NO309017B1

NO309017B1 - Thermo-hydraulic jointing of pipes

Info

Publication number: NO309017B1
Application number: NO990093A
Authority: NO
Inventors: Nils Chr Hagen
Original assignee: Nils Chr Hagen
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-11-27
Also published as: NO990093D0; NO990093L; WO2000042344A1; AU3083900A

Description

Innledning: Introduction:

Oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte og en innretning for skjøting av rør og andre sylindriske objekter, fortrinnsvis under vann. The invention includes a method and a device for joining pipes and other cylindrical objects, preferably under water.

Ved nyanlegg og reparasjoner av rørledninger av stål på store vanndyp er det av og til behov for å sammenføye to rørender. Følgende løsninger er tilgjengelige i dag: • Buttsveising ved hjelp av dykkere som arbeider inne i et sveisekammer ("habitat") som må opprettes rundt rørskjøten. I dag tillates dykking ned til 360 m i nødssituasjoner, men helst In the case of new installations and repairs of steel pipelines at great water depths, it is sometimes necessary to join two pipe ends. The following solutions are available today: • Butt welding using divers working inside a welding chamber ("habitat") that must be created around the pipe joint. Today, diving down to 360 m is permitted in emergency situations, but preferably

ikke mer enn 180 m. Det forventes strengere restriksjoner på dykking i fremtiden. no more than 180 m. Stricter restrictions on diving are expected in the future.

• Ved å benytte mekanisk/hydrauliske koplinger som tetter rørskjøten uten sveis. Disse kan monteres uten bruk av dykkere, men krever en stor installasjonsramme for å rette opp rørene og forflytte koplingen på rørendene. • By using mechanical/hydraulic couplings that seal the pipe joint without welding. These can be installed without the use of divers, but require a large installation frame to straighten the pipes and move the coupling on the pipe ends.

Felles for de to metodene er at de krever meget nøyaktig tilpassing av rørendene både med hensyn til diameter, ovalitet, lengde og retningsawik. What the two methods have in common is that they require very precise fitting of the pipe ends both with regard to diameter, ovality, length and deviation in direction.

En ny metode er beskrevet i søkerens egen patentsøknad nr 1998 4700. En skjøtehylse tres på røret og danner støpeform for en termittsveis. Spesielle tetningsringer sikrer at sveisen foregår på tørre og forvarmede flater. Metoden stiller mindre krav til nøyaktighet enn eksisterende metoder og det oppnås en sveist forbindelse mellom rørendene. A new method is described in the applicant's own patent application no. 1998 4700. A joint sleeve is threaded onto the pipe and forms a mold for a thermite weld. Special sealing rings ensure that the welding takes place on dry and preheated surfaces. The method places lower demands on accuracy than existing methods and a welded connection is achieved between the pipe ends.

Skjøting og sveising med termittsveis under vann er også beskrevet i patentene US 3.578.233 og US 4.062.485, men disse har ikke fått noen stor praktisk betydning, antakelig på grunn av problemer med tetting. Termittsveising kan ikke foregå i nærvær av fuktighet. US 3.578.233 har også beskrevet en mekanisk forbindelse hvor det benyttes en splittet hylse med riller som skal monteres i et ringformet spor som på forhånd er frest inn i rørveggene. US 3.578.233 har i tillegg med en metode hvor en innvendig sprengladning i et rør benyttes til å stuke rørenden inn i en flens, som deretter kan skjøte røret på vanlig måte. Splicing and welding with underwater thermite welding is also described in patents US 3,578,233 and US 4,062,485, but these have not gained any great practical importance, presumably due to problems with sealing. Thermite welding cannot take place in the presence of moisture. US 3,578,233 has also described a mechanical connection where a split sleeve with grooves is used which is to be mounted in an annular groove which has been previously milled into the pipe walls. US 3,578,233 also has a method where an internal explosive charge in a pipe is used to push the pipe end into a flange, which can then join the pipe in the usual way.

Med fremgangsmåten og innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse, frembringes en mulighet til sikker og enkel skjøting av rørender på store vanndyp uten bruk av dykkere. Metoden kan betraktes som et enklere alternativ til metoden beskrevet i patentsøknad 1998 4700 og kan benyttes der hvor det ikke er alt for grove toleranser. I forhold til de nevnte metoder dannes det ikke en sveis. Skjøten oppnås ved at det klemmes fast en hylse utenpå rørendene med så store krefter at det dannes en tett friksjonsforbindelse. Det nye og særegne i den foreliggende oppfinnelse er at utvidelses-egenskapene for vann ved oppvarming eller frysing inne i et lukket volum, benyttes til å frembringe de nødvendige klemkrefter og at størrelsen på kreftene kan overvåkes og styres i prosessen. Trykket frembringes lokalt og kontrollert i umiddelbar tilknytning til objektene som skal skjøtes. I sin enkleste form kreves det ikke trykktanker og pumper og bare et minimum av rør, ventiler, pakninger og instrumenter. Det er ikke nødvendig å ha tilgang til den innvendige del av rørene for å utføre skjøten. De fa og enkle operasjoner som kreves, egner seg godt for fjernstyrte roboter på store havdyp. With the method and device according to the present invention, an opportunity is created for safe and simple joining of pipe ends at great water depths without the use of divers. The method can be regarded as a simpler alternative to the method described in patent application 1998 4700 and can be used where there are not excessively rough tolerances. In relation to the aforementioned methods, a weld is not formed. The joint is achieved by clamping a sleeve on the outside of the pipe ends with such great force that a tight frictional connection is formed. The new and distinctive feature of the present invention is that the expansion properties of water when heated or frozen inside a closed volume are used to produce the necessary clamping forces and that the size of the forces can be monitored and controlled in the process. The pressure is produced locally and controlled in the immediate vicinity of the objects to be joined. In its simplest form, no pressure tanks and pumps are required and only a minimum of pipes, valves, gaskets and instruments. It is not necessary to have access to the inner part of the pipes to perform the joint. The few and simple operations required are well suited for remotely controlled robots at great ocean depths.

Prinsippet med en hylse utenpå rørendene har mye tilfelles med laskeskjøt av rør. Før sveising ble en praktisk brukbar metode, ble monteringsskjøter i rør for vannkraftverk som oftest utført med naglede laskeskjøter. Ensidig utenpåliggende lask er benyttet for rør med over 1000 m vanntrykk. Laskeskjøt vil i liten grad påvirke rørets styrke i ringretningen. I lengderetningen vil kravet til styrke som oftest være mye mindre. Ved en tradisjonell laskeskjøt er laskene som oftest delt opp i mindre deler i ringretningen.. Tettingen oppnås ved at naglene ved avkjøling trekker seg sammen slik at det oppstår store klemkrefter mellom lasker og rør. I den foreliggende oppfinnelse etableres klemkreftene i selve lasken som nå må være i ett stykke i form av en ring eller hylse. Dette er samme prinsipp som benyttes ved påkrymping av slitebanen på jernbanehjul. The principle of a sleeve on the outside of the pipe ends has a lot to do with pipe butt joints. Before welding became a practical method, assembly joints in pipes for hydropower plants were most often made with riveted lap joints. One-sided external lask is used for pipes with over 1000 m of water pressure. Lag joints will have little effect on the pipe's strength in the ring direction. In the longitudinal direction, the requirement for strength will usually be much less. In a traditional batten joint, the battens are most often divided into smaller parts in the direction of the ring. The sealing is achieved by the rivets contracting when cooling so that large clamping forces occur between the battens and the pipe. In the present invention, the clamping forces are established in the flap itself, which must now be in one piece in the form of a ring or sleeve. This is the same principle used when shrinking the tread on railway wheels.

Den foreliggende oppfinnelse kan også utnyttes til å skjøte rør ved bruk av flenser, ved at flenser først klemmes på rørendene med den foreliggende oppfinnelse og deretter bolte sammen flensene på vanlig måte. The present invention can also be used to join pipes using flanges, by first clamping the flanges onto the pipe ends with the present invention and then bolting the flanges together in the usual way.

Foreliggende oppfinnelse forutsettes utnyttet industrielt av selskaper som legger nye rør og som reparerer eksisterende rør under vann. Oppfinnelsen kan også benyttes på land. The present invention is expected to be used industrially by companies that lay new pipes and that repair existing pipes under water. The invention can also be used on land.

Beskrivelse av oppfinnelsen: Description of the invention:

Innretningen er vist i fig. 1. En alternativ utforming av innretningen er vist i fig. 2. The device is shown in fig. 1. An alternative design of the device is shown in fig. 2.

Innretningen er ringformet og fig. 1 viser et radielt snitt, hvor innretningen er plassert utenpå to rør-ender 1 og 2 som skal skjøtes. Innretningen består av en monteringshylse 11 med et ringformet spor 12. En permanent hylse 13 er, når monteringen starter, plassert delvis inne i sporet 12 sammen med en klemhylse 14, som omslutter et lukket volum 15, og sammen med en reguleringshylse 16, som omslutter et lukket volum 17. Inne i klemhylsen 14 er det plassert en varme- eller avkjølings-anordning 18. Reguleringshylsen 16 er avstengt med en reguleringsventil 19 på et utløpsrør 20, og den har en trykkmåler 21 og en temperaturmåler 24. The device is ring-shaped and fig. 1 shows a radial section, where the device is placed outside two pipe ends 1 and 2 which are to be joined. The device consists of a mounting sleeve 11 with an annular groove 12. A permanent sleeve 13 is, when assembly starts, placed partially inside the groove 12 together with a clamping sleeve 14, which encloses a closed volume 15, and together with a regulation sleeve 16, which encloses a closed volume 17. A heating or cooling device 18 is placed inside the clamping sleeve 14. The regulating sleeve 16 is closed with a regulating valve 19 on an outlet pipe 20, and it has a pressure gauge 21 and a temperature gauge 24.

Hylsen 13 skal inngå i rørskjøten og må være i ett stykke. Den kan eventuelt ha en eller flere pakninger 22. Monteringshylsen 11 skal være mothold for de øvrige hylser og bør være relativt massiv i forhold til hylsen 13. Monteringshylsen 11 kan være delt i to halvmåne-formede deler, slik at den kan tas av etter bruk og benyttes på nytt for et annet rør med tilnærmet samme diameter. Klemhylsen 14 kan bestå av flere sektorer, men volumet 15 inne i disse må i tilfelle være forbundet med kommuniserende rør, som ikke er vist. Klemhylsen 14 må kunne tåle en stor utvidelse og bør være av et materiale med stor plastisk bruddforlengelse. VeggtykkeIsene bør være relativt tynne i forhold til tykkelsen på hylsen 13. Reguleringshylsen 16 kan bestå av flere sektorer, men volumet 17 inne i disse må i tilfelle være forbundet med kommuniserende rør, som ikke er vist. Hylsen 16 far mindre deformasjoner og bør være i et elastisk materiale. The sleeve 13 must be included in the pipe joint and must be in one piece. It may optionally have one or more gaskets 22. The mounting sleeve 11 should be a counterweight for the other sleeves and should be relatively massive compared to the sleeve 13. The mounting sleeve 11 can be divided into two crescent-shaped parts, so that it can be removed after use and is used again for another pipe of approximately the same diameter. The clamping sleeve 14 can consist of several sectors, but the volume 15 inside these must in that case be connected by communicating pipes, which are not shown. The clamping sleeve 14 must be able to withstand a large expansion and should be made of a material with a large plastic elongation at break. The wall thicknesses should be relatively thin in relation to the thickness of the sleeve 13. The regulating sleeve 16 can consist of several sectors, but the volume 17 inside these must in that case be connected by communicating pipes, which are not shown. The sleeve 16 suffers less deformation and should be made of an elastic material.

Innretningen må være anbrakt rundt ett av rørene på forhånd og være sentrert på rørendene i radial retning slik at avstanden 23 mellom rørendene 1 og 2 og den permanente hylsen 13 er tilnærmet den samme rundt hele omkretsen når prosessen begynner. Innretningen må også være sentrert på rørendene i lengderetningen, slik at omtrent like mye av hylsen 13 dekker hver rørende 1 og 2. Et visst gap og vinkelendring mellom rørende 1 og 2 kan aksepteres. Anbringelse og sentrering av innretningen kan gjøres ved hjelp av et antall små, hydraulisk opererte sylindre plassert radielt rundt omkretsen av monteringshylsen 11, men dette er ikke en del av oppfinnelsen og er derfor ikke vist. Nødvendig forbindelser mellom innretningen og et eventuelt overflatefartøy er ikke en del av oppfinnelsen og heller ikke vist. The device must be placed around one of the pipes in advance and be centered on the pipe ends in the radial direction so that the distance 23 between the pipe ends 1 and 2 and the permanent sleeve 13 is approximately the same around the entire circumference when the process begins. The device must also be centered on the pipe ends in the longitudinal direction, so that approximately the same amount of the sleeve 13 covers each pipe end 1 and 2. A certain gap and angle change between pipe ends 1 and 2 can be accepted. Positioning and centering of the device can be done by means of a number of small, hydraulically operated cylinders placed radially around the circumference of the mounting sleeve 11, but this is not part of the invention and is therefore not shown. Necessary connections between the device and any surface vessel are not part of the invention and are not shown either.

Prinsippet i den foreliggende oppfinnelse er det samme, men det er en viss praktisk forskjell i fremgangsmåten og innretningen avhengig av om klemkraften frembringes ved oppvarming eller frysing. The principle of the present invention is the same, but there is a certain practical difference in the method and device depending on whether the clamping force is produced by heating or freezing.

Når det benyttes oppvarming, vil volumet 15 inne i klemhylsen 14 og volumet 17 inne i reguleringshylsen 16 være helt fylt med oksygenfritt vann. Varme-anordningen 18 kan være et elektrisk eller kjemisk element eller bestå av et eller flere rør hvor et varmemedium blir tilført utenfra. When heating is used, the volume 15 inside the clamping sleeve 14 and the volume 17 inside the regulation sleeve 16 will be completely filled with oxygen-free water. The heating device 18 can be an electrical or chemical element or consist of one or more pipes where a heating medium is supplied from outside.

Fremgangsmåten benytter prinsippet om at vann utvider seg ved høye temperaturer og at vannets kokepunkt er langt høyere enn 100 grader C ved høye trykk. Volumutvidelsen er ca 10 % når vannet varmes opp fra 4 til 160 grader C, som tilsvarer kokepunktet ved 6,3 atmosfærer eller 53 m vanndyp. Volumutvidelsen er 46 % når vannet varmes fra 4 til 310 grader C, som tilsvarer kokepunktet ved ca 1000 m vanndyp. I den foreliggende oppfinnelse er start-trykket naturlig tilstede i vanndypet og trykket øker ytterligere når varme tilføres volumet 15 gjennom varme-anordningen 18. På grunn av den massive monteringshylsen 11, vil tilnærmet hele volum-utvidelsen skje radielt mot rørendene 1 og 2. Det oppstår et radielt trykk på den permanente hylsen 13, som dermed stukes sammen i ringretningen og klemmes fast mot rørendene 1 og 2. The method uses the principle that water expands at high temperatures and that water's boiling point is far higher than 100 degrees C at high pressures. The volume expansion is about 10% when the water is heated from 4 to 160 degrees C, which corresponds to the boiling point at 6.3 atmospheres or 53 m water depth. The volume expansion is 46% when the water is heated from 4 to 310 degrees C, which corresponds to the boiling point at approximately 1000 m water depth. In the present invention, the starting pressure is naturally present in the water depth and the pressure increases further when heat is supplied to the volume 15 through the heating device 18. Due to the massive mounting sleeve 11, almost the entire volume expansion will take place radially towards the pipe ends 1 and 2. a radial pressure occurs on the permanent sleeve 13, which is thus twisted together in the ring direction and clamped firmly against the tube ends 1 and 2.

Det radielle trykk er jevnt fordelt langs hele omkretsen av den permanente hylsen 13. Trykket kan reguleres ved å styre varmetilførselen og eventuelt ved å åpne reguleringsventilen 19. I starten kjenner man trykk, temperatur og størrelsen på startvolumene 15 og 17. Trykket vil først øke jevnt sammen med en mindre volumutvidelse inntil plastisk flytning skjer i den permanente hylsen 13. Det vil da skje en relativt større volumutvidelse uten at trykket øker vesentlig før hylsen 13 er klemt inn til rørendene 1 og 2. På dette stadium kjenner man trykket og temperaturen og kan beregne volumene 15 og 17 fra startverdiene. For å få et pålitelig resultat bør hylsen 13 og rørendene 1 og 2 deretter få en definert deformasjon, uavhengig av kraften som skal til for å oppnå dette. Spenningsnivået og dermed kreftene i hylsen 13 og rørendene 1 og 2 vil da være gitt av spennings-tøyningsdiagrammene for hylsen 13 og rørendene 1 og 2. Deformasjonen som skal påføres kan regnes om til en nødvendig prosentvis volumutvidelse av volumene 15 og 17. Når man kjenner trykket og karakteristikkene for volumutvidelsen ved forskjellige temperaturer, kan volumutvidelsen styres ved å øke temperaturen. Man trenger ikke å måle avstanden 23 og man trenger ikke å vite tøyningskreftene i klemhylsen 14 eller friksjonskoeffisienten mellom de forskjellige hylser eller mellom hylsen 13 og rørendene 1 og 2. Karakteristikkene for trykk-temperatur-volumutvidelsene i volumene 15 og 17 kan beregnes på forhånd i en ikke-lineær finit-element-modell. Denne må inkludere hele innretningen, men trenger ikke å omfatte hylsen 13 eller rørendene 1 og 2 og trenger derfor ikke utføres for en spesiell skjøt. The radial pressure is evenly distributed along the entire circumference of the permanent sleeve 13. The pressure can be regulated by controlling the heat supply and possibly by opening the control valve 19. At the start, you know the pressure, temperature and the size of the starting volumes 15 and 17. The pressure will initially increase steadily together with a smaller volume expansion until plastic flow occurs in the permanent sleeve 13. There will then be a relatively larger volume expansion without the pressure increasing significantly before the sleeve 13 is clamped to pipe ends 1 and 2. At this stage the pressure and temperature are known and can calculate the volumes 15 and 17 from the initial values. In order to obtain a reliable result, the sleeve 13 and the tube ends 1 and 2 should then undergo a defined deformation, regardless of the force required to achieve this. The stress level and thus the forces in the sleeve 13 and the pipe ends 1 and 2 will then be given by the stress-strain diagrams for the sleeve 13 and the pipe ends 1 and 2. The deformation to be applied can be converted into a necessary percentage volume expansion of the volumes 15 and 17. When one knows the pressure and the characteristics of the volume expansion at different temperatures, the volume expansion can be controlled by increasing the temperature. One does not need to measure the distance 23 and one does not need to know the strain forces in the clamping sleeve 14 or the coefficient of friction between the different sleeves or between the sleeve 13 and the pipe ends 1 and 2. The characteristics for the pressure-temperature-volume expansions in the volumes 15 and 17 can be calculated in advance in a non-linear finite element model. This must include the entire device, but need not include the sleeve 13 or the tube ends 1 and 2 and therefore need not be carried out for a special joint.

Hvis reguleringsventilen 19 åpnes i prosessen, må man måle eller beregne hvor mye volumet 17 minsker, enten ved at det volumet som slippes ut måles i en separat beholder eller ved at man kjenner trykk-hastighetskarakteristikken for ventilen 19 og røret 20 og måler tiden som utslippet varer. Slik måling er kjent teknikk og er ikke en del av oppfinnelsen. If the control valve 19 is opened in the process, one must measure or calculate how much the volume 17 decreases, either by measuring the volume that is discharged in a separate container or by knowing the pressure-velocity characteristic of the valve 19 and the pipe 20 and measuring the time that the discharge goods. Such measurement is known technique and is not part of the invention.

Når den forutsatte deformasjon og klemkraft er oppnådd, kan reguleringsventilen 19 åpnes helt, slik at vannet inne i reguleringshylsen 16 slippes ut. Dermed avlastes den permanente hylsen 13, men den beholder den elastiske klemkraften som skyldes at en del av rørendene 1 og 2 er blitt elastisk sammentrykket i ringretningen. I tillegg gjenvinnes noe klemkraft ved at den permanente hylsen 13 er blitt oppvarmet av det varme vannet og vil trekke seg sammen ved avkjølingen. Dette kan beregnes på forhånd. Alt utstyr kan demonteres. Klemhylsen 14 er beregnet til en gangs bruk, resten av utstyret kan gjenbrukes. When the expected deformation and clamping force has been achieved, the control valve 19 can be opened completely, so that the water inside the control sleeve 16 is released. Thus, the permanent sleeve 13 is relieved, but it retains the elastic clamping force which is due to part of the tube ends 1 and 2 being elastically compressed in the ring direction. In addition, some clamping force is recovered by the fact that the permanent sleeve 13 has been heated by the hot water and will contract upon cooling. This can be calculated in advance. All equipment can be dismantled. The clamping sleeve 14 is intended for one-time use, the rest of the equipment can be reused.

Når det benyttes frysing, vil volumet 15 være fylt med vann og volumet 17 med frostvæske. Kulde-anordningen 18 kan være et kjemisk element eller et rør som er forbundet med en beholder med flytende nitrogen eller et annet kuldemedium som tilføres utenfra. When freezing is used, volume 15 will be filled with water and volume 17 with antifreeze. The cooling device 18 can be a chemical element or a pipe which is connected to a container with liquid nitrogen or another cooling medium which is supplied from outside.

Fremgangsmåten benytter prinsippet om at vann utvider seg ved frysing. Volumutvidelsen er ca 10 %. I den foreliggende oppfinnelse vil vannet i volumet 15 fryse når kulde blir tilført gjennom anordningen 18. På grunn av den massive monteringshylsen 11 vil tilnærmet hele volumutvidelsen skje radielt mot rørendene 1 og 2. Det oppstår et radielt trykk på den permanente hylsen 13, som dermed stukes sammen i ringretningen og klemmes fast mot rørendene 1 og 2. The method uses the principle that water expands when it freezes. The volume expansion is about 10%. In the present invention, the water in the volume 15 will freeze when cold is supplied through the device 18. Due to the massive mounting sleeve 11, almost the entire volume expansion will take place radially towards the pipe ends 1 and 2. A radial pressure occurs on the permanent sleeve 13, which thus are twisted together in the direction of the ring and clamped firmly against pipe ends 1 and 2.

Trykket og temperaturen i volumet 15 kan styres ved å regulere tilført kulde. Trykkets størrelse kan også reguleres ved å redusere volumet 17 ved å åpne reguleringsventilen 19 og slippe deler av frostvæsken ut til en egen tank, som ikke er vist. Et radielt trykk som er jevnt fordelt langs hele omkretsen av den permanente hylsen 13 oppnås ved at frostvæsken i volumet 17 inne i reguleringhylsen 16 holder seg flytende. Når den forutsatte klemkraft er oppnådd, kan reguleringsventilen 19 åpnes helt. Dermed avlastes den permanente hylsen 13, men den beholder den elastiske klemkraften som skyldes at en del av rørendene 1 og 2 er blitt elastisk sammentrykket i ringretningen. I tillegg tapes noe klemkraft ved at den permanente hylsen 13 er blitt avkjølt av det fryste vannet og derfor vil utvide seg ved oppvarmingen. Dette kan beregnes på forhånd. Når det fryste vannet er tint, av seg selv eller ved å fylle varmt vann i reguleringshylsen 16, kan alt utstyr demonteres. Klemhylsen 14 er beregnet til en gangs bruk, resten av utstyret kan gjenbrukes. The pressure and temperature in the volume 15 can be controlled by regulating the added cold. The size of the pressure can also be regulated by reducing the volume 17 by opening the control valve 19 and releasing parts of the antifreeze into a separate tank, which is not shown. A radial pressure that is evenly distributed along the entire circumference of the permanent sleeve 13 is achieved by the antifreeze in the volume 17 inside the regulating sleeve 16 remaining liquid. When the required clamping force has been achieved, the control valve 19 can be opened completely. Thus, the permanent sleeve 13 is relieved, but it retains the elastic clamping force which is due to part of the tube ends 1 and 2 being elastically compressed in the ring direction. In addition, some clamping force is lost because the permanent sleeve 13 has been cooled by the frozen water and will therefore expand when heated. This can be calculated in advance. When the frozen water has thawed, by itself or by filling hot water in the regulation sleeve 16, all equipment can be dismantled. The clamping sleeve 14 is intended for one-time use, the rest of the equipment can be reused.

Alternativt til å varme vann i volumet 15, kan det benyttes en annen væske eller fast stoff som utvider seg ved oppvarming. Alternativt til å fryse vann i volumet 15, kan det benyttes en annen væske eller en kjemisk blanding som utvider seg ved reaksjon eller størkning. As an alternative to heating water in the volume 15, another liquid or solid can be used which expands when heated. As an alternative to freezing water in the volume 15, another liquid or a chemical mixture can be used which expands by reaction or solidification.

Ved bruk av vann som oppvarmes, kan innretningen forenkles ved at reguleringshylsen 16 sløyfes, reguleringsventilen 19 settes på klemhylsen 14 og trykkreguleringen skje ved at deler av det varme vannet i volumet 15 slippes ut, eventuelt til en egen tank. When using water that is heated, the device can be simplified by looping the regulating sleeve 16, placing the regulating valve 19 on the clamping sleeve 14 and the pressure regulation taking place by releasing parts of the hot water in the volume 15, possibly into a separate tank.

Ved bruk oppfinnelsen under vann og med vann som fryses, kan innretningen forenkles ved at klemhylsen 14 sløyfes, likevel slik at volumet 15 består og fylles av det omkringliggende hav-vann, som deretter fryses. Mindre åpninger rundt volumet 15 vil tette seg av seg selv ved frysingen. When using the invention under water and with water that is frozen, the device can be simplified by looping the clamping sleeve 14, nevertheless so that the volume 15 consists of and is filled with the surrounding sea-water, which is then frozen. Smaller openings around the volume 15 will close by themselves during freezing.

Innretningen og fremgangsmåten kan også benyttes til å klemme fast stivere og flenser på rør. The device and method can also be used to clamp stiffeners and flanges onto pipes.

Ved store stivere eller flenser, kan innretningen bli relativt stor og tung. En alternativ fremgangsmåte er vist i fig. 2. Det er da forutsatt at innretningen og fremgangsmåten ved oppvarming er benyttet slik som beskrevet ovenfor og at den permanente hylsen 13 er klemt fast til røret. Men, i stedet for å demontere innretningen, fortsetter fremgangsmåten ved at vannet inne i klemhylsen 14 evakueres og erstattes med en tørr gass med samme trykk som det utvendige trykk. Gassen fylles på gjennom ventilen 41 og slippes ut gjennom ventilen 42 til en eller flere beholdere som ikke er vist. Gassen fylles på og slippes ut til alle vannrester er borte. Deretter fylles volumet 15 inne i klemhylsen 14 med flytende metall 43 fra en innretning 44 som smelter metall. Smeltingen kan foregå elektrisk eller ved bruk av en termisk-kjemisk metode, f.eks. termitt. Selve smeltingen inngår ikke i oppfinnelsen og er ikke vist. Ventilen 42 holdes åpen, slik at gassen evakueres under fullt trykk når påfylling av smeltet metall pågår. Når metallet størkner, vil det trekke seg sammen. I den grad det er skjedd en sammensveising av metallet 43 og veggene i klemhylsen 14, vil klemhylsen 14 trekke seg sammen sammen med metallet 43. Ved å åpne ventilen 42 slik at det innvendige trykk forsvinner, vil veggene i klemhylsen 14 i alle tilfeller bli presset inn mot det størknede metallet 43 av det utvendige trykket, i det det forutsettes at klemhylsen 14 har relativt tynne vegger. Ved den etterfølgende naturlige avkjøling vil klemhylsen 14 og metallet 43 trekke seg sammen og gi radielle klemkrefter mot den permanente hylsen 13 og rørende 2. Det vil da være dannet en flens eller stiver på røret som består av den permanente hylsen 13, klemhylsen 14 og metallet 43. Eventuelt kan hylsen 13 sløyfes og klemhylsen 14 virke direkte mot røret. De øvrige deler av innretningen kan demonteres og gjenbrukes. In the case of large struts or flanges, the device can be relatively large and heavy. An alternative method is shown in fig. 2. It is then assumed that the device and the heating method are used as described above and that the permanent sleeve 13 is clamped to the pipe. However, instead of dismantling the device, the method continues by evacuating the water inside the clamping sleeve 14 and replacing it with a dry gas with the same pressure as the external pressure. The gas is filled through the valve 41 and discharged through the valve 42 to one or more containers that are not shown. The gas is filled and released until all water remains are gone. The volume 15 inside the clamping sleeve 14 is then filled with liquid metal 43 from a device 44 which melts metal. The melting can take place electrically or using a thermal-chemical method, e.g. termite. The melting itself is not part of the invention and is not shown. The valve 42 is kept open, so that the gas is evacuated under full pressure when filling with molten metal is in progress. As the metal solidifies, it will contract. To the extent that the metal 43 and the walls of the clamping sleeve 14 have been welded together, the clamping sleeve 14 will contract together with the metal 43. By opening the valve 42 so that the internal pressure disappears, the walls of the clamping sleeve 14 will in all cases be pressed towards the solidified metal 43 of the external pressure, in that it is assumed that the clamping sleeve 14 has relatively thin walls. During the subsequent natural cooling, the clamping sleeve 14 and the metal 43 will contract and give radial clamping forces against the permanent sleeve 13 and touching end 2. A flange or stiffener will then be formed on the pipe consisting of the permanent sleeve 13, the clamping sleeve 14 and the metal 43. Optionally, the sleeve 13 can be looped and the clamping sleeve 14 acts directly against the pipe. The other parts of the device can be dismantled and reused.

Fremgangsmåten ved bruk av frysing antas å være den enkleste. Fremgangsmåten ved bruk av oppvarming, eventuelt i kombinasjon med påfylt metall, antas å være den som kan oppta størst toleranser og frembringe størst permanente klemkrefter. The procedure using freezing is believed to be the simplest. The method using heating, possibly in combination with filled metal, is believed to be the one that can accommodate the greatest tolerances and produce the greatest permanent clamping forces.

Fremgangsmåten og innretningen som beskrevet kan også benyttes til å lage en overlappende skjøt ved å klemme rørende 1 ned på rørende 2 ved å la hylsen 13 være en delt monterings-hylse som fjernes etter bruk. Eventuelt kan hylsen 13 sløyfes helt og klemhylsen 14 virke direkte mot rørende 1. The method and device as described can also be used to create an overlapping joint by clamping pipe end 1 down on pipe end 2 by letting the sleeve 13 be a split mounting sleeve which is removed after use. Optionally, the sleeve 13 can be looped completely and the clamping sleeve 14 acts directly against touching end 1.

Fremgangsmåten og innretningen som beskrevet kan også benyttes innvendig i rør. Virkningene endres ikke, bortsett fra virkningen av avkjølingen og oppvarmingen av den permanente hylse 13, som blir omvendt av det som er beskrevet ovenfor. The procedure and device as described can also be used inside pipes. The effects do not change, except for the effect of the cooling and heating of the permanent sleeve 13, which is reversed from that described above.

Fremgangsmåten og innretningen som beskrevet kan også benyttes til å skjøte massive stenger. The method and device as described can also be used to join massive rods.

Claims

1. Method of joining two cylindrical objects, without the use of divers, welding, rivets or bolts, with a lap joint in the form of a permanent sleeve (13) which is clamped on the objects (1 and 2), CHARACTERIZED IN THAT an annular and closed volume (15), which is filled with water or another liquid or solid, is heated or frozen or chemically reacted, so that the volume (15) thereby expands radially inside a mounting sleeve (11) and presses against the permanent sleeve (13) , so that permanent, radial and evenly distributed pressure forces occur between the permanent sleeve (13) and the objects (1 and 2).

2. Method of joining two cylindrical objects, without the use of divers or welding, with a flange joint in the form of two permanent flanges and a number of bolts, where at least one of the flanges (corresponding to 13) is clamped on the object (2), CHARACTERIZED BY that an annular and closed volume (15), which is filled with water or another liquid or solid, is heated or frozen or reacts chemically, so that the volume (15) thereby expands radially inside a mounting sleeve (11) and presses against the flange (which corresponds to 13), so that permanent, radial and evenly distributed pressure forces occur between the flange (which corresponds to 13) and the object (2).

3. Method of joining two pipes, without the use of divers, welding, rivets or bolts, by an overlap joint where one pipe end (corresponding to 13) is clamped firmly over and to the other pipe end (2), CHARACTERIZED BY that an annular and closed volume (15), which is filled with water or another liquid or solid, is heated or frozen or reacts chemically, so that the volume (15) thereby expands radially inside a mounting sleeve (11) and presses against the pipe end (which corresponds to 13), so that permanent, radial and evenly distributed pressure forces occur between the two pipe ends (which become 13 and 2).

4. Method of attaching ring stiffeners and flanges to a cylindrical object, without the use of divers, welds, rivets or bolts, where permanent stiffeners or flanges (corresponding to 13) are clamped onto the object (2), CHARACTERIZED BY that an annular and closed volume (15), which is filled with water or another liquid or solid, is heated or frozen or reacts chemically, so that the volume (15) thereby expands radially inside a mounting sleeve (11) and presses against the ring strut or flange (which corresponds to 13), so that permanent, radial and evenly distributed pressure forces occur between the strut or flange (which corresponds to 13) and the object (2).

5. Method as described in claims 1, 2 and 4, CHARACTERIZED IN THAT the permanent sleeve (13), the flange (which corresponds to 13), the ring stiffener (which corresponds to 13) or a clamping sleeve (14) is placed externally on the objects (1 and 2) or the object (2) and is filled with liquid metal or another substance that contracts by cooling, solidification or chemical reaction.

6. Method as described in claims 1, 2 and 4, CHARACTERIZED IN THAT the permanent sleeve (13), the flange (which corresponds to 13), the ring stiffener (which corresponds to 13) or a clamping sleeve (14) is placed inside the objects (1 and 2) or the object (2) and is filled with liquid metal or another material that expands by cooling, solidification or chemical reaction.

7. Device for carrying out the method as described in claims 1, 2, 3 and 4, CHARACTERIZED BY a mounting sleeve (11) with an annular groove (12) containing the permanent sleeve, flange or ring stiffener (13) as well as a clamping sleeve (14) ) which encloses a closed volume (15), which is filled with water or another liquid or a solid which can be heated or frozen or chemically reacted inside the volume (15) so that the volume expands, and with a regulating sleeve (16) with a closed volume (17) which is filled with water or another liquid and which has a valve (19) so that the volume (17) can be regulated and the radial pressure from the volume (15) thereby changes.

8. Device for carrying out the method as described in claims 1, 2, 3 and 4, CHARACTERIZED BY a mounting sleeve (11) with an annular groove (12) containing the permanent sleeve, flange or ring stiffener (13) as well as a clamping sleeve (14) ), which encloses a closed volume (15), which is filled with water or another liquid that can be heated inside the volume (15) so that the volume expands, and with a valve (19) so that the volume (15) can be regulated and the the radial pressure from the volume (15) thereby changes.

9. Device for carrying out the method as described in claims 1, 2, 3 and 4, CHARACTERIZED BY a mounting sleeve (11) with an annular groove (12) containing the permanent sleeve, flange or ring stiffener (13) as well as an approximately closed volume (15) which is filled with sea-water which can be frozen inside the volume (15) so that the volume expands, and with a regulation sleeve (16) with a closed volume (17) which is filled with antifreeze and which has a valve (19) so that the volume (17) can be regulated and the radial pressure from the volume (15) thereby changes.