NO316338B1 - Tilkoplingselement for en komposittslange og fremgangsmåte for tilkopling av en komposittslange - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et tilkoplingselement for en komposittslange med en til skrueform viklet metallslange og et elastisk ytre hylster, i henhold til innledningen til det etterfølgende patentkrav 1, og en fremgangsmåte for tilkopling av en slik komposittslange, i henhold til innledningen til det etterfølgende patentkrav 7

Komposittslanger med indre metallslange benyttes ofte for høytrykksledninger, som ikke bare rna tale et høyt indre trykk, men ogsa et høyt ytre trykk ved lavt indre trykk

Et viktig anvendelsesområde for slike komposittslanger er i undervannsbonnger, f eks jordolje- eller gassbonnger Her legges vanligvis ledninger som omfatter en hel bunt av forskjellig belastede slanger og ledninger (såkalte "navlestrenger") For eksempel ledes olje som transporteres ut av oljeboringen, og samtidig ledes suspensjon, etanol, eller gass inn i oljeboringen Dessuten forløper som regel også elektriske ledninger for styring av boreinnretningen i navlestrengledninger

Ettersom slike navlestrengledninger vanligvis befinner seg mellom en boreplattform og oljeboringen som befinner seg i havbunnen, stilles det høye krav til det ytre hylstret og også de enkelte ledninger som forløper inne i dette Ledningene må være fleksible, hvilket generelt bare oppnås med slangeledninger, og de må samtidig tåle et høyt ytre trykk, og uavhengig av om det opptrer et indre trykk av samme størrelsesorden eller bare et neglisjerbart indre trykk Alt etter dybden av boringen kan det dessuten oppstå en trykkforskjell pa omtrent 30 MPa, som ikke skal føre til sammenbrudd for slange-ledningene Dessuten rna ledningene være slik at de ikke korroderer i aggressivt saltvann

En komposittslange av den innledningsvis angitte typen, i hvilken metallslangen som er viklet til skrueform bestar av edelstål og det ytre hylsteret av en termoplast, oppfyller generelt disse kravene

Tilkoblingen av slike komposittslanger til ttlkobhngsarmatur eller til slangekophnger er problematisk, ettersom saltvannet ikke må angripe den indre, viklede metallslangen, pa grunn av fare for korrosjon, særlig ved anvendelse under vann Samtidig må sammen-bindingen bade innover og utover være trykkfast Ogsa en viss strekkfasthet er nødvendig Denne problematikken oppstar ikke bare for den ytre omhyllingen av en navlestrengslange, men ogsa for fastgjønngen av de enkelte slanger inne i denne, hvilke som regel ogsa er komposittslanger av den innledningsvis angitte typen

Problemet øker ved at dannelsen av slike tilkoblinger ofte må skje pa stedet og delvis < under vanskelige betingelser, for eksempel i høy sjø, slik at en sveise- eller loddeforbindelse neppe eller absolutt ikke kan dannes

I US-PS 3 393 267 foreslås i en annen sammenheng et tilkoplingselement for en komposittslange med en metallslange som er viklet til skrueform og et elastisk ytre hylster, hvilket element omfatter en hylse med utvendige gjenger som er tilpasset metallslangen og griper inn i viklede fordypninger i dens indre vegg, og en rundtgående, radial tetteflate

Hylsen i dette kjente tilkoplmgselementet anbringes på tilkophngsenden av komposittslangen, og den viklede metallslangen paskrus på de utvendige gjenger på hylsen Komposittslangen fastgjøres ved hjelp av en skruehylse som skal påsettes på tilkoplmgselementet, og i hvilken en separat tetningsnng er innsatt Denne tetnings-ringen deformeres ved fastskrumg av hylsen, slik at komposittslangen trykkes radialt mot hvlsen, og samtidig dekkes den radiale tetteflaten av tetningsrmgen tettende i aksial retning De utvendige gjenger på hylsen har til oppgave a strekke tilkophngsenden av den viklede metallslangen og a sikre at det elastiske ytre hylsteret ikke i noe tilfelle kan rage så langt utenfor enden av metallslangen at det blir liggende mot tetteflaten

For anvendelser som krever fastgjøring av komposittslanger til tilkoblmgsarmatur eller slangekoplinger under trykkforskjeller og høye krav til tetning foreligger det for den kjente teknikk som fremgår av US 3 393 267 uløste problemer Strekkingen av den viklede metallslangen ved hjelp av de utvendige gjenger pa det kjente tilkoplmgselementet skjer under deformasjon av viklingene Ogsa den radiale pressing for fastgjøring av komposittslangen til dette tilkoplingselementet medfører den faren at viklingene i metallslangen deformeres ytterligere Denne deformasjon kan medføre at det dannes skarpe kanter på de enkelte viklinger som eventuelt kan trenge gjennom det ytre hylsteret og således nedsette tettevirkningen Dessuten kan deformerte viklinger ikke tale høye trykk, særlig utenfra, slik at det er fare for at komposittslangen i omradet ved tilkoplmgselementet bryter sammen Viklingene i metallslangen bevirker ikke noen definert motkraft mot pressingen nar de deformeres, og gir etter for den radiale pressekraften Det sikres derved ingen høytrykksikker tetning på tilkoplmgselementet

Den oppgaven som ligger til grunn for oppfinnelsen er å foreslå et tilkoplingselement og en fremgangsmåte, med hvilke en komposittslange av den innledningsvise angitte typen uten lodding og sveising, men allikevel stabilt, under definerte betingelser, kan tilkobles tett og særlig høytrykksfast pa armatur eller en koplmgsdel

Denne oppgaven løses med et tilkoplingselement med trekkene i det etterfølgende patentkrav 1 og med en fremgangsmåte med trekkene i det etterfølgende patentkrav 7

Fordelaktige utførelser av tilkoplmgselementet i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene 2-6

Foretrukne utførelser av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er angitt i patentkravene 8-11

I henhold til oppfinnelsen omfatter et tilkoplingselement for en komposittslange av den innledningsvis angitte typen således ikke bare en hylse med utvendige gjenger som er tilpasset metallslangen og som griper mn i de viklede fordypninger i innerveggen i denne, og en rundtgaende, aksial tetteflate som grenser til gjengene og er avgrenset fra disse av en skulder og er tilpasset den ytre hylsen, men også et presseelement som utelukkende virker i omradet ved tetteflaten, radialt mot hylsen, for rundtgaende og tettende fastgjøring av den ytre hylsen pa tetteflaten

Med et slikt tilkoplingselement kan fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres Tilkoplmgsenden av komposittslangen anbringes pa hylsen uten forutgående preparering De utvendige gjenger pa hylsen er tilpasset den indre, viklede metallslangen og griper mn i de viklede fordypninger i den indre veggen uten å deformere denne Dermed kan komposittslangen på grunn av metallslangen paskrus på hylsen pa en enkel mate og fastgjøres strekkfast ttl denne Deretter stukes den viklede metallslangen, og bare denne, slik at det ytre hylsteret fnlegges og rager utenfor metallslangen Dermed rager det ytre hylsteret utenfor enden av metallslangen og de utvendige gjenger pa hylsen som denne er fastgjort til, og kan fastgjøres trykktett pa en tetteflate aksialt bakenfor de utvendige gjenger Med denne konstruksjon kan det forhindres at den indre metallslangen kommer i kontakt med det omgivende medium, selv om den er fastgjort trykk- og strekkfast til tilkoplmgselementet uten sveising og lodding Fastgjøringen av det ytre hylsteret på tetteflaten skjer ved radial pressing Særlig her medfører oppfinnelsen særlige fordeler, ettersom pressingen bare gjelder det ytre hylsteret pa komposittslangen og ikke den viklede metallslangen, idet en pressing av den viklede metallslangen muligens kan deformere profilen til denne og derved nedsette trykkfastheten i sterk grad, særlig motstandsevnen mot innknekking Ettersom bare det ytre hylsteret presses mot den aksiale tetteflaten og den viklede metallslangen ikke utsetter for radiale pressekrefter, elimineres de ovenfor angitte problemer med den kjente teknikk Funksjonene "strekkfasthet" og "tetning" for tilkoplmgselementet i henhold til oppfinnelsen er fullstendig adskilt Den viklede metallslangen bevirker strekkfasthet i tilkoblingen uten påvirkning av den tverrgående trykkfastheten, og det ytre hylsteret til koplingselementet på komposittslangen bevirker tetning, idet pressingen mot den aksiale tetteflaten skjer under definerte og reproduserbare betingelser Tettevirkningen kan forbedres ved tilsvarende profilering av den aksiale tetteflaten, for eksempel ved hjelp av flere rundtgående ringspor eller utsparinger Tilsvarende tenner eller ringformede fremspring i presseelementet som utøver den radiale pressekraften kan ytterligere øke tettevirkningen

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for tilkobling av komposittslanger kan utføres på hvilket som helst passende sted på en komposittslange, ved at denne enkelt kappes i et radialt plan pa det ønskede sted, f eks med en sag Etter sammenskruing av den indre metallslangen og hylsen kan stukmgen av metallslangen utføres ved (eventuelt støtvis) innskyvning av hylsen i det ytre hylsteret på komposittslangen Deretter må bare det ytre hylsteret fastgjøres til tetteflaten, fortrinnsvis ved hjelp av en pressehylse, for å fullføre tilkoblingen av komposittslangen til tilkobhngsarmatur eller en slangekophng

Foruten fastgjønngen av det ytre hylsteret ved hjelp av en pressehylse kan det ytre hylsteret også innføres i et nngrom som er åpent mot komposittslangen og for eksempel fastgjøres ved pressing Tetteflaten i henhold til oppfinnelsen er derved en del av nngrommet

Funksjonsevnen til et tilkoplingselement i henhold til oppfinnelsen forbedres ved at de utvendige gjenger på hylsen mot tetteflaten er begrenset av et anslag, som fortrinnsvis er utformet som en ringformet, rundtgående endeflate Dermed blir påskruingen av den viklede metallslangen for det første begrenset pa en definert måte, og for det andre kan anslaget oppta en del av kreftene nar stukmgen av metallslangen skjer via hylsen

Metallslangen som er viklet til skrueform består fortrinnsvis av falsede metallprofiler, idet disse fortrinnsvis er utformet som agraffprofiler Ag raff profiler er som kjent metallisk tettende med god fleksibilitet, meget høyt belastbare med trykk og aksialt stuk- og strekkbare Fremfor alt oppnås den her særlig aktuelle fastheten mot ytre trykk ved hjelp

av en agraffprofil

Det ytre hylsteret på komposittslangen er fortrinnsvis fremstilt av plast, særlig av en termoplast Det ytre hylsteret kan imidlertid ogsa besta av flere lag av det samme eller forskjellige materialer, for a øke motstandsevnen eller eventuelt å bevirke en avskjerming

Oppfinnelsen kan benyttes ved tilkobling av enkeltvise komposittslanger, som f eks forløper inne t en navlestreng-slangeledning, og ogsa for fastbinding av komposittslanger som inneholder en bunt av enkeltvise slanger eller ledninger I alle tilfeller skal fremheves enkelheten ved montering uten lodding og sveising, strekkfastheten og trykksikkerheten, særlig sikkerheten mot ytre trykk, for tilkoblingen i henhold til oppfinnelsen

Et utførelseseksempel pa et tilkoplingselement i henhold til oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere og forklares ved hjelp av de vedføyde tegninger

Fig 1 viser i lengdesnitt et tilkoplingselement i henhold til oppfinnelsen i et første trinn

av fremgangsmåten

Fig 2 viser tilsvarende som fig 1 et andre trinn ved fremgangsmåten

Fig 3 viser tilsvarende som fig 1 et tredje trinn ved fremgangsmåten

Tilkoplmgselementet 1 som fig 1 viser en halvdel av bestar hovedsakelig av en hylse 2, som på enden oppviser en flens 3 med en tilhørende overfalsmutter 4 For tilkobling av en komposittslange 5, som her bestar av en metallslange 6 som er viklet til skrueform, med agraffprofiler 7 og en ytre hylse 8 av en elastomer som omgir denne metallslangen 6, er hylsen 2 pa den enden som er motsatt av flensen 3 utformet med utvendige gienger 9 Disse utvendige gjenger 9 er slik utformet at de griper inn i fordypninger 10 som ligger mellom de enkelte agraffprofiler 7 Det kan her tales om slangegjenger som metallslangen 6 enkelt paskrus Som regel mnskrus hylsen 2 i komposittslangen 5 De utvendige gjenger 9 avgrenses av en skulder 11 utformet som en ringformet, rundtgående endeflate, som grenser til en rundtgående, aksial tetteflate 12 Påskrudd på hylsen 2 er en pressehylse 13, som i samvirke med tetteflaten 12 danner et nngrom 14 som er åpent mot komposittslangen 5 og er utformet med en innføringsavfasnmg 15 Pressehylsen 13 er utstyrt med flere tenner 16, som samsvarer med utsparinger 17 i tetteflaten 12

1 fig 2 og 3 er de enkelte deler av det viste tilkoplmgselementet 1 og komposittslangen 5 gitt de samme henvisnmgstall

Virkemåten til det viste tilkoplmgselementet 1, som tilsvarer fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er følgende

Fig 1 viser anordningen med en komposittslange 5 som er anbrakt pa tilkoplmgselementet 1, henholdsvis hylsen 2 i dette, idet den viklede metallslangen 6 er påskrudd pa de utvendige gjenger 9 på hylsen 2, til anslag mot skulderen 11 Komposittslangen 5 må derfor bare være kappet i et tilnærmet radialt plan

Hylsen 2 trykkes eller slas inn i komposittslangen 5 slik at den viklede metallslangen 6 skyves tilbake inne i det ytre hylster 8 Stukeevnen til den viklede metallslangen 6

muliggjør dette Det ytre hylstret 8 fnlegges derved utenfor enden av metallslangen 6 og skyves mn i nngrommet 14 mellom tetteflaten 12 og pressehylsen 13 Fig 2 viser dette trinnet ved fremgangsmåten, av hvilken det fremgår et stukeomrade 18 av metallslangen 6 Den fnlagte enden av det ytre hylstret 8 befinner seg fullstendig i nngrommet 14 Ettersom pressehylsen 13 er påskrudd pa hylsen 2, begrenses innskyvningen av hylsen

2 i komposittslangen 5 på en definert mate

Deretter presses pressehylsen 13, for a fullføre fastgjønngen av tilkoplmgselementet 1 på komposittslangen 5 Dette er vist i fig 3

Det foreliggende utførelseseksempel viser således fastgjøring av en komposittslange 5 på et tilkoplingselement 1 uten lodding og sveising, hvilket element kan tjene som tilkoblingsarmatur eller som slangeforbindelseskopling Den indre metallslangen 6 i komposittslangen 5 er fastgjort på de utvendige gjenger 9 på hylsen 2 med høy strekkfasthet Det ytre hylstret 8, som bestar av en termoplast eller en elastomer, er trykktett fastgjort i nngrommet 14 dannet av tetteflaten 12 og pressehylsen 13 Tetningen i denne forbindelsen økes på grunn av tennene 16 og utspanngene 17 Ettersom pressingen av det ytre hylstret 8 i pressehylsen 13 skjer i avstand fra de utvendige gjenger 9 pa hylsen 2, er en deformasjon av agraffprofilen 7 til metallslangen 6 utelukket, og dens høye motstandsevne mot ytre trykk opprettholdes derfor i full grad Ogsa tetningen mot ytre medier under høyt trykk er reproduserbar og oppnås sikkert pa grunn av den definerte pressekraften som virker mot det elastiske ytre hylstret 8 ved samvirke mellom tetteflaten 12 og pressehylsen 13 Metallslangen 6 holdes sikkert adskilt fra det omgivende medium, slik at f eks ved bruk under vann er det ikke fare for korrosjon på metallslangen 6 pa grunn av det omgivende saltvann

Claims (10)

1 Tilkoplingselement for en komposittslange med en metallslange (6) viklet til skrueform og et elastisk ytre hylster (8), omfattende en hylse (2) med utvendige gjenger (9) som er tilpasset metallslangen (6) og griper mn i de viklede fordypninger (10) i den indre veggen av slangen, og en rundtgående, aksial tetteflate (12) som grenser til de utvendige gjenger (9) og er avgrenset fra disse av en skulder (11) og er tilpasset det ytre hylstret (8), karakterisert ved at et presseelement (13) som utelukkende påvirker hylsen (2) radialt i området ved tetteflaten (12) er anordnet for rundtgående, tettende fastgjøring av det ytre hylstret (8) på tetteflaten (12)

2 Tilkoplingselement som angitt i krav 1, karakterisert ved at presseelementet (13) er utformet som en pressehylse

3 Tilkoplingselement som angitt i krav 2, karakterisert ved at tetteflaten (12) og pressehylsen danner et nngrom (14) som opptar det ytre hylstret (8) pa komposittslangen (5)

4 Tilkoplingselement som angitt i ett av kravene 1-3, karakterisert ved at metallslangen (6) som er viklet til skrueform bestar av falsede metallprofiler, særlig agraffprofiler

5 Tilkoplingselement som angitt i ett av kravene 1-4, karakterisert ved at det ytre hylstret (8) pa komposittslangen (5) er fremstilt av plast

6 Tilkoplingselement som angitt i ett av kravene 1-5, karakterisert ved at det ytre hylstret (8) på komposittslangen (5) bestar av flere lag

7 Fremgangsmåte for tilkobling av en komposittslange med en metallslange (6) som er viklet til skrueform og omgis av et elastisk, ytre hylster (8), med følgende fremgangsmåtetnnn - pasetting av enden av komposittslangen som skal tilkobles pa en hylse (2) med utvendige gjenger (9) som er tilpasset metallslangen (6) og griper inn i de viklede fordypninger (10) i den indre veggen i denne, - påskruing av den viklede metallslangen (6) pa de utvendige gjenger (9) på hylsen (2), - fastgjøring av komposittslangen pa hylsen (2) ved radial pressing, karakterisert ved at den viklede metallslangen (6) etter påskruingen pa de utvendige gjenger (9) pa hylsen (2) stukes slik at det ytre hylstret (8) fnlegges og rager utenfor enden av metallslangen (6) og kommer til anlegg mot en rundtgaende, aksial tetteflate (12) pa hylsen (2) som grenser til de utvendige gjenger (9) og avgrenses av en skulder (11) og er tilpasset det ytre hylstret (8), og at deretter det ytre hylstret (8) pa komposittslangen presses radialt fortetning utelukkende mot den aksiale tetteflaten (12)

8 Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at pressingen utføres med en pressehylse (13) som er anordnet pa hylsen (2), hvilken sammen med tetteflaten (12) danner et nngrom som opptar det ytre hylstret (8) pa komposittslangen

9 Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 7 eller 8, karakterisert ved at stukmgen av den viklede metallslangen (6) utføres ved hjelp av hylsen (2)

10 Fremgangsmåte som angitt \ ett av kravene 7-9, karakterisert ved at komposittslangen før påsettingen pa hylsen (2) kappes i et radialt plan , 11 Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 7-10, karakterisert ved at det ytre hylstret (8) pa komposittslangen fastgjøres trykktett pa tetteflaten (12)