NO309242B1 - Svivel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en svivel med en første og en annen hoveddel som er innrettet til innbyrdes rotasjon om en lengdeakse og å bli påvirket av aksiale krefter, som utøves mot hoveddelene og søker å trekke disse bort fra hverandre, hvor hoveddelene har respektive, mot hverandre vendende anleggsflater hvorimellom det er anbrakt et rullingslager, idet de aksiale krefter kan bli overført fra den ene hoveddel til den annen via anleggsflatene og lageret.

Det skal henvises til søkerens samtidig innleverte søknad hvor det er beskrevet ytterligere trekk ved svivelanordningen.

Fra GB-søknad nr. 9615534 er det kjent en svivel med en sentral, i tverrsnitt sirkulær stamme som ved sin ene ende har et første festeøye, som kan bli forbundet med en ankerkjetting e.l. Rundt det nedre parti av stammen er det anordnet en hylse som ved en ende har et annet festeøye, og på to steder som befinner seg i innbyrdes aksial avstand, er det mellom stammen og hylsen anordnet to koniske rullelagre. Under det nedre lager er det på stammen påskrudd en mutter til fastholdelse av lageret mellom skuldre av hylsen og stammen. Festeøynene kan bli forbundet med respektive partier av en ankerkjetting. Når festeøynene blir belastet med en strekkraft som søker å trekke disse bort fra hverandre i stammens lengderetning, blir strekkraften overført fra det ene festeøye til det annet via hylsen, lagrene og stammen.

Strekkraften bevirker at stammen blir strukket, noe som medfører at avstanden mellom stammens anleggsflater og dermed lagerklaringen eller -glappet øker. En for stor lagerklaring medfører at stammen kan vippe i forhold til hylsen. Dersom svivelen er montert mellom partier av en streng som i tillegg til aksiale krefter også kan overføre bøyemomenter til svivelen, dvs. momenter om tverreakser av svivelen, og det er anordnet en tetningsanordning som skaffer en tetning mellom hylsen og stammen på hver side av lageranordningen, kan denne tetningsanordning bli skadet under en slik vipp ing.

Når det mellom festeøynene ikke blir utøvet noen strekkraft, er gjengene av mutteren og stammen ikke eller bare lite belastet. Når det blir utøvet en maksimal strekkraft, inntreffer det i disse gjenger tilsvarende store spenninger. En gjentatt spenningsvariasjon av denne type er uheldig og kan føre til tretthetsbrudd.

I US 4620728 er det vist en svivel som skal benyttes i undervanns produksjonssystem, og som kan brukes i forbindelse med stigerør. Svivelen består av to hoveddeler som kan rotere i forhold til hverandre og mellom delenes anleggsflater er anordnet to rullelagre. Omkring den innerste hoveddel er det med gjengeforbindelser anordnet en ring som har anleggsflate mot det nederste av de to rullelagrene. Innstillingsringen kan ved skrubevegelse justeres oppover og nedover til ønsket posisjon og fastlåses der.

En hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en svivel hvor lagerklaringen blir opprettholdt selv om det mot svivelen utøves en maksimal driftslast, slik at tetningspartier av svivelen ikke blir skadet.

En annen hensikt er å skaffe en svivel hvor det ved bestanddeler av denne er mindre fare for tretthetsbrudd særlig som følge av gjentatt svellende eller utsvingende krefter, dvs. krefter som gjentatt varierer mellom null og en maksimal verdi, og som utøves mot svivelen.

Det karakteristiske ved oppfinnelsen fremgår av de i kravene angitte, kjennetegnende trekk.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som skjematisk viser utførelseseksempler på en svivel ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom et første utførelseseksempel på en svivel ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et lengdesnitt gjennom om et annet utførelseseksempel på en svivel ifølge oppfinnelsen.

Med angivelsen "opp" skal det i det følgende forstås retningen mot den kant av tegningsbladet som vender bort fra leseren.

Selv om fig. 1 og fig. 2 viser to ulike utførelsesformer, har disse bestanddeler som likner hverandre og har en liknende funksjon. Under den følgende beskrivelse skal det derfor henvises til både fig. 1 og 2, hvor de bestanddeler av de to utførelsesformer som har tilsvarende funksjon, er angitt med de samme henvisningstall.

Som vist på fig. 1 omfatter svivelen 1 en første hylse 2 med et første, øvre hylseparti 3, som er forsynt med et festeøye 4, og som ved sitt nedre parti er forsynt med innvendige gjenger 5.

Den første hylse 2 har et nedre, annet hylseparti eller skjørt 6 som er fast forbundet med det øvre hylseparti 3.

Et øvre endeparti 8 av en langstrakt stamme 7 er forsynt med utvendige gjenger som tilsvarer de innvendige gjenger 5 av det første hylseparti 3, og som skrudd inn i dette, slik at den første hylse 2 og stammen 7 er fast forbundet med hverandre.

Den første hylse 2 og stammen 7 og de med disse fast forbundne bestanddeler danner en første hoveddel.

Som det også fremgår av fig. 2, er det ved et midtparti 21 av stammen 7 anordnet en annen hylse 20 som er innrettet til å rotere om dette parti 21. For dette formål bærer midtpartiet 21 en lageranordning 25 omfattende et første, øvre og et annet, nedre rullingslager 22 resp. 23 som er innrettet til å oppta såvel radiale som aksiale laster, og som i det viste utførelseseksempel er dannet av koniske rullelagre. Det første lager har en indre lagerring 26 og en ytre lagerring 27, og det annet lager 23 har en indre lagerring 28 og en ytre lagerring 29;

Den indre lagerring 26 av det første lager 22 ligger an mot en første nedadvendende anleggsflate 24 av stammen 7, og den ytre lagerring 27 av dette lager ligger an mot en annen oppadvendende anleggsflate 31 av et radialt innad ragende parti eller skilleparti 30 av den annen hylse 20.

Den ytre lagerring 29 av det annet lager 23 ligger an mot en tredje, nedad vendende anleggsflate 32 av skillepartiet 30.

Ved partiet 21 av stammen 7, nedenfor stedet for det annet lager 23, har stammen 7 utvendige gjenger 33, hvorpå det er skrudd en mutter eller innstillingselement 34. Radialt innenfor skillepartiet 30 og med radial klaring i forhold til dette er det anbrakt et legeme, her i form av en trykkhylse 35, hvis øvre ende ligger an mot en nedadvendende skulder eller ansats 36 av stammen 7, idet denne skulder 36 befinner seg nedenfor den første anleggsflate 24 og nedenfor stedet for den indre lagerring 26 av det første lager 22. Den nedre ende av trykkhylsen 35 er innrettet til å ligge an mot den øvre overside av den indre lagerring 28 av det annet lager 23 når dettes ytre lagerring 29 ligger an mot den tredje, nedad vendende anleggsflate 32 av skillepartiet 30 og trykkhylsen 35 ligger an mot stammens skulder 36.

Ved påskruing av mutteren 34 kan dennes øvre overflate eller fjerde anleggsflate 37 (fig. 2) bli brakt til anlegg mot undersiden av den indre lagerring 28 av det annet lager 23, og ved innledningsvis stramming av mutteren 34 kan denne indre lagerring 23 bli brakt til anlegg mot den nedre ende av trykkhylsen 35. Samtidig blir den ytre ring 29 av det annet lager 23 presset mot den tredje anleggsflate 32 av skillepartiet 30.

Under strammingen av mutteren 34, blir videre den annen hylse 20 pressset oppad forhold til stammen 7 inntil den øvre ende av trykkhylsen 3 5 kommer til anlegg mot skulderen 36 av stammen 7. Mutterens minimale avstand fra den nedre anleggsflate 32 av skillepartiet 30 er dermed hovedsakelig fastlagt. Samtidig er den minimale avstand mellom den første anleggsflate 24 og den annen anleggsflate 31 av skillepartiet 30 hovedsakelig fastlagt. Dermed er den minimale, aksiale dimensjon av de rom, som av disse deler er avgrenset for det første og det annet lager 22,23, fastlagt. Ved en ytterligere stramming av mutteren 34 hvorunder disse bestanddeler, dvs. det første og det annet lager 22,23, trykkhylsen 35, mutteren 34, den annen hylse 20 og stammen 7, men hovedsakelig trykkhylsen 35 og et stammeparti 81 mellom skulderen 36 og mutteren 34 blir deformert elastisk, kan således det første og det annet lager 22 resp. 23 bli forspent aksialt. Den aksiale forspenning er begrenset bare av de tillatte spenninger i disse bestanddeler. Ved en egnet dimensjonering og materialvalg for disse bestanddeler kan forspenningen være stor.

Som vist på fig. 1, er en første skive 40, som har et sentralt hull, innrettet til nedenfra å bli trædd på et nedre, hovedsakelig sylindrisk endeparti 41 av stammen 7 med redusert diameter, og bli tettende fast forbundet med denne under mutteren 34. Ved sin periferi bærer skiven 40 en pakning 50 som er innrettet til å ligge glidbart og tettende an mot innersiden av den annen hylse 20.

Over det første rullingslager 22, bærer den annen hylse 20 en tetningsanordning 83 som avtetter rommet nedenfor tetningsanordningen, mellom denne hylse 20, stammen 7 og den første skive 40. Som det også fremgår av fig. 2 kan dette rom bli fylt med et smøremiddel via en kanal 64, som forløper gjennom veggen av den annen hylse 20, og en smørenippel 65, som er forbundet med denne kanal 64.

En tredje hylse 44 er fast og tettende forbundet med den nedre ende av den annen hylse 20, f.eks. ved hjelp av skruer 39, og forsynt med et annet festeøye 53.

Et endelokk 58 er tettende forbundet med den tredje hylse 44 og lukker det rom som er avgrenset av denne hylse 44 og den nedre skive 43.

Den utførelsesform for svivelen som er vist på fig. 2, er innrettet til å danne et parti av et stigerør e.l. og må således være innrettet til å oppta de strekkrefter som utøves de partier av stigerøret som er anordnet over og under svivelen, og i tillegg bøyemomenter. Gjennom stammen 7 og den tredje hylse 44 forløper det sentrale, innbyrdes fluktende og kommuniserende kanaler 78 resp. 79. Stammen 7 kan oventil en flens 85 som er innrettet til f.eks. via skruer 86 (vist bare ved disses senterlinjer) å være fast og tettende forbundet med en flens 87 av et øvre stigerørparti 88.

Tilsvarende kan den tredje hylse 44 ha en anleggsflate 89 og f.eks. via skruer 90 (vist bare ved disses senterlinjer) være innrettet til å bli fast forbundet med en flens 91 av et nedre stigerørparti 92, idet flensen 91 er innrettet til å ligge tettende an mot anleggsflaten 89 .

Mellom den tredje hylse 44 og stammen 7 er det anordnet en tetningsanordning 93 som skaffer en tetning mellom disse bestanddeler, samtidig som den tillater en innbyrdes rotasjon av bestanddelene.

Alternativt kan stammen 7 være massiv, dvs. ikke omfatte noen kanal, og utgjøre bare en bestanddel av en forankringsanordning såsom en kjettinganordning med en eneste kjetting, f.eks. til bruk ved skip, som er forankret slik at det kan dreie med vinden. I stedet for flensen 85 og anleggsflaten 89, kan stammen 7 og den tredje hylse 44 da ha festeøyne 4,53 i likhet med dem som vist på fig. 1.

Som vist på fig. 2 kan den annen hylse 20 være forsynt med innvendige gjenger 84 og den tredje hylse 44 kan ha tilsvarende innvendige gjenger og være skrudd på den annen hylse 20 og således være fast forbundet med denne.

Lageranordningen blir montert som følger.

Innledningsvis blir det første lager 22 trædd på det nedre parti av stammen 7 inntil dets indre lagerring ligger an mot den første anleggsflate 24. Deretter blir trykkhylsen trædd på stammen 7 inntil den ligger an mot skulderen eller ansatsen 36. Deretter blir hylsen 20 trædd på stammen 7 inntil skillepartiets andre, øvre anleggsflate 31 kommer til anlegg mot ytterbanen 27 av det første lager 22. Videre blir det annet lager 23 skjøvet inn i hylsen 20 inntil dets ytre lagerring 29 ligger an mot den tredje, nedre anleggsflate 32 av skillepartiet 30

Lagrene har nå en lagerklaring tilsvarende den de har i en tilstand hvori de ikke er belastet.

Deretter blir mutteren 34 skrudd på gjengene 33 av stammen 7 inntil mutteren 34 kommer til anlegg mot den nedre overflate av den indre lagerring av det annet lager 23 og den øvre overflate av denne lagerring kommer til anlegg mot trykkhylsen 35. Når disse bestanddeler ligger an mot de respektive skuldre og anleggsflater med bare liten kraft, er lagrenes lagerklaring fastlagt, idet den innbyrdes aksiale posisjon av stammen 7 og mutteren 35 er fastlagt av den aksiale lengde av den indre lagerring 28 av det annet lager 23, og lengden av trykkhylsen 35.

Det skal forstås at fjærkarakteristikken av trykkhylsen 35 tilsvarer fjærkarakteristikken av partiet 81 av stammen 7 som befinner seg mellom mutteren 34 og den annen skulder 36. Øvrige partier av stammen 7 har fortrinnsvis en større stivhet enn partiet 81.

Deretter blir mutteren 34 strammet. Herunder blir trykkhylsen 35 sammentrykket, men da partiet 81 på grunn av den identiske fjærkarakteristikk blir strukket i den samme grad, blir mutterens posisjon i forhold til skillepartiets tredje, nedre anleggsflate 32 og skulderen 36 og dermed lagerklaringen for begge lagrene 22,23 opprettholdt.

Mutteren 34 blir strammet fortrinnsvis inntil den kraft den utøver mot trykkhylsen 35 og dermed den kraft som overføres via gjengene 33, er større enn den kraft som svivelen forventes å overføre under bruk.

Dersom det mot svivelens festeøyne blir utøvet en kraft som søker å strekke svivelen, blir denne kraft overført fra den annen hylse 20 til ytterbanen 29 av det annet lager 23 via den tredje, nedre anleggsflate 32. Innerringen 28 av dette lager 23 overfører kraften til mutteren 34, men med økende belastning mot mutteren 34, blir stammepartiet 81 strukket slik at den kraft som utøves av trykkhylsen 35 mot mutteren, blir redusert i den samme grad. Derved kan den kraft som utøves mot mutteren bli holdt konstant. Således kan også lagerklaringen være konstant, idet det herunder kan bortses fra den neglisjerbare forlengelse av andre partier av stammen 7.

Ved at lagerklaringen bli opprettholdt, blir det unngått at stammen 7 kan bli vippet i forhold til hylsen 20. Derved blir ikke eventuelle tetningsanordninger 83,93 mellom stammen 7 og hylsen 20 skadet.

Forspenningen av lagrene 22,23 på denne måte bidrar således også til en reduksjon av faren for sprekkdannelse i mutterens gjenger 33 og de tilsvarende gjenger av stammen 7.

Claims (5)

1. Svivel med en første og en annen hoveddel (2,7 resp.20,44) som er innrettet til innbyrdes rotasjon om en lengdeakse og å bli påvirket av aksiale krefter, som utøves mot hoveddelene (2,7,20,44) og søker å trekke disse bort fra hverandre, hvor hoveddelene (2,7,20,44) har respektive, mot hverandre vendende anleggsflater (32,37) hvorimellom det er anbrakt et rullingslager (23), idet de aksiale krefter kan bli overført fra den ene hoveddel (2,7,20,44) til den annen via anleggsflatene (32,37) og lageret (23), hvor anleggsflaten (37) av den første hoveddel (2,7) er en overflate av et innstillingselement (34) som kan bli beveget aksialt og deretter fastholdt på denne hoveddel (2,7), karakterisert ved at det mellom anleggsflaten (37) og den første hoveddel (2,7) og en mot denne anleggsflate vendende ansats (36) av den første hoveddel (2,7) er anordnet et legeme (35) som kan bli elastisk sammentrykket under en forskyvning av innstillingselementet (34) mot ansatsen (36), og at fjærkarakteristikken av legemet (35) tilsvarer fjærkarakteristikken av det parti (81) av den første hoveddel (2,7) som befinner seg mellom ansatsen (36) og innstillingselementet (34).

2. Svivel ifølge krav 1, karakterisert ved at innstillingselementet (34) er innrettet til å bli forskjøvet mot ansatsen (36) inntil den kraft som blir utøvet mot legemet (35) , er minst like stor som den kraft som blir utøvet mot svivelen (1) under bruk av denne.

3. Svivel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at innstillingselementet (34) har skruegj enger og er innrettet til å bli påskrudd tilsvarende gjenger av den første hoveddel (2,7) og derved påvirke legemet (35).

4. Svivel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at et ytterligere lager (22) er anordnet mellom anleggsflater (24,31) av hoveddelene (2,7 resp. 20,44).

5. Svivel ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at lageret eller lagrene er koniske rullelagre.