten inne i sjakkelkroppen, i den hensikt å motvirke nedbøyning i låsebolten på grunn av hengende last. The mechanism thus applies to the locking bolt, in addition to an axial force, a transverse force at the end of the locking bolt, which transverse force is designed to act in the opposite direction to the force which, due to the load, acts on the bolt inside the shackle body, with the aim of counteracting deflection in the locking bolt due to hanging load.

I en andre utførelse har armen form av en vinkelarm. Fordelaktig er arbeidssylinderen dreibart opplagret i den ende som er motsatt av mekanismen. Videre kan arbeidssylinderen også være dreibart festet til mekanismens arm. In a second embodiment, the arm has the shape of an angle arm. Advantageously, the working cylinder is rotatably stored at the end opposite the mechanism. Furthermore, the working cylinder can also be rotatably attached to the arm of the mechanism.

I én utførelse kan arbeidssylinderen ved hjelp av et avlangt glidespor og en tapp være glidbart forbundet til mekanismens arm. In one embodiment, the working cylinder can be slidably connected to the arm of the mechanism by means of an elongated sliding track and a pin.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål, uten derved å være begrensende, og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en hydraulisk sjakkel ifølge Other and further purposes, features and advantages will be apparent from the following description of preferred embodiments of the invention, which is given for description purposes, without thereby being limiting, and given in connection with the attached drawings, where: Fig. 1 schematically shows a hydraulic shackle according to

oppfinnelsen sett fra en side, the invention seen from one side,

fig. 2 viser den hydrauliske sjakkel ifølge fig. 1 sett fig. 2 shows the hydraulic shackle according to fig. 1 set

bakfra eller fra høyre side i fig. 1, from behind or from the right side in fig. 1,

fig. 3 viser den hydrauliske sjakkels låsebolt i nærmere detalj, samt betjeningsmekanismens geometri, fig. 3 shows the hydraulic shackle's locking bolt in more detail, as well as the geometry of the operating mechanism,

fig. 4 viser en andre utførelse av en hydraulisk sjakkel med fig. 4 shows a second embodiment of a hydraulic shackle with

liggende arbeidssylinder, og horizontal working cylinder, and

fig. 5 viser en hydraulisk sjakkel ifølge tidligere kjent fig. 5 shows a hydraulic shackle according to prior art

teknikk. technique.

Under henvisning til figurene skal nå oppbygningen av en hydraulisk sjakkel 1 ifølge oppfinnelsen beskrives. With reference to the figures, the structure of a hydraulic shackle 1 according to the invention will now be described.

Fig. 1 viser en slik hydraulisk sjakkel 1 sett fra siden. I den øvre del av sjakkelen 1 er det anordnet et feste 3 beregnet på løfteutstyr for å ta tunge løft. Et eksempel vil være ankerkjettinger som kan belaste sjakkelen fra 50 tonn og helt opp til 1000 tonn. Den hydrauliske sjakkel 1 innbefatter en sjakkelkropp 2 som i den viste utførelse består av to plater 2a,2b og et forbindelsesstykke 2c som stivt holder platene 2a,2b i en forutbestemt avstand fra hverandre. Denne avstand kan imidlertid være forskjellig utfra den bruk sjakkelen er tiltenkt. I hver plate 2a,2b er det uttatt huller 5 som korresponderer med diameteren til en låsebolt 4 som kan beveges ut og inn i hullene 5. Låsebolten 4 betjenes med en hydraulisk sylinder 6 med en stempelstang som kan kjøres ut og inn i sylinderen samtidig som den er forbundet med en mekanisme 7 som overfører stempelstangens bevegelse til låseboltens 4 bevegelse ut og inn av hullene 5. Dette oppnås ved en bestemt geometrisk utforming av mekanismen, dens plassering og bevegelse. Låseboltens 4 og mekanismens 7 posisjon når sjakkelen 1 er i låst stilling, dvs. bærer en last, er vist med heltrukne linjer. Med stiplede linjer er låseboltens 4 posisjon og mekanismens 7 posisjon vist når bolten er i uttrukket stilling, dvs. lasten er frigjort fra sj akkelen. Fig. 1 shows such a hydraulic shackle 1 seen from the side. In the upper part of the shackle 1, there is an attachment 3 designed for lifting equipment to take heavy lifts. An example would be anchor chains that can load the shackle from 50 tonnes up to 1000 tonnes. The hydraulic shackle 1 includes a shackle body 2 which in the embodiment shown consists of two plates 2a, 2b and a connecting piece 2c which rigidly holds the plates 2a, 2b at a predetermined distance from each other. However, this distance can be different based on the intended use of the shackle. In each plate 2a, 2b, holes 5 have been made which correspond to the diameter of a locking bolt 4 which can be moved out and into the holes 5. The locking bolt 4 is operated with a hydraulic cylinder 6 with a piston rod which can be driven out and into the cylinder at the same time as it is connected to a mechanism 7 which transfers the movement of the piston rod to the movement of the locking bolt 4 out and into the holes 5. This is achieved by a specific geometric design of the mechanism, its location and movement. The position of the locking bolt 4 and the mechanism 7 when the shackle 1 is in the locked position, i.e. carrying a load, is shown with solid lines. Dotted lines show the position of the locking bolt 4 and the position 7 of the mechanism when the bolt is in the extended position, i.e. the load is released from the shackle.

Det vises også til fig. 2 som viser den hydrauliske sjakkel 1 sett forfra, eller fra høyre side i fig. 1. I forbindelse med sjakkelkroppen 2 er det anordnet to skråstilte plater 14 som er tilpasset på hver enhet slik at de kan bringe en standard sjakkel med samme løftekapasitet i riktig posisjon i forhold til sjakkelbolten. Dette er svært viktig ved opphenting av konstruksjoner fra havbunnen. Reference is also made to fig. 2 which shows the hydraulic shackle 1 seen from the front, or from the right side in fig. 1. In connection with the shackle body 2, two inclined plates 14 are arranged which are adapted to each unit so that they can bring a standard shackle with the same lifting capacity into the correct position in relation to the shackle bolt. This is very important when retrieving structures from the seabed.

Fig. 3 viser låsebolten 4 og mekanismen 7 i nærmere detalj. Fig. 3 shows the locking bolt 4 and the mechanism 7 in more detail.

Mekanismen 7 er opplagret i sjakkelkroppen 2 i opplagerdelen 2d. Mekanismen 7 står i forbindelse med låsebolten 4 via en lenkarm 8. Lenkarmen 8 er dreibart forbundet i sin ene ende 9 til låsebolten 4. Lenkarmen 8 er også dreibart forbundet i sin andre ende 10 til mekanismen 7. I denne utførelsen har mekanismen 7 en form som en vinkelarm 11. Det skal forstås at under betjening av mekanismen 7 ved hjelp av den hydrauliske sylinder 6 og dens stempelstang vil den ende av armen 11 som sammenfaller med enden 10 av lenkarmen 8 beskrive en sirkelbue slik som antydet på fig. 3. The mechanism 7 is stored in the shackle body 2 in the support part 2d. The mechanism 7 is connected to the locking bolt 4 via a link arm 8. The link arm 8 is rotatably connected at one end 9 to the locking bolt 4. The link arm 8 is also rotatably connected at its other end 10 to the mechanism 7. In this embodiment, the mechanism 7 has a form as an angle arm 11. It should be understood that during operation of the mechanism 7 by means of the hydraulic cylinder 6 and its piston rod, the end of the arm 11 which coincides with the end 10 of the link arm 8 will describe a circular arc as indicated in fig. 3.

En situasjon ved uttrekking av låsebolten 4, som er belastet med en hengende last, vil nå bli beskrevet. Under frigjøring av lasten vil det alltid hvile en varierende belastning på sjakkelbolten 4, denne last er angitt som C på fig. 3. Denne lasten blir normalt et problem idet sjakkelbolten 4 forlater sitt faste anlegg i posisjon A. Kraften C opptas som friksjon i punktene merket Dl og uttrekket vil ha tendens til å stanse opp. For å motvirke dette er lenkarmen 8 anordnet i enden av sjakkelbolten 4. Ved uttrekking av sjakkelbolten 4 gir lenkarmen 8 p.g.a. buebevegelsen i enden 10 en vertikal komponent som igjen gir et bøyemoment som motvirker kraften C. Denne vertikale komponent vil faktisk være avhengig av den friksjonskraft som virker i punktene Dl. Jo større friksjonskraft jo større vertikalkomponent. Dersom låsebolten er ubelastet, altså ingen hengende last, er friksjonen i punktene Dl/Dl tilnærmet 0 og den vertikale komponent vil også være tilnærmet 0. I fig. 3 er det avmerket en strekkraft E som via den avmerkede vinkelforskyvning Al + A2 avlaster friksjonen i Dl/Dl og strekkraften E for bevegelse forblir som forklart tilnærmet konstant. Maksimal effekt oppnås i posisjon B. Uttrekking kan derfor foretas uten problemer innenfor de normale rammer av opptredende krefter. Sjakkelen vil kunne motstå selv full løftekraft under utløsning uten skade, men operasjonen vil stanse opp inntil kreftene igjen er under kontroll. A situation when extracting the locking bolt 4, which is loaded with a hanging load, will now be described. During release of the load, there will always be a varying load on the shackle bolt 4, this load is indicated as C in fig. 3. This load normally becomes a problem as the shackle bolt 4 leaves its fixed position in position A. The force C is taken up as friction at the points marked Dl and the pullout will tend to stop. To counteract this, the link arm 8 is arranged at the end of the shackle bolt 4. When the shackle bolt 4 is pulled out, the link arm 8 gives due to the bowing movement at the end 10 a vertical component which in turn gives a bending moment which counteracts the force C. This vertical component will actually be dependent on the frictional force acting at the points Dl. The greater the frictional force, the greater the vertical component. If the locking bolt is unloaded, i.e. no hanging load, the friction at the points Dl/Dl is approximately 0 and the vertical component will also be approximately 0. In fig. 3, a tensile force E is marked which via the marked angular displacement Al + A2 relieves the friction in Dl/Dl and the tensile force E for movement remains, as explained, approximately constant. Maximum effect is achieved in position B. Extraction can therefore be carried out without problems within the normal limits of occurring forces. The shackle will be able to withstand even full lifting force during release without damage, but the operation will stop until the forces are again under control.

I tillegg til det som er vist i figurene kan løfteenheten innbefatte en ladet gassakkumulator som driver den hydrauliske sylinder 6 som igjen betjener åpning og lukking av sjakkelen ved hjelp av låsebolten 4. Sjakkelen kan betjenes flere ganger uten fylling av ytterligere gass og spillolje som måtte forekomme kan fanges opp etter bruk. Således er det tatt hensyn til alle de krav som stilles til sikkerhet og miljø. Fig. 4 viser en andre utførelse av en hydraulisk sjakkel 1 med en sjakkelkropp 2 tilsvarende den som er vist i fig. 1 til 3. Den vesentlige forskjell er en "liggende" arbeidssylinder 6' og stempelstang som betjener en litt annerledes utformet mekanisme 7'. Utførelsen ifølge fig. 4 kan lett overføres til konstruksjonen ifølge tidligere kjent teknikk som er skissert i fig. 5. Låsebolten 4 og lenkarmen 8 og deres bevegelser tilsvarer helt konstruksjonen ifølge fig. 1 til 3. Mekanismens 7' arm 11' utgjør nå en i hovedsak rettlinjet stang som er opplagret på stedet 12 i opplagerbra-ketten 2d. Et avlangt spor 15 er uttatt i armen 11' slik at stempelstangen kan bevege seg rettlinjet og likevel påvirke armen 11', enten ved hjelp av en bolt eller en rulle som løper i sporet 15. Med denne konstruksjon oppnår man det samme som i utførelsen ifølge fig. 1 til 3. Fig. 5 viser en tidligere kjent sjakkel med en arbeidssylinder 60 hvis stempelstang virker direkte på låsebolten 40. Det finnes altså ingen mekanisme som tar hensyn til nedbøyning i låsebolten 40 på grunn av hengende last. In addition to what is shown in the figures, the lifting unit can include a charged gas accumulator which drives the hydraulic cylinder 6 which in turn operates the opening and closing of the shackle by means of the locking bolt 4. The shackle can be operated several times without filling with additional gas and waste oil that may occur can be captured after use. Thus, all the requirements for safety and the environment have been taken into account. Fig. 4 shows a second embodiment of a hydraulic shackle 1 with a shackle body 2 corresponding to that shown in fig. 1 to 3. The essential difference is a "recumbent" working cylinder 6' and piston rod which operates a slightly differently designed mechanism 7'. The embodiment according to fig. 4 can easily be transferred to the construction according to prior art which is outlined in fig. 5. The locking bolt 4 and the link arm 8 and their movements completely correspond to the construction according to fig. 1 to 3. The arm 11' of the mechanism 7' now constitutes an essentially straight rod which is supported at the location 12 in the support bracket 2d. An elongated groove 15 is taken out in the arm 11' so that the piston rod can move in a straight line and still influence the arm 11', either by means of a bolt or a roller running in the groove 15. With this construction, the same is achieved as in the embodiment according to fig. 1 to 3. Fig. 5 shows a previously known shackle with a working cylinder 60 whose piston rod acts directly on the locking bolt 40. There is therefore no mechanism that takes account of deflection in the locking bolt 40 due to hanging loads.

Claims

1. Hydraulic shackle (1) including a shackle body (2) with attachment (3) for lifting equipment, a locking bolt (4) for movement out and in through holes (5) taken in the shackle body (2) and a working cylinder (6) which via a mechanism (7) operates the locking bolt (4), characterized in that the mechanism includes a link arm (8) which at one end (9) is rotatably attached to the locking bolt (4) and that the mechanism (7) is arranged geometrically so that the link arm (8) opposite end (10) describes an arcing movement during the outward and inward movement of the locking bolt (4) and that the mechanism (7; 7') includes an arm (11; 11') which is rotatably supported at a location (12) along the arm (11 ;11') which is located between the working cylinder's (6) point of attack in the mechanism (7) and the link arm (8).

2. Hydraulic shackle according to claim 1, characterized in that the arm (11) is an angle arm.

3. Hydraulic shackle according to claim 1 or 2, characterized in that the working cylinder (6) is rotatably supported at the end (13) which is opposite the mechanism (7).

4. Hydraulic shackle according to claim 1,2 or 3, characterized in that the working cylinder (6) is rotatably attached to the arm of the mechanism (7).

5. Hydraulic shackle according to claims 1-4, characterized in that the working cylinder (6) is slidably connected to the arm of the mechanism by means of an elongated sliding track (15) and pin.

6. Hydraulic shackle according to one of claims 1 to 5, characterized in that it includes inclined guide plates (14).