NO336886B1 - Støtdemperanordning til bruk ved installasjon av undervannsutstyr - Google Patents

Description

Vanndemperanordning

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en vanndemperanordning konstruert for å absorbere støtenergi under nedsettelse av et første undervannsutstyr på et andre undervannsutstyr, hvilken vanndemperanordning skal bli installert på den siden av undervannsutstyret som vender mot det andre undervannsutstyr.

Selv om den foreliggende vanndemperanordning er utviklet i forbindelse med en koplingsenhet tilrettelagt for oppkopling av to sirkulære eller rørformede elementer, der koplingen oppviser en forutbestemt forspenning, er andre anvendelser tenkelige. I dette bestemte eksempel er koplingsenheten en nødfrakoplingspakke (EDP-Emergency Disconnection Package) som ligger mellom komponenter i forbindelse med en undervannsbrønn, slik som mellom en nedre del av et stigerør og en øvre del av en nedre stigerørspakke (LPR-Lower Riser Package). Det gis henvisning til NO 2011 0380 (PCT/EP/2012/001045) for en slik EDP og LRP. Ytterligere eksempler på kjent teknikk er vist i US 2009/0322704 og US 4171922.

Problemet som den foreliggende oppfinnelse søker å løse er hvordan dempe støtene under nedsettelse og landing av undervannsutstyr når slikt utstyr skal bli installert eller montert på en landingsflate på sjøbunnen, eller stikke opp fra sjøbunnen. Dette skal være mulig også under hivbevegelser i et fartøy forårsaket av bølger på sjøen når utstyret blir senket ned.

Dette blir løst i samsvar med den foreliggende oppfinnelse med en vanndemperanordning av den innledningsvis nevnte art, der anordningen er kjennetegnet ved at vanndemperanordningen omfatter et demperhus, et demperlegeme, en demperplugg og minst en liten åpning, der vanndemperanordningen er konstruert til å presse vann gjennom den minst ene åpning i en første retning når demperhuset, demperlegemet og demperpluggen blir betjent under nedsettelse av det første undervannsutstyr når en fremstikkende del av demperhuset treffer det andre undervannsutstyr, der demperhuset er innrettet til å være frem og tilbake bevegelig opptatt i en boring anordnet i undervannsutstyret, hvilket demperhus er i utgangspunktet presset av en fjær til en utkjørt stilling med demperhusets utstikkende del eller tupp stikkende ut forbi en landingsflate på undervannsutstyret.

Således skal det forstås at vanndemperanordningen kan bli installert enten på det første undervannsutstyr som skal senkes ned, eller det andre undervannsutstyr som kan betraktes som å være stasjonært på sjøbunnen.

I en foretrukket utførelse er demperhuset festet til undervannsutstyret med en holdende og førende innretning skrudd inn i eller på annen måte festet til undervannsutstyret, hvilken holdende og førende innretning også er utstyrt med en innvendig stoppskulder, mot hvilken skulder demperhuset støter og skulderen definerer, eller avgrenser, også slaglengden til demperhuset.

Med fordel er demperhuset videre innrettet til å oppta demperlegemet i seg, hvilket demperlegeme har en utvendig skulder på hvilken fjæren er i seteanlegg og presser demperlegemet mot den innerste bunnflate i demperhuset.

Videre kan demperlegemet i sin tur være innrettet til å oppta demperpluggen i seg, hvilken demperplugg blir presset av en andre fjær til kontakt med åpningen, der åpningen er anordnet ved den innerste bunnflate av demperlegemet.

Med fordel kan den andre fjær være justerbar mht fjærkraft ved hjelp av en selektiv trykkskive som danner sete for fjæren i en ende.

Videre kan demperlegemet omfatte en andre passasje for returstrømning av sjøvann, inne i hvilken passasje en tilbakeslagsventil er anordnet.

I en utførelse kan vanndemperanordningen være installert på det første undervannsutstyr og landingsflaten befinner seg på det andre undervannsutstyr. I en annen utførelse kan vanndemperanordningen være installert på det andre undervannsutstyr og landingsflaten befinner seg på det første undervannsutstyr.

I en utførelse kan vanndemperanordningen innbefatte en avlastningsventil som kommuniserer med et hulrom via en passasje i legemet, hvilken avlastningsventil er innstilt til å åpne ved et gitt trykk.

Utførelseseksempel

Mens ulike sider ved den foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet i generelle termer ovenfor, vil et mer detaljert og ikke-begrensende eksempel på en utførelse bli beskrevet i det etterfølgende med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk riss av en undervanns konnektorenhet, inn i hvilken en tetningsholderinnretning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse kan bli installert; Fig. 2 viser et tverrsnittsriss av en øvre del av konnektorenheten; Fig. 3 viser et forstørret tverrsnittsriss av en del av en slik konnektor; Fig. 4 viser et tverrsnittsriss av konnektoren nedsatt på en rørstuss; Fig. 5 viser en konnektor i likhet med konnektoren ifølge fig. 4, og med tillegget av to vanndemperanordninger i samsvar med den foreliggende oppfinnelse installert og vist; Fig. 6A viser et lengdesnitt gjennom den komplette vanndemperanordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse i sammentrykket tilstand; Fig. 6B viser et forstørret og mer detaljert riss av den sentrale del av vanndemperen vist i fig. 6A, men i utkjørt tilstand; Fig. 6C viser et forstørret og mer detaljert riss av den sentrale del av vanndemperen vist i fig. 6A, nå med åpen plugg, som under sammentrykning; og Fig. 6D viser et forstørret og mer detaljert riss av den sentrale del av vanndemperen vist i fig. 6A, nå med pluggen lukket og åpen tilbakeslagsventil, under utkjøring.

En mulig anvendelse av vanndemperanordningen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse er, som nevnt, på en undervannskonnektor, som er beskrevet her som et eksempel på en type anvendelse av vanndemperanordningen ifølge oppfinnelsen. Med slik anvendelse, ville med fordel to vanndemperanordninger ha blitt installert i noe avstand i fra hverandre.

En slik undervannskonnektor kan være i form av en nødfrakoplingspakke (EDP) anordnet på den nedre enden av et stigerør og som foretar forbindelse mellom

stigerøret og en nedre stigerørspakke (LRP). Fig. 1 viser et skjematisk riss av et slikt oppsett. Et brønnhode 3A forløper opp fra sjøbunnen 1A og er forbundet til et ventiltre 5A. På toppen av ventiltreet 5A er det anordnet en nedre stigerørspakke 7A og til den nedre stigerørspakke 7A er det forbundet et stigerør 9A som forløper opp til et overflatefartøy (ikke vist). En EDP 11A foretar oppkopling mellom stigerøret 9A og den nedre stigerørspakke 7A (LRP).

I oppsettet i figur 1 er kun en blant et antall mulige anvendelser av en vanndemperanordning ifølge oppfinnelsen vist. Dermed kan en slik vanndemper benyttes til å dempe støt i mange forskjellige applikasjoner, som vil fremstå for fagmannen.

Fig. 2 viser en konnektor 100. Konnektoren 100 kunne for eksempel bli brukt som EDP 11A vist med henvisning til fig. 1. Uansett hva dens bestemte anvendelse måtte være, vil funksjonen og komponentene til konnektoren 100 bli beskrevet i det etterfølgende. Konnektoren 100 haren hoveddel 101 som i sin øvre ende er tilrettelagt for å bli koplet til en nedre ende av en stigerørseksjon (ikke vist), eller annet utstyr, ved hjelp av et antall bolter 103. I det nedre parti av hoveddelen 101 forløper et spor 105 omkring dens periferi. Sporet 105 er tilpasset til å motta de øvre deler av et antall kravefingre 107. I denne utførelsen er det anordnet 12 kravefingre 107 omkring den nedre omkrets av hoveddelen 101. Kravefingrene 107 oppviser et låseprofil 109 i deres nedre del. Låseprofilene 109 vender radialt innad og er tilpasset til å gripe med en motvendende profil på en rørstuss til hvilken konnektoren 100 vil forbinde. Dette vil bli beskrevet videre nedenfor.

Mellom kravefingrene 107 er føringsplater 111 anordnet, hvilke plater 111 bidrar til å holde kravefingrene 107 på plass og lede dem når de beveger seg radialt. Som det vil fremgå av beskrivelsen lenger ned, er kravefingrene 107 arrangert til å svinge omkring deres inngrepseksjon med sporet 105 i hoveddelen101. I fig. 2 er kravefingrene 107 vist i en posisjon hvor deres nedre del er svingt radialt utad.

For å svinge kravefingrene 107 radialt innad og utad er det anordnet en aktiviseringshylse 113. Aktiviseringshylsen 113 er tilpasset til å bli beveget oppad og nedad som derved svinger kravefingrene 107, særlig låseprofilet 109 på kravefingrene 107, utover og innover.

I fig. 2 og fig. 3 er aktiviseringshylsen 113 vist i en øvre stilling. I denne posisjon kontakter en opplåsningsskulder 113a (Fig. 3) en opplåsningsskulder 107a på kravefingeren 107, som derved tilveiebringer en utad svingende bevegelse av kravefingeren 107, omkring dens inngrep med sporet 105 i hoveddelen 101.

Fig. 4 viser et tverrsnittsriss av konnektoren 100, langs et annet plan enn vist i fig. 2 og fig. 3. I denne tegning er konnektoren 100 vist nedsatt på en landingsflate 203 på en koplingsdel, imidlertid fortsatt ikke koplet til den. Her er koplingsdelen i form av en rørstuss (hub) 201. Her kan man se hvordan aktiviseringshylsen 113 har svingt ut kravefingrene 107. Man kan også se hele tverrsnittsprofilet til kravefingrene 107, uten ledeplatene 111 i forkant. Rørstussen 201 omfatter låseprofiler 209 som forløper omkring dens øvre periferi, tilpasset til å gripe med låseprofilene 109 på kravefingrene 107.

Aktiviseringshylsen 113 omfatter en skrå aktiviseringsflate 113b som er tilpasset til å skli mot en motvendende og skrå aktiviseringsflate 107b på kravefingeren 107. Disse skråflater 113b, 107b tilveiebringer den innad svingende bevegelse av kravefingeren 107 når aktiviseringshylsen 113 beveges nedover. Kravefingeren 107 og aktiviseringshylsen 113 har også vertikale flater som vender mot hverandre når de er i en låst stilling.

Fig. 5 viser i hovedsak det samme som fig. 4, men nå er

vanndemperanordningen 20 installert, dvs det er to av dem i fig. 5. Vanndemperanordningen 20 er installert i en boring 14 boret inn i delen 101 av konnektoren 100. Hoveddelen 100 innbefatter en passasje 17 som fører inn i boringen 14 via et hulrom 16. Passasjen 17 er forbundet til en avlastningsventil 18 satt til å åpne ved et gitt trykk. Dette vil bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til fig. 6.

Som nevnt er vanndemperanordningen 20 konstruert til å absorbere støtenergi under landing eller nedsettelse av et første undervannsutstyr 101 på et andre undervannsutstyr 201. Vanndemperanordningen 20, dvs vanligvis er det to eller flere av dem, skal bli installert på den side av undervannsutstyret 101, 201 som vender mot det andre undervannsutstyr 210, 101. Dette betyr at vanndemperen(e) kan installeres på hvert av undervannsutstyret 101 eller 201, skjønt i den presenterte versjon er vanndemperanordningen(e) installert på utstyret 101 som skal senkes ned fra overflaten og landes på det andre undervannsutstyr 201.

Som vist i ytterligere detalj i fig. 6A, 6B, 6C og 6D, er hver vanndemperanordning 20 i utgangspunktet satt sammen av et demperhus 11, et demperlegeme 1, en demperplugg 3 og har i det minste én (liten) åpning 12. Vanndemperanordningen 20 er konstruert til å kunne presse vann gjennom den mist ene åpning 12 i en første retning når demperhuset 11, demperlegemet 1 og demperpluggen 3 blir betjent under nedsettelse av det første undervannsutstyr 101 når en fremstikkende del eller tupp 13 på demperhuset 11 treffer det andre undervannsutstyr 201.

Demperhuset 11 til vanndemperanordningen 20 er tilpasset til å være frem og tilbake bevegelig opptatt i boringen 14 som er boret ut i delen 101 i undervannsutstyret. En ytre tetning 5 er anordnet mellom boringen 14 og demperhuset 11. Demperhuset 11 blir presset av en spiralfjær 10 til en utkjørt stilling, som betyr at tuppen 13 på demperhuset 11 stikker ut forbi en landingsflate på undervannsutstyret.

Demperhuset 11 til vanndemperanordningen 20 er festet til undervannsutstyret 101 med en holdende og førende anordning 2, 8 som er skrudd eller festet med andre midler til undervannsutstyret 101. Den holdende og ledende anordning 2, 8 er også utstyrt med en innvendig stoppskulder 2a, mot hvilken skulder 2a demperhuset 11 støter. Denne bestemte skulder 2a definerer, eller avgrenser, også slaglengden til hele demperhuset 11.

Demperhuset 11 til vanndemperanordningen 20 er videre tilpasset til å motta demperlegemet 1 i en aksialt forløpende indre boring 21 i demperhuset 11. En tetning 19 er anordnet mellom den ytre overflate av demperlegemet 1 og den indre vegg av demperhuset 11 og er virkende i boringen 21. Demperlegemet 1 har i sin tur en utvendig skulder 1a mot hvilken spiralfjæren 10 er i seteanlegg og er i stand til å presse demperlegemet 1 mot den indre bunnflate 11a i demperhuset 11.

Demperlegemet 1 til vanndemperanordningen 20 er i sin tur tilpasset til å motta bevegelig, frem og tilbake, demperpluggen 3 i en aksialt forløpende innvendig boring 22 i demperlegemet 1. Demperpluggen 3 er i sin tur presset av en andre spiralfjær 9 til kontakt med den minst ene åpning 12, hvilken åpning 12 er anordnet ved den indre bunnflate 1b av demperlegemet 1. Det skal imidlertid forstås at bevegelsen frem og tilbake av demperpluggen 3 er definert, eller avgrenset, til et ganske kort slag.

Fjærkraften i den andre spiralfjær 9 er gjort mulig å justere ved å innføre en selektiv trykkskive 6 som befinner seg mellom enden til spiralfjæren 9 og bunnflaten 11 a. Ved å variere tykkelsen til skiven 6, blir fjærkraften justert.

Demperlegemet 1 til vanndemperanordningen 20 er utstyrt med en andre passasje 15 inne i hvilken en tilbakeslagsventil 4 er anordnet.

Som nevnt, det skal forsås at vanndemperanordningen(e) 20 i samsvar med en første utførelse, og som vist i fig. 5, blir installert på det første undervannsutstyr 101, som betyr at landingsflaten 203 befinner seg på det andre undervannsutstyr 201.

I en annen utførelse er vanndemperanordningen(e) 20 installert opp ned på det andre undervannsutstyr 201, som betyr at landingsflaten befinner seg på det første undervannsutstyr 101.

Virkemåte

Således er vanndemperanordningen 20 i samsvar med den foreliggende oppfinnelse i stand til å absorbere støtenergi under nedsettelse, eller landing, av et undervannsutstyr 101 ved å drive ut sjøvann gjennom en liten åpning 12 blokkert av den fjærbelastede plugg 3 innstilt til frigjøring ved et gitt hydraulisk trykk skapt av støtet. Dempningskraften blir bestemt av størrelsen på stempelarealet (tetningsareal) og det forutbestemte frigjøringstrykk i pluggen 3. Demperen 20 blir skjøvet tilbake ut av fjæren 10 når den integrerte tilbakeslagsventil 4 åpner for å tillate sjøvann å løpe tilbake inn i et demperhulrom 16. Demperhulrommet 16 kan være forbundet til avlastningsventilen 18 innstilt til å åpne ved et gitt trykk for å tilveiebringe en reserve dersom den fjærbelastede plugg 3 skulle svikte til å åpne og/eller svikte i å tillate den nødvendige strømning gjennom åpningen 12 til å begrense trykket til kapasiteten til tetningen 5 eller selve demperen 20.

Claims (9)

1. Vanndemperanordning (20) konstruert for å absorbere støtenergi under nedsettelse av et første undervannsutstyr (101) på et andre undervannsutstyr (201), hvilken vanndemperanordning (20) skal bli installert på den side av undervannsutstyret (101, 201) som vender mot det andre undervannsutstyr (201, 101),karakterisert vedat vanndemperanordningen (20) omfatter et demperhus (11), et demperlegeme (1), en demperplugg (3) og minst en liten åpning (12), der vanndemperanordningen (20) er konstruert til å presse vann gjennom den minst ene åpning (12) i en første retning når demperhuset (11), demperlegemet (1) og demperpluggen (3) blir betjent under nedsettelse av det første undervannsutstyr (101) når en fremstikkende del (13) av demperhuset (11) treffer det andre undervannsutstyr (201), og at demperhuset (11) er innrettet til å være frem og tilbake bevegelig opptatt i en boring (14) anordnet i undervannsutstyret (101, 201), hvilket demperhus (11) er i utgangspunktet presset av en fjær (10) til en utkjørt stilling med demperhusets (11) utstikkende del eller tupp (13) stikkende ut forbi en landingsflate (203) på undervannsutstyret.

2. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat demperhuset (11) er festet til undervannsutstyret (101, 201) med en holdende og førende innretning (2, 8) skrudd inn i undervannsutstyret, hvilken holdende og førende innretning (2, 8) også er utstyrt med en innvendig stoppskulder (2a), mot hvilken skulder (2a) demperhuset (11) støter og skulderen (2a) definerer, eller avgrenser, også slaglengden til demperhuset (11).

3. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat demperhuset (11) er videre innrettet til å oppta demperlegemet (1) i seg, hvilket demperlegeme (1) har en utvendig skulder (1a) på hvilken fjæren (10) er i seteanlegg og presser demperlegemet (1) mot den innerste bunnflate (11a) i demperhuset (11).

4. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat demperlegemet (1) er i sin tur innrettet til å oppta demperpluggen (3) i seg, hvilken demperplugg (3) blir presset av en andre fjær (9) til kontakt med den minst ene åpning (12), hvilken åpning (12) er anordnet ved den innerste bunnflate (1b) av demperlegemet (1).

5. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat den andre fjær (9) er fjærkraftjusterbar ved hjelp av en selektiv trykkskive.

6. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat demperlegemet (1) omfatter en andre passasje (15) inn i hvilken en tilbakeslagsventil (4) er anordnet.

7. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat vanndemperanordningen (20) er installert på det første undervannsutstyr (101) og at landingsflaten (203) befinner seg på det andre undervannsutstyr (201).

8. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat vanndemperanordningen (20) er installert på det andre undervannsutstyr (201) og at landingsflaten befinner seg på det første undervannsutstyr (101).

9. Vanndemperanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat vanndemperanordningen innbefatter en avlastningsventil (18) som kommuniserer med et hulrom (16) via en passasje (17) inn i legemet (101), hvilken avlastningsventil er innstilt til å åpne ved et gitt trykk.