NO336195B1

NO336195B1 - En koblingsinnretning for et fluidsystem

Info

Publication number: NO336195B1
Application number: NO20100873A
Authority: NO
Inventors: Kåre Sethre
Original assignee: Aker Pusnes As
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2015-06-15
Also published as: EP2583013B8; KR20180072870A; WO2011159168A1; DK2583013T3; EP2583013A1; CA2802620A1; RU2012157369A; CN102971570B; NO20100873A1; KR20130133158A; BR112012032167A2; CN102971570A; KR101993105B1; US20130146146A1; EP2583013B1; CA2802620C; MX339105B; US9638366B2; MX2012014731A; RU2561516C2

Description

Oppfinnelsens fagområde

Oppfinnelsen vedrører koblinger. Mer særskilt vedrører oppfinnelsen en koblingsinnretning for bruk i et fluidsystem og innbefattende et første koblingslegeme med et første ventilmiddel, og et andre koblingslegeme med et andre ventilmiddel, som angitt i innledningen til krav 1.

Bakgrunnen for oppfinnelsen

Såkalte "spill-frie" koblinger" brukes vanligvis for hurtig tilkobling og hurtig frakobling av fluidledninger. En "spill-fri" kobling innbefatter vanligvis et par frakoblingsbare koblingslegemer, som hvert har en seteventil hvormed fluidstrømmen kan styres. Når koblingslegemene er koblet sammen, kan seteventilene åpnes, hvorved det dannes en strømningspassasje for føring av fluider, primært væsker, gjennom koblingen. En slik kobling er beskrevet i US patent nr. 3 473 569.

Virkemåten til en kjent "spill-fri" kobling er vist i fig. la-lc. En koblingsventil innbefatter et første koblingslegeme 10 og et andre koblingslegeme 20. Hvert av disse innbefatter respektive hus 19, 29, og respektive seteventiler 14, 24. Det første koblingslegemet 10, som kan være forbundet med et skip (ikke vist), kan forbindes med det andre koblingslegemet 20, som kan være forbundet med en slange (ikke vist). De to koblingslegemene holdes sammen ved hjelp av en klemmeanordning 12, på kjent måte.

Fig. la viser de to koblingshalvdelene i en frakoblet og lukket tilstand, dvs. at seteventilene hindrer en strømning gjennom de respektive koblingshusene. Fig. lb viser den "spill-frie" koblingen i en tilkoblet og åpen tilstand, dvs. at seteventilene 14, 24 er blitt aktivert (på kjent måte via blant annet fjæren 21) og derved muliggjør en strøm F (eksempelvis olje eller en olje/gassblanding) fra slangen, gjennom koblingen, og om bord på skipet. Fig. lc viser koblingen i en tilkoblet og lukket tilstand, dvs. at seteventilene er lukket og derved hindrer en fluidstrømning gjennom husene. Den tilstanden som er vist i fig. lc er representativ for tilstanden umiddelbart før de to koblingsdelene frigjøres fra hverandre.

Kjente "spill-frie" koblinger er utformet på en slik måte at spillet av fluider ved tilkobling og/eller frakobling av koblingslegemene, reduseres til et minimum. Et problem med de tidligere kjente "spill-frie" koblingene er imidlertid at selv slike innretninger har en tendens til å miste en, om enn liten, mengde fluid under frakoblingen. Særlig er store koblinger (innenfor olje- og gassindustrien, vanligvis med en diameter på 20") utformet med en viss toleranse, slik at det blir igjen et effektivt volum mellom de samvirkende overflatene hvor væsker og/eller gass vil samle seg når seteventilene lukkes før frakoblingen. Dette er vist i fig. 2, hvor sam virkeområdet mellom de to koblingslegemene 10, 20 i koblingens tilkoblede og lukkede tilstand er vist (jf. fig. lc), og man ser der det resulterende volumet 2 hvor restfluid vil samle seg når seteventilen er lukket, men før koblingslegemene er frigjort fra hverandre. Henvisningstallet 11 viser en koblingspakning. Når slike koblingsinnretninger brukes i fluidsystemer som inneholder fluider som er farlige, eller når de brukes i uberørte miljøer, er det særlig uønsket med spill av slike restfluider fra volumet 2, selv om det vil kunne dreie seg om et forholdsvis lite volum.

Videre beskriver US 2009/0001720 Al en kobling av to elementer, der hvert element er forsynt med avstengingsventiler for å styre strømningen gjennom koblingselementene. JP 11300292 A beskriver en kobling bestående av to elementer, der et rensefluid sprøytes inn i volumet mellom de to elementene og så dreneres ut. US 7 628 171 B2 og JP 4 073 488 A beskriver begge koblinger der det benyttes absorberende elementer for å hindre lekkasje.

Innenfor hydrokarbontransportindustrien har "spill-frie" koblinger vært brukt på endene av lastearmer for kobling til lastekoblinger på transportinnretninger så som tankbiler og skip. Eksempelvis brukes store koblinger i stor utstrekning over hele verden for overføring av olje og/eller gass mellom skip og offshore-produksjonsanlegg eller landanlegg. "Spill-frie" kobiere anordnes vanligvis mer eller mindre horisontalt, og over en dekkstruktur eller lignende, og restfluidene i volumet 2 kan samles opp i et spillfat eller lignende når koblingene brytes.

Offshore lasting og dynamisk posisjonering krever imidlertid nå kobiere som er bevegbare, hengende fra skipet og hengende (eksempelvis ved hjelp av kardangopphenging) over vannflaten (uten noen mellomstruktur hvor eventuelt et dryppfat kunne være plassert). Disse koblingene sammenkobles og frakobles (brytes) i en vertikal, eller tilnærmet vertikal, stilling over sjøen.

Det foreligger derfor et behov for en innretning som kan hindre spill av restfluider når en kobling brytes.

Søkeren har utviklet og realisert oppfinnelsen for å overvinne de foran nevnte problemene som hefter ved den kjente teknikk, og for å oppnå ytterligere fordeler.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er beskrevet og kjennetegnet i de selvstendige kravene, mens de uselvstendige kravene beskriver andre kjennetegn ved oppfinnelsen.

Det er således tilveiebrakt en koblingsinnretning for et fluidsystem, innbefattende et første koblingslegeme med et første ventilmiddel, og et andre koblingslegeme med et andre ventilmiddel, hvilke koblingslegemer er utformet for innbyrdes samvirke for tilveiebringelse av en koblingsinnretning, hvert av koblingslegemene er innrettet for forbindelse med et fluidsystem og for sammenfesting av de to legemene, og ventilmidlene er utformet for innbyrdes samvirke, og for styring av en fluid strøm gjennom deres respektive koblingslegemer. Det som kjennetegner koblingsinnretningen ifølge oppfinnelsen er midler for fjerning av en restfluiddel fra fluidstrømmen som befinner seg mellom koblingslegemene når fluidstrømmen er stengt, og før koblingslegemene frigjøres fra hverandre, innbefattende minst én innløpskanal og minst én utløpskanal, begge anordnet i det første koblingslegemet (10) og strekker seg mellom et volum mellom koblingslegemene og eksterne fluidtilførsels- og styremidler, og kanalene er anordnet på motliggende sider av volumet (4); og midler for holding av en restfluiddel fra fluidstrømmen som befinner seg mellom koblingslegemene når fluidstrømmen er stengt, og før koblingslegemene frigjøres fra hverandre, innbefattende minst ett absorberende materiale og pakningselementer mellom det respektive absorberende materialet og et volum som dannes mellom koblingslegemene.

Når koblingen henger fra en farkost, er kanalene fortrinnsvis anordnet langs skipets lengdeakse, og koblingen er anordnet for å kunne rotere i skipets vertikalplan.

I én utførelse innbefatter volumet et ringvolum. I én utførelse er midlene for holding og/eller fjerning av den nevnte restfluiddelen tilknyttet eller assosiert med det første koblingslegemet.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå eller i hovedsaken redusere spill av skadelige restfluider som har samlet seg mellom koblingslegemene, og som ellers ville bli sluppet ut til omgivelsene når koblingen brytes. Dette skjer ved å absorbere og/eller fjerne slike fluider før koblingen brytes.

Koblingen ifølge oppfinnelsen egner seg særlig i forbindelse med relativt store utførelser av koblinger, som er utformet med en viss toleranse, slik at det derved forblir et effektivt volum mellom de sampassede overflatene, i hvilket volum fluid vit kunne samle seg når seteventilene lukkes før koblingen brytes.

Kort beskrivelse av tegningene

Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av foretrukne, ikke-begrensende utførelseseksempler, og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. la er et snitt gjennom en kjent kobling, innbefattende en koblingsventil og en slangeventil, i en frakoblet og lukket tilstand, Fig. lb viser den kjente koblingen i fig, la i en tilkoblet og åpen tilstand, slik at derved fluid kan strømme gjennom koblingen, Fig. lc viser den kjente koblingen i fig. la i en tilkoblet og lukket tilstand, hvor en fluidstrømning gjennom koblingen er hindret, Fig. 2 er et skjematisk riss som viser en forstørret del av den kjente koblingen i fig. lc, Fig. 3 er et skjematisk riss av en første utførelse av oppfinnelsen, og viser koblingen i en tilkoblet og lukket tilstand, Fig. 4 er et skjematisk riss av en andre utførelse av oppfinnelsen, og viser koblingen i en tilkoblet og lukket tilstand, Fig. 5 er et skjematisk riss av en tredje utførelse av oppfinnelsen, og viser koblingen i en tilkoblet og lukket tilstand, Fig. 6 er et skjematisk riss av den tredje utførelsen av oppfinnelsen, og viser koblingen i en tilkoblet og åpen tilstand, Fig. 7 er et skjematisk riss av den tredje utførelsen, og viser koblingen i en frigjort og lukket tilstand, Fig. 8 er et skjematisk sideriss av koblingen ifølge oppfinnelsen, montert på et skip, og Fig. 9 viser skjematisk et grunnriss av koblingen ifølge oppfinnelsen, montert på et skip.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Fig. 3 viser en første utførelse av koblingen ifølge oppfinnelsen, i en tilkoblet og lukket tilstand (dvs. sammenlignbar med tilstanden for den kjente koblingen i fig. lc og 2). Koblingen ifølge oppfinnelsen innbefatter et første koblingslegeme 10, og et andre koblingslegeme 20. Disse er forbundet med hverandre ved hjelp av kjente forbindelsesmidler (her skjematisk vist med koblingsklemmen 12). Det første koblingslegemet er forbundet med en skip eller en lignende farkost (ikke vist i fig. 3) og det andre koblingslegemet er forbundet med en slange (ikke vist i fig. 3), som i sin tur kan være forbundet med et oljelagringsanlegg.

En koblingspakning 11 gir en avtetning mellom de samvirkende overflatene på koblingslegemene. Dette er kjent.

Koblingen ifølge oppfinnelsen innbefatter en første absorberende pakning 15b som er anordnet mellom de hosliggende overflatene i koblingshusene 19, 29. Den første absorberende pakningen 15b har i den viste utførelsen ringform, og begrenses sideveis av koblingspakningen 11 og en første pakning 15a.

En andre absorberende pakning 16b er anordnet mellom hosliggende overflater på seteventilene 14, 24. Denne andre absorberende pakningen 16b har i den viste utførelsen skiveform, og begrenses sideveis av en andre pakning 16a.

De første og andre pakningene 15a, 16a er i den viste utførelsen pakningsringer, og de er fortrinnsvis laget av et gummimateriale eller et annet egnet tegningsmateriale.

De første og andre absorberende pakningene 15b og 16b vil i hovedsaken absorbere restfluider som samler seg mellom koblingslegemene når seteventilene lukker, slik at det bare forblir et relativt lite ringvolum 4. Det volumet hvor det kan samle seg restfluider, er således redusert til et minimum.

Fig. 4 viser en andre utførelse av koblingen ifølge oppfinnelsen, i en tilkoblet og lukket tilstand (dvs. samme tilstand som vist i fig. 3).

I denne andre utførelsen innbefatter koblingen ifølge oppfinnelsen en første kanal 17a og en andre kanal 17b anordnet i det første koblingshuset 19. Hver kanal 17a, b gir fluidforbindelse mellom volumet 2 mellom koblingslegemene (se fig. 4) og et fluidreservoar og styresystem (ikke vist), eksempelvis om bord på skipet hvor det første koblingslegemet 10 er opphengt. Respektive ventiler 18a, b styrer strømmen gjennom volumet 2. Henvisningstallene 17c, 17d viser første henholdsvis andre fluidledninger, som er forbundet med fluidreservoarer og/eller spylesystemer (ikke vist).

Ved å manipulere ventilene 18a, b kan således eventuelle restfluider i volumet 2 dreneres ut og/eller spyles ut fra volumet før koblingslegemene fjernes fra hverandre.

Fig. 5 viser en tredje utførelse. Den er i realiteten en kombinasjon av den første og andre utførelsen. Denne tredje utførelsen er vist i en tilkoblet og lukket tilstand (dvs. samme tilstand som i fig. 3 og 4).

Koblingen ifølge oppfinnelsen innbefatter i denne tredje utførelsesformen et første koblingslegeme 10, og et andre koblingslegeme 20. Disse er forbundet med hverandre ved hjelp av kjente forbindelsesmidler (her skjematisk vist som en koblingsklemme 12). Det første koblingslegemet er forbundet med et skip eller en lignende farkost (ikke vist i ftg. 5) og det andre koblingslegemet 20 er forbundet med en slange (ikke vist i fig. 5), som i sin tur kan være forbundet med et oljelagringsaniegg.

Koblingen innbefatter en første absorberende pakning 1 Sb som er anordnet mellom hosligende overflater i koblingshusene 19,29. Den første absorberende pakningen 15b har i den viste utførelsen ringform, og begrenses sideveis av koblingspakningene 11 og en første pakning 15a.

En andre absorberende pakning 16b er anordnet mellom hosliggende overflater på seteventilene 14,24. Denne andre absorberende pakningen 16b har i den viste utførelsen skiveform, og begrenses sideveis av en andre pakning 16a.

Den første og andre pakningen 15a, 16a er i den viste utførelsen pakningsringer, og de er fortrinnsvis laget av et gummimateriale eller et annet egnet tetningsmateriale.

Den første og andre absorberende pakningen 15b og 16b vit således i hovedsaken absorbere restfluider som har samlet seg mellom koblingslegemene når seteventilene lukker, idet det forblir bare et relativt lite r ing volum 4.

Koblingen innbefatter videre en første kanal 17a og en andre kanal 17b i det første koblingshuset 19. Hver kanal 17a, b gir fluidforbindelse mellom ringvolumet 4 mellom koblingslegemene (se fig. 5), og et fluidreservoar og styresystem (ikke vist), eksempelvis om bord på det skipet hvor det første koblingslegemet 10 henger. Respektive ventiler 18a, b styrer strømmen gjennom volumet 4. Henvisningstallene 17c, 17d betegner første henholdsvis andre fluid ledninger som er forbundet med fluidreservoarer og/eller spylesystemer (ikke vist). Fig. 6 viser den tredje utførelsen av koblingen ifølge oppfinnelsen i en tilkoblet og åpen tilstand (tilsvarende den tilstanden for den kjente koblingen som er vist i fig. lb). Koblingshusene 19, 29 er forbundet med hverandre, og den første absorberende pakningen 15b og den tilhørende pakningsringen 15a er anordnet mellom de hosliggende flatene i koblingshusene. Seteventilene 14, 15 er åpne, og den andre absorberende pakningen 16b og den tilordnede pakningsringen 16a er anordnet mellom hosliggende flater på seteventilene. I denne koblingstilstanden muliggjøres en fluidstrøm F gjennom koblingen, og spyle/dreneringsventilene 18a, b er lukket. Fig. 7 viser den tredje utførelsen av koblingen ifølge oppfinnelsen, i en frakoblet og lukket tilstand (tilsvarende tilstanden for den kjente koblingen i fig. la), og figuren viser hvordan de første og andre absorberende pakningene 15b, 16b og de tilordnede pakningsringene 15a, 16a er festet til det første koblingslegemet 10, dvs. det koblingslegemet som henger fra skipet. Fig. 8 og 9 viser hvordan koblingen ifølge oppfinnelsen kan henge fra et skip 3 eller et lignende fartøy (eksempelvis baugen). Opphengingsmidlene kan være en kardangopphengning eller et annet generelt kjent opphengingsmiddel. Koblingen er anordnet til å kunne svingebevege seg som indikert med dobbeltpilen i fig. 8. Koblingen er anordnet slik at de første og andre kanalene 17a, b er anordnet i hovedsaken i samsvar med skipets 3 lengdeakse, og kan bevege seg i skipets 3 vertikalplan, slik det er antydet med den stiplede linjen CL i fig. 9. På denne måten befinner den første kanalen 17a seg i en lavere stilling enn den andre kanalen 17b, slik det er vist i fig. 8, eller vice versa. Når derfor koblingen er i bruk, kan det alltid defineres en "høy" kanal og en "lav" kanal, hvilket vil bidra til en evakuering av restfluider fra volumet 4.

Restfluider i koblingen ifølge oppfinnelsen, når seteventilene er lukket, men koblingen fremdeles er forbundet (konferer fig. 5), kan derfor reguleres av de kombinerte virkningene til de absorberende pakningene 15b, 16b, og kanalene 17a, b, og de tilordnede ventilene 18a, b.

Eksempelvis, se fig. 5 og 8, kan en ikke-giftig rensevæske injiseres i ringvolumet 4 gjennom den andre kanalen 17b. Derved blir restfluid i ringvolumet presset ut gjennom den første kanalen 17a. Dersom ringvolumet 4 inneholder gass, så kan en rensefluid injiseres i den første kanalen 17a, slik at derved gassen trenges ut fra volumet gjennom den andre kanalen 17b. I en annen driftsmodus kan koblingen løftes til en nesten horisontal stilling. Da vil restvæsker kunne strømme ut fra ringvolumet via den første kanalen 17a under påvirkning av tyngdekraften. I alle disse tilfellene blir restfluid og rensefluid ført til en sloptank (ikke vist) om bord i skipet, for ytterligere rensing og behandling.

Med oppfinnelsen kan eventuelle restfluid i ringvolumet 4 dreneres ut og/etler spyles ut før koblingslegemene 10, 20 kobles fra hverandre. På den måten unngår man spill av uønskede fluider i sjøen, og i miljøet, generelt når koblingslegemene skilles fra hverandre.

Claims

1. Koblingsinnretning for et fluidsystem, innbefattende et første koblingslegeme (10) med et første ventilmiddel (14), og et andre koblingslegeme (20) med et andre ventilmiddel (24), - hvilke koblingslegemer (10, 20) er utformet for innbyrdes samvirke for tilveiebringelse av en koblingsinnretning, - hvert koblingslegeme er innrettet for forbindelse med et fluidsystem og for sammenfesting av de to legemene, og - ventilmidlene (14, 24) er utformet for innbyrdes samvirke, og for styring av fluids trøm (F) gjennom deres respektive koblingslegemer, karakterisert ved- midler (15a, b, 16a, b) for fjerning av en restfluiddel fra fluidstrømmen som befinner seg mellom koblingslegemene (10, 20) når fluidstrømmen (F) er stengt, og før koblingslegemene frigjøres fra hverandre, innbefattende minst én innløp skåna! (17a) og minst én utløpskanal (17b), begge anordnet i det første koblingslegemet (10) og strekker seg mellom et volum (4) mellom koblingslegemene (10, 20) og eksterne fluidtilførsels- og styremidler (18a, b, 17c, d), og kanalene (17a, b) er anordnet på motliggende sider av volumet (4); og - midler (15a, b, 16a, b) for holding av en restfluiddel fra fluidstrømmen som befinner seg mellom koblingslegemene (10, 20) når fluidstrømmen (F) er stengt, og før koblingslegemene frigjøres fra hverandre, innbefattende minst ett absorberende materiale (15b, 16b) og pakningselementer (15a, 16a) mellom det respektive absorberende materialet og et votum (4) som dannes mellom koblingslegemene (10, 20).

2. Kobling ifølge krav 1, hvor, når koblingen henger fra en farkost (3), kanalene (17a, b) er anordnet langs skipets (3) lengdeakse (CL) og er anordnet for dreiebevegelse i skipets vertikalplan.

3. Koblingsinnretning ifølge krav 1 eller 2, hvor volumet (4) innbefatter et ringvolum.

4. Koblingsinnretning ifølge et av de foregående krav, hvor midlene (15a, b, 16a, b, 17a, b, 18a,b) for holding og/eller fjerning av den nevnte restfluiddel en er festet til, eller tilordnet, det første koblingslegemet (10).