NO316470B1 - Anordning for sammenkopling av rørledninger som fører fluid under trykk - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fluidkophngsanordning for rørledninger som transporterer fluid mellom to innbyrdes bevegelige deler Slike kophngsanordninger er nødvendige ved overføring av fluid fra et undersjøisk utvinningssted, via et stigerør til et offshore bore-eller produksjonsfartøy, der det er krav til at fartøyet kan rotere fritt i forhold til vær og vind, uavhengig av stigerøret og de undersjøiske installasjonene Rotasjonsevne i selve kophngsanordningen vil være spesielt fordelaktig ved slike anvendelser, idet dette ikke gir noen begrensninger på rotasjonen av fartøyet Andre alternativer kan være bruk av fleksible slanger i egnede anordninger, f eks slepekjede, men dette har klare begrensninger på maksimal rotasjon typisk ± 270°

Slike kophngsanordninger stiller store krav til dynamiske tetninger som tetter mot lekkasje av olje eller gass til miljøet, da dette ellers potensielt kan resultere i skade på både helse, miljø og verdier, og krever under alle omstendigheter at prosessen må avstenges mens reparasjoner utføres Slike kophngsanordninger er ofte store konstruk-sjoner med snevre toleranser Feil ved montering eller ugunstige operasjonsforhold for de dynamiske tetningene, som vanasjoner i pakningsgap, kan forårsake skade på tetmngs-matenalet og svikt i tetningsevnen

For å øke levetiden til slike tetninger og øke sikkerheten i prosessen, har det derfor stor betydning at operasjonsforholdene til de dynamiske tetningene er så gunstige og konstante som mulig

Det finnes mange kjente roterende fluidkoplingsanordninger, eksempelvis som beskrevet i patentsøknadene NO 19964616 og NO 19964614 I patentsøknad NOI9964614 er det beskrevet en tetningsanordmng omfattende en primær hydraulisk tetning og en sekundær hydraulisk tetning, samt en anordning for tilførsel av et bamerefluid under et første trykk til et kammer som er dannet mellom en side av den primære tetning og en side av den sekundære tetning, og en anordning for tilførsel av et bamerefluid under et andre trykk til den andre side av den sekundære tetning, idet trykkene av de tilførte bamerefluid er tilnærmet like, slik at den sekundære tetning ikke utsettes for den aktiverende trykkforskjell under normale arbeidsforhold, og trykkene av bamerefluidene er høyere enn trykket av det fluid som det skal tettes mot, hvorved det oppnås at den sekundære tetning bare opplever en trykkforskjell og aktiveres dersom den primære tetning svikter Felles for disse er at de dynamiske tetningene opplever variasjon i det gapet de skal tette mot Grunnet internt trykk i kophngsanordningen under operasjon vil spalteåpningen mellom de innbyrdes bevegelige ringene øke og forverre forholdene for tetningene Ved gjentatte og store endringer i internt trykk, vil denne spalteåpningen stadig endre seg Dette vil slite på tetningene over tid, og vil til slutt føre til feilfunksjon og i verste fall lekkasje

Videre er tidligere fluidkoplingsanordninger bygget opp av et stort antall nnger, selv for enløps koplinger Dette gjør dem kostbare å produsere

1 patentpublikasjon vb 4{si<yy>ob er det beskrevet en tetningsanordning tor en roterende koplm<g>sanordning, der et tetmngselement deformeres når det utsettes for et fluidtrykk fra den sentrale passasje For å kompensere for deformasjonen blir fluid tilført gjennom en spalte eller passasje, slik at et konstant tetmngsgap oppnås

Den foreliggende oppfinnelse har som mål å tilveiebringe en forbedret konstruksjon hvor disse ulemper i det vesentligste unngås Oppfinnelsen omfatter en fluidkop-lingsanordmng med mulighet for å teste pnmærtetningen før drift Videre er det en fjærpakke som forspenner sammenstillingen og sørger for et konstant press på de dynamiske tetninger når koplingen ikke er i drift Når fluidkophngsanordmngen er i dnft og under påvirkning av prosesstrykk, tilføres kompensatorfluid under trykk til en kompensatorspalte for å utligne det interne prosesstrykk, slik at presset på tetningene forblir konstant, uavhengig av hvorvidt kophngsanordningen er i dnft eller ikke Variasjoner i prosesstrykk vil kunne tas opp, og tilførselstrykket på kompensatorfluid kan reguleres i forhold til prosesstrykket Gapet mellom de innbyrdes bevegelige ringene vil da forbli konstant og slitasjen på pakningene minimalisert Antall ringer er også minimalisert med hensyn til produksjonsvennhghet og pns

Nærmere bestemt blir det med den foreliggende oppfinnelse tilveiebrakt en anordning for sammenkopling av rørledninger som fører fluid under trykk, slik at det tillates relativ bevegelse mellom to kophngsdeler som bærer respektive tilkophngsender av rørledningene, med mulighet for trykktesting av pnmærpakningene før dnft, hvor en første av koplingsdelene omfatter en sentral kjerne utstyrt med en utbonng i lengderetning og en radial passasje med fluidforbindelse til den langsgående bonng, idet den radiale passasje har fluidforbindelse med en ringformet passasje utformet i en annen ringformet koplmgsdel som er bevegelig i forhold til den første kophngsdel, hvor tilstøtende aksialflater mellom den annen kophngsdel og både den første kophngsdel og en ytterligere del omfatter dynamiske hydrauliske testtetmnger, dynamiske hydrauliske pnmærtetmnger og dynamiske hydrauliske sekundærtetmnger, med konstant pakningsgap for de dynamiske tetningene uavhengig av fluidtrykket i passasjen i den annen kophngsdel, og anordningen er særpreget ved at den omfatter en i forhold til den første kophngsdel stasjonær lagernng, anbrakt over den annen kophngsdel og utstyrt med aksial forspenning mot den annen kophngsdel med minst en fjær og med utforming som mulig-gjør tilførsel av et kompensatorfluid til en kompensatorspalte som i hovedsak ligger parallelt med tetmngsplanene og med lagernngen mellom kompensatorspalten og tetningsplanene, slik at et konstant pakningsgap kan tilveiebringes med forspenningen og kompensatorfluidet for alle fluidtrykk

Figur 1 viser oppbyggingen av kophngsanordningen Fluidkophngsanordmngen er bygget opp av en kjerne 1 som har en bonng 601 lengderetning og en radiell bonng 61 som står i forbindelse med hverandre En utløpsnng 2 med en nngformet passasje 62 er koplet til kjernen 1 på en slik måte at det tillates relativ bevegelse mellom disse Et øvre og nedre lager 10, 11 sørger for en fnksjonslav opplagnng av utløpsringen 2

I kjernen 1 er det spor for dynamiske tetninger, testtetning 21, pnmærtetning 23, sekundærtetmng 25, radi elt mellom kjernen 1 og utløpsringen 2 Videre er det tetninger 32, 33 rundt lager 11 for å tette mot inntrenging av forurensninger fra miljøet, og for å holde smøremidler i lager 11

Over utløpsringen 2, er lagemngen 3 Denne er stasjonær i forhold til kjernen 1 Lagernngen 3 har spor for de dynamiske tetningene, testtetning 20, pnmærtetning 22, sekundærtetmng 24, som ligger mellom utløpsnngen 2 og lagemngen 3 Videre har den bonnger for et antall fjærpakker 15 Fjærpakkene 15 er plassert aksielt og er forspent ved hjelp av justenngsbolt 16 Disse gir et konstant aksielt press mellom lagemngen 3 og utløpsnngen 2, samt mellom utløpsnngen 2 og kjernen 1

Som for nedre lager 11, så er det i lagernngen 3 også tetninger 30, 31 på begge sider av lager 10

Over lagemngen 3 er kompensatornngen 4 plassert Denne er også stasjonær i forhold til kjernen 1 Kompensatornngen 4 har spor for justenngsbolten 16 som gir forspenning til fjærpakket 15

I utløpsnngen 2 er det en honsontal bonng 50 som har en vertikal forbindelse

med den radielle åpning mellom testtetning 30 og pnmærtetning 22 Ved å tilføre væske eller gass under trykk i denne åpningen kan man forut for overfønng av prosess mellom kjernen 1 og utløpsnngen 2 teste om den pnmære tetning 22 er tett Det samme arrange-ment med bonng 51 finnes i nedre del av utløpsnngen 2 for testing av pnmærtetning 23

Testtetning 20(21) er plassert med "ryggen" mot prosessen og gjør det mulig å holde et testtrykk mellom testtetning 20(21) og pnmærtetning 22(23)

Den samme bonngen 50 har en videre vertikal forbindelse til kompensatorspalten 70 mellom lagemngen 3 og kompensatornngen 4, mellom tetning 41 og 43 Under dnft kan man ved å tilføre et kompensatorfluid under trykk til kompensatorspalten, for å kompensere for det økte interne prosesstrykk og hjelpe fjærpakken slik at det aksielle gapet mellom utløpsnngen 2 og kjernen 1, samt det aksielle gapet mellom utløpsnngen 2 og lagemngen 3, holdes konstant selv ved høye prosesstrykk Dette for å optimalisere dnftsforholdene til de dynamiske tetninger 22,23, 24,25

Kompensatorspalten mellom lagemngen 3 og kompensatornngen 4 har dobbel barnere ved tetmngsparene 41,42 og 43, 44 Dette hindrer lekkasje av kompensatorfluid til omgivelsene Videre er det tetning 40 mellom lagernngen 3 og kjernen 1 som hindrer lekkasje av kompensatorfluid til prosessen Tetningen 40 vil også hindre lekkasje av prosessfluid til kompensatorspalten 70

Videre er det spor for statiske tetninger 43,44 mellom lagemngen 3 og kompensatornngen 4, samt spor for statiske pakninger 41,42 mellom kjernen 1 og kompensatornngen 4 De statiske tetninger sørger for at prosessfluid ikke slipper ut til omgivelsene

Claims (6)

1 Anordning for sammenkopling av rørledninger som fører fluid under trykk, slik at det tillates relativ bevegelse mellom to koplingsdeler som bærer respektive tilkophngsender av rørledningene, med mulighet for trykktesting av pnmærpakmngene før dnft, hvor en første av koplingsdelene omfatter en sentral kjerne (1) utstyrt med en utbonng (60) i lengderetning og en radial passasje (61) med fluidforbindelse til den langsgående bonng (60), idet den radiale passasje (61) har fluidforbindelse med en nngformet passasje (62) utformet i en annen nngformet kophngsdel (2) som er bevegelig i forhold til den første kophngsdel, hvor tilstøtende aksialflater mellom den annen kophngsdel og både den første kophngsdel og en ytterligere del omfatter dynamiske hydrauliske testtetmnger (20, 21), dynamiske hydrauliske pnmærtetninger (22,23) og dynamiske hydrauliske sekundærtetninger (24, 25), med konstant pakningsgap for de dynamiske tetningene (20,

21,22, 23, 24, 25) uavhengig av fluidtrykket i passasjen (62) i den annen kophngsdel, karakterisert ved at anordningen omfatter en i forhold til den første kophngsdel stasjonær lagemng (3), anbrakt over den annen kophngsdel og utstyrt med aksial forspenning mot den annen kophngsdel med minst en fjær og med utforming som muliggjør tilførsel av et kompensatorfluid til en kompensatorspalte som i hovedsak ligger parallelt med tetmngsplanene og med lagernngen mellom kompensatorspalten og tetningsplanene, slik at et konstant pakningsgap kan tilveiebnnges med forspenningen og kompensatorfluidet for alle fluidtrykk

2 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at fjærbelastmngen av lagernngen (3) tilveiebnnges med et antall fjærer (15) anordnet konsentnsk i forhold til den sentrale kjerne (1)

3 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at fjærbelastmngen av lagernngen (3) tilveiebnnges med én enkelt fjær med større diameter enn den sentrale kjerne (1)

4 Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fjærene omfatter et antall tal lerkenfj ærer

5 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kompensatorfluid tilføres enten fra en ekstern kilde eller fra prosessfluid under trykk

6 Anordning ifølge hvilket som helst foranstående krav, s karakterisert ved at fjærforspenningen er justerbar