NO306426B1 - Koblingsstykke for sammenkopling av rörledninger - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår koplingsstykker for sammenkopling av rørledninger, og særlig, men ikke utelukkende, koplingsstykker for sammenkopling av rørledninger for transport av for eksempel olje og/eller gass, på undervannssteder som medfører tilkopling av rørledninger på en undervannsinstallasjon.

I én slik situasjon er det nødvendig å tilkople ledninger som er beliggende på undervannsinstallasjonen, til ledninger som strekker seg over havflaten, for å tilveiebringe en strømnings- eller samleledning fra installasjonen. Et sjøgående fartøy sleper den åpne ende av en ledning som strekker seg til et sted over havflaten, til i nærheten av den åpne ende av en annen ledning som strekker seg fra undervannsinstallasjonen. De to ledningsender innrettes deretter tilnærmelsesvis med hverandre og sammenkoples på tettende måte ved hjelp av et passende koplingsstykke.

Én kjent type koplingsstykke for sammenkopling av ledningsendene består av en ringformet tetnings- og klemanordning som medbringes av et installasjonsverktøy frem til de i hovedsaken innrettede ledningsender. Installasjonsverktøyet er da nødvendig for i suksessive operasjoner å danne inngrep med hver ledning og innrette ledningsendene; å nedsenke tetningen mellom ledningsendene; å bevege den ene eller begge ledningsender i retning mot tetningen; å aktivere klemanordningen for å bevirke fastspenning av de to ledningsender mot tetningen, og deretter å frakoples fra ledningene for opptaking av installasjonsverktøyet. For å fullføre sammenkoplingen av ledningsendene må således fem suksessive operasjoner utføres, og installasjonsverktøyet må utføre tre hovedoppgaver, hvilket nødvendiggjør bruk av meget komplisert og kostbart maskineri for å utføre oppgavemanøvrene. På grunn av at operasjonene utføres suksessivt, tar det videre en viss tid å fullføre hele installasjonsprosedyren, hvilket ytterligere bidrar til omkostningene.

I en annen kjent type av koplingsstykke blir en teleskopisk tetningsenhet som inneholder rørformede tetninger som er glidbare ved hjelp av en snekkemekanisme, nedsenket ved hjelp av et installasjonsverktøy mellom de i hovedsaken innrettede ledningsender, idet enheten også er i inngrep rundt lednings endene. Nøyaktig innretting av ledningsendene oppnås ved hjelp av friksjonsfastspenning. Installasjonsverktøyet må deretter aktivere snekkemekanismen for å skyve tetningene utover til tettende inngrep med ledningsendene. Verktøyet tas deretter opp til overflaten. Selv om denne prosedyre er mindre komplisert enn den forannevnte prosedyre, er det således fremdeles tre suksessive operasjoner som må utføres, og installasjonsverktøyet er fremdeles nødvendig for å utføre en hovedoppgave, nemlig påvirkning av snekkemekanismen. Dessuten utsettes selve tetningene for store låsekrefter, hvilket skaper mulighet for skade.

GB-A-2 158 535 viser et kule- og skål-koplingsstykke for fjernsammenkopling av første og andre samleledningsdeler. Koplingen omfatter en kule og en skål som forbindes med respektive samleledningsdeler for å danne en tetningsenhet. Kule-eller hanndelen har en hydraulisk flensmontasje montert på denne, og en førings-anordning er utstyrt med den hydrauliske flensmontasje for føring av denne og hanndelen til innledende inngrep med skål- eller hunndelen. Føringsanordningen omfatter også en innrettingsanordning for å trekke hanndelen til endelig innretting med hunndelen. En avsluttende låseanordning er utstyrt med den hydrauliske f lensmontasje for å bevege denne til en låst stilling med hunndelen. Føringsanordningen omfatter et antall første hydrauliske sylindermontasjer og andre hydrauliske sylinder-montasjer som er dreibart forbundet med hverandre. Innføring av hydraulisk fluidum under trykk i de hydrauliske sylindermontasjer forlenger og inntrekker disse, og forlengelse og inntrekking av den andre sylindermontasje svinger den første sylindermontasje radialt utover og innover. Når den første sylindermontasje er fastgjort til hunndelen ved hjelp av et fastgjørings- eller gripehode, forårsaker inntrekking av den andre sylindermontasje at hann- og hunndelene trekkes sammen, og disse deler låses deretter til hverandre ved hjelp av låseanordningen.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et koplingsstykke for sammenkopling av ledninger som er i stand til å installeres ved hjelp av en mye enklere og raskere prosedyre enn hva som tidligere er blitt oppnådd, og uten bruk av et komplisert og kostbart installasjonsverktøy.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et koplingsstykke for sammenkopling av to i hovedsaken innrettede, åpen-endede ledninger, hvor koplingsstykket omfatter en tetningsenhet som er egnet til å tette mellom ledningsendene, og en mekanisme som er egnet for nøyaktig innretting og fastspenning av ledningsendene til hverandre, med tetningsenheten beliggende derimellom, hvilket koplingsstykke er kjennetegnet ved at mekanismen omfatter to klemdeler som er sammenkoplet ved hjelp av strekkstenger, og to tverrstykker som er beliggende mellom klemdelene og er glidbart forbundet med tetningsenheten, idet hvert tverrstykke er forbundet med en respektiv av klemdelene ved hjelp av en separat over-senter-kneleddanordning, idet hver av kneleddanordningene omfatter minst én vektarm som ved sine ender er dreibart forbundet med henholdsvis det tilhørende tverrstykke og den tilhørende klemdel, slik at dreining av vektarmene bringer tverrstykkene til å gli i forhold til tetningsenheten, og over-senter-virkning av dreiepunktene av hver av vektarmene bringer klemdelene til å utøve en klemvirkning på tverrstykkene.

Tetningsenheten omfatter fortrinnsvis et hus med et i hovedsaken sylindrisk kammer som strekker seg gjennom dette og inneholder minst to rørformede tetninger, og en ytterligere mekanisme som kan påvirkes fra husets utside for å bevege tetningene til tettende inngrep med de to ledningsender når tetningsenheten er beliggende derimellom. I en foretrukket utførelse omfatter den tetningsbevegende mekanisme en ytterligere kneleddanordning som er beliggende på husets utside. Tetningene kan være forbundet med bærere som er beliggende inne i huset og er glidbare i forhold til huset ved påvirkning av den tetningsbevegende mekanisme. Hver ytterligere kneleddanordning kan bestå av to vektarmer som er dreibart sammenkoplet ved sine tilstøtende ender og ved sine andre ender er dreibart forbundet med respektive forbindelsesdeler som strekker seg gjennom åpninger i husveggen og er forbundet med tetningsbærerne.

I alternative utførelser kan tetningsenheten omfatte en ventilanordning, såsom en nødstengeventil, eller annet rørledningsutstyr.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende ved hjelp av et eksempel under henvisning til tegningene, der fig.

1 viser et sideriss av et koplingsstykke i overensstemmelse med én utførelse av oppfinnelsen, hvor koplingsstykket er vist i en "åpen" stilling, fig. 2 viser samme riss som fig. 1, men med koplingsstykket i en "lukket" stilling, fig. 3 viser et horisontalt snittriss av koplingsstykket i "lukket" stilling, fig. 4 viser et enderiss av koplingsstykket i "åpen" stilling, fig. 5 viser et enderiss av koplingsstykket i "lukket" stilling, fig. 6 viser et vertikalt snittriss av koplingsstykket i "åpen" stilling, fig. 7 viser et forstørret, horisontalt snittriss av koplingsstykkets tetningsenhet i "åpen" stilling, fig. 8 viser et forstørret, horisontalt snittriss av koplingsstykkets tetningsenhet i "lukket" stilling, og fig. 9 viser et skjematisk, horisontalt snittriss av en annen utførelse av oppfinnelsen.

Idet det nå henvises til fig. 1-8 på tegningene, benyttes et koplingsstykke som er vist generelt ved 1, til å sammenkople to ledninger 2, 3 av hvilke den ene er tilkoplet for eksempel til en undervanns-rørinstallasjon (ikke vist), og av hvilke den andre for eksempel strekker seg over havflaten. Hver av åpne ender 4, 5 av ledningene har ytre overflater 6, 7 som smalner av utover i retning mot de åpne ender og som ender i en utadragende flens 8, 9 som strekker seg rundt ledningsendens omkrets. Endeflater 10, 11 av ledningene er hver utformet med et ringformet spor 12, 13, og smale, ringformede utsparinger 14, 15 er dannet rundt de indre omkretser av ledningsendene.

Koplingsstykket 1 omfatter en tetningsenhet 16 som er bevegelig forbundet med en kneleddmekanisme 17. Kneleddmekanismen omfatter to fastspennings- eller klemdeler 18, 19 som er sammenkoplet ved hjelp av seks strekkstenger 20. Åk eller tverrstykker 21, 22 med utsparinger 21a hhv. 22a er beliggende mellom klemdelene og er forbundet med en respektiv av klemdelene ved hjelp av to kneleddanordninger. Hver kneleddanordning består av fire vektarmer 23 som hver ved den ene ende er dreibart forbundet med den ene av klemdelene i dreiepunkter 24, og ved den andre ende er forbundet med ett av tverrstykkene i dreiepunkter 25. Hvert tverrstykke 21, 22 er glidbart forbundet med tetningsenheten 16 ved hjelp av to sammenkoplingsdeler 26 som glir i spor 27 som er anordnet i den ytre overflate av tetningsenhetens 16 hus 28.

Tetningsenhetens hus, som er nærmere vist på fig. 7 og 8, har et sylindrisk kammer 29 som strekker seg gjennom hele husets lengde og inneholder to rørformede tetningsbærere 30, 31 i tettende inngrep med kammerets 29 indre overflate ved hjelp av en rekke små, ringformede tetningsringer 32 og tre rørformede tetninger 33, 34, 35. Ved hjelp av festeelementer 36 er tetningen 33 fast forbundet med tetningsbæreren 30, og tetningene 34 og 35 er fast forbundet med tetningsbæreren 31. Den indre ende 37 av tetningsbæreren 30 er dessuten i tettende og glidbart inngrep med den ytre overflate av den rørf ormede tetning 34. De ytre endeflater av tetningsbærerne 30, 31 er utformet med periferiske, utadragende flenser 45, og tetningene 33 og 35 rager noe utenfor endeflatene av tetningsbærerne 30 hhv. 31.

To kneleddanordninger 38 er montert på husets 28 yttersider. Hver kneleddanordning består av to vektarmer 39 som ved sine tilstøtende ender er dreibart sammenkoplet ved en sentral vektarm 40, og ved sine ytre ender er dreibart forbundet med to forbindelsesdeler 41 i dreiepunkter 42. De to forbindelsesdeler 41 strekker seg gjennom åpninger 43 i husets sidevegg, og den ene er koplet inn i tetningsbæreren 30 og den andre inn i tetningsbæreren 31. Spor 44 er dannet i de ytre sidevegger av huset 28 for å gi plass for dreietappene 40 som er sammenkoplet av en stang 46, som vist på fig. 1, 2 og 6.

For å installere koplingsstykket, benyttes først hvilken som helst passende innretning for å anbringe og holde på plass ledningsendene, som kan befinne seg på et undervannssted, i generell konsentrisk innretting med hverandre. Koplingsstykket for sammenkopling av ledningsendene nedsenkes deretter ved hjelp av et enkelt verktøy slik at tetningsenheten anbringes mellom ledningsendene og tverrstykkene 21, 22 anbringes over ledningene, som vist på fig. 1. Ytterligere samtidig nedsenkning av klemdelene 18, 19 bringer vektarmene 23 til å dreie om dreiepunktene 24 og 25 på hhv. klemdelene 18, 19 og tverrstykkene 21, 22. Denne dreievirkning bringer tverrstykkene 21, 22 til å gli langs de koniske ytre overflater 6, 7 av ledningsendene inntil utsparin-gene 21a, 22a danner inngrep rundt ledningsendenes flenser 8, 9, og dermed beveger ledningsendene mot hverandre og til nøyaktig konsentrisk innretting med hverandre. På samme tid glir forbin-delsesdelene 26 som er festet til tverrstykkene 21, 22, innover i sporene 27. Etter hvert som nedsenkningen av klemdelene 18, 19 fortsetter, inntreffer en over-senter-bevegelse av dreiepunktene 24 og 25, slik at dreiepunktene 24 anbringes noe under dreiepunktene 25, som vist i "koplingsstykke lukket"-stillingen på fig. 2. Denne over-senter-virkning låser klemdelene 18, 19 i en stilling som bevirker en fastspenningsvirkning på tverrstykkene 21, 22, og dermed bringer ledningsendene til å fastspennes mot tetningsenheten 16 som er beliggende derimellom.

Nedsenkning av stangen 46 skyver dreiepunktene 40 på tetningsenheten nedover, slik at vektarmene 39 beveger seg utover, idet de dreier om dreiepunkter 42. Dette fører forbindel-sesdelene 41 i åpningene 43 fra den indre stilling som er vist på fig. 7, til den ytre stilling som er vist på fig. 8. Denne bevegelse bringer tetningsbærerne 30 og 31 til å gli utover samtidig i motsatte retninger, idet tetningsbærerens 30 indre ende 37 glir i forhold til tetningen 34. De ytre endeflater av tetningsbærerne 30 og 31 danner inngrep med ledningsendeflåtene, idet tetningsbærerflensene 45 griper inn i de ringformede spor 12, 13, og de utragende partier av tetningene 33 og 35 griper inn i de ringformede utsparinger 14 hhv. 15. Tetningene låses til slutt inn i sine tetningsstillinger med ledningsendene ved hjelp av over-senter-plassering av dreiepunktene 40 og 42 slik at dreiepunktet 40 er anbrakt noe under dreiepunktene 42.

For å gjenvinne eller ta opp koplingsstykket, forbindes et enkelt verktøy med dette, hvilket verktøy ganske enkelt hever stangen 46 og dermed frigjør kneleddanordningene på tetningsenheten 16 for å trekke tetningene tilbake fra ledningsendene og senere løfte kneleddmekanismen 17 for å låse opp klemanordningene og trekke tverrstykkene tilbake fra ledningsendene.

Det kan således innses at koplingsstykket ifølge den beskrevne utførelse av oppfinnelsen setter ledningene i stand til å installeres og gjenvinnes meget enkelt og raskt, uten behov for et komplisert og kostbart installasjonsverktøy. Alt som verktøyet må gjøre, er å nedsenke og heve klemanordningene 18, 19 og stangen 46, idet innrettings-, fastspennings- og tetningsvirknin-gene alle utføres av selve koplingsstykket.

Selv om en spesiell utførelse av oppfinnelsen er blitt beskrevet, kan man tenke seg forskjellige modifikasjoner innenfor rammen av oppfinnelsen. For eksempel kan koplingsstykket benyttes til individuelt å sammenkople et antall parallelle ledninger som er inneholdt i en bunt i en ytre hovedledning. I denne utførelse kan tetningsenheten videre inneholde rørformede tetninger med mindre diameter inne i tetningene som vist, for å tilveiebringe de individuelle tetninger av de sammenkoplede ledninger i bunten.

Selv om det koplingsstykke som er vist på teg-ningsfigurene, har seks strekkstenger, kan videre hvilket som helst jevnt antall av disse stenger benyttes, avhengig av koplingsstykkets størrelse.

Videre, i stedet for å benytte den tetningsenhet som er vist på fig. 1-8, kan andre tetningsanordninger mellom ledningsendene benyttes. For eksempel kan en ventilanordning, såsom en nødstengeventil, eller annet rørledningsutstyr, benyttes.

I én alternativ utførelse som er vist skjematisk på fig. 9, omfatter tetningsanordningen 48 som er beliggende mellom ledningsendene, en ventilanordning 49. Den høyre side av denne figur viser ventilanordningen anbrakt mellom ledningene med kneleddmekanismen 17 i "åpen" stilling, og den venstre side av figuren viser ventilanordningen installert og tettet mot ledningsendene, med kneleddmekanismen 17 i "lukket" stilling.

Koplingsstykket ifølge oppfinnelsen kan benyttes for sammenkopling av ledninger ved forskjellige anvendelser, såsom samleledningsforbindelser såvel som rørledningsreparasjoner.

Claims (7)

1. Koplingsstykke for sammenkopling av to i hovedsaken innrettede, åpen-endede ledninger, hvor koplingsstykket (1) omfatter en tetningsenhet (16) som er egnet til å tette mellom ledningsendene, og en mekanisme (17) som er egnet for nøyaktig innretting og fastspenning av ledningsendene til hverandre, med tetningsenheten (16) beliggende derimellom, KARAKTERISERT VED at mekanismen (17) omfatter to klemdeler (18, 19) som er sammenkoplet ved hjelp av strekkstenger (20), og to tverrstykker (21, 22) som er beliggende mellom klemdelene (18, 19) og er glidbart forbundet med tetningsenheten (16), idet hvert tverrstykke (21, 22) er forbundet med en respektiv av klemdelene (18, 19) ved hjelp av en separat over-senter-kneleddanordning (23), idet hver av kneleddanordningene (23) omfatter minst én vektarm som ved sine ender er dreibart forbundet med henholdsvis det tilhørende tverrstykke (21, 22) og den tilhørende klemdel (18, 19), slik at dreining av vektarmene (23) bringer tverrstykkene til å gli i forhold til tetningsenheten (16), og over-senter-virkning av dreiepunktene (24, 25) av hver av vektarmene (23) bringer klemdelene (18, 19) til å utøve en klemvirkning på tverrstykkene (21, 22).

2. Koplingsstykke ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tetningsenheten (16) omfatter et hus med et i hovedsaken sylindrisk kammer (29) som strekker seg gjennom dette og inneholder minst to rørformede tetninger (33, 35).

3. Koplingsstykke ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at det omfatter en ytterligere mekanisme (38) som kan påvirkes fra tetningsenhetens (16) utside for å bevege tetninger (33, 35) som er inneholdt i tetningsenheten (16), til tettende inngrep med de to ledningsender når tetningsenheten (16) er beliggende derimellom.

4. Koplingsstykke ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at den tetningsbevegende mekanisme (38) omfatter minst én ytterligere kneleddanordning (38) som er beliggende på utsiden av tetningsenheten (16).

5. Koplingsstykke ifølge krav 3 eller 4, KARAKTERISERT VED at tetningene (33, 35) er forbundet med bærere (30, 31) som er beliggende inne i tetningsenheten (16) og er glidbare i forhold til denne ved påvirkning av den tetningsbevegende mekanisme (38).

6. Koplingsstykke ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at hver ytterligere kneleddanordning (38) består av to vektarmer (39) som er dreibart sammenkoplet til sine tilstøtende ender og ved sine andre ender er dreibart forbundet med respektive forbindelsesdeler (41) som strekker seg gjennom åpninger (43) i tetningsenhetens (16) vegg og er forbundet med tetningsbærerne (30, 31).

7. Koplingsstykke ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tetningsenheten (16) omfatter en ventilanordning (48) som er innrettet for tettende anbringelse mellom ledningsendene.