NO782657L - Roterbar koblingsanordning. - Google Patents

Description

Roterbar koblingsanordning.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for sammen-kobling av overføringsrør som er forbundet med stort sett fast utstyr, med tilsvarende rør forbundet med bevegelig utstyr, hvilken anordning betegnes som en multifunksjonsroterende kobling.

Det er allerede kjent forskjellige koblingsanordninger for flere rør som omfatter en rotasjonsfast del som eventuelt sitter på et sylindrisk rør, og minst en bevegelig del som er roterbar rundt en enkelt rotasjonsakse.

.I enkelte slike anordninger definerer hver bevegelig del et ringformet rom mens den faste del bidrar til å danne mer enn et ringformet rom. Disse ringformede rom kan være anordnet på en slik måte at deres tyngdepunkter stort sett faller sammen og anordningen er da. utviklet horisontalt, eller de kan være arrangert på en slik måte at deres tyngdepunkter er

anordnet med innbyrdes avstand langs rotasjonsaksen og anordningen er da utviklet vertikalt. I andre anordninger kan hver bevegelig del bidra til kun å danne et ringformet rom, men da er de ringformede roms tyngdepunkter plassert med innbyrdes avstand langs rotasjonsaksen og kan ikke slås sammen, og anordningene er da kun utviklet vertikalt.

Hver konstruksjonstype har sine fordeler og ulemper, men i

hvert tilfelle er det kun mulig å arbeide på den bevegelige del, spesielt tetningspakninger eller rulleanordninger som gir kbntakt med den faste del, kun ved å stoppe operasjonen

av hele anordningen.

Det er tidligere kjent roterende koblingsanordninger for flere

■i , rør som omfatter en fast del som b• ærer minst en del som er<!>;

bevegelig rundt en enkelt rotasjonsakse. Den faste del er skiveformet. Hver bevegelig del er plassert i et ringformet spor tatt ut i overflaten av skiven. Rør på den faste del og hver av de bevegelige deler munner ut i sporveggene, idet

disse rør avsluttes av innløps- og utløpsstusser montert på samme side av skiven. Et slikt arrangement tillater noe

klaring mellom den faste del og hver bevegelig del, men det tillater ikke fri rotasjon av de bevegelige deler i forhold til den faste del.

Foreliggende oppfinnelse overvinner denne ulempe ved å tilveie-bringe en roterbar kobling som tillater de bevegelige deler å rotere fritt i forhold til den faste del.

En roterende kobling for flere rør i henhold til oppfinnelsen omfatter: En fast del bestående av en skive begrenset av en nedre og en øvre flate, idet hver av disse flater er rotasjonssymmetrisk om en felles akse;

- og i det minste en bevegelig del som roterer rundt den felles rotasjonssymmetriakse for den øvre og nedre flate av den faste

del.

Hver bevegelig del er plassert i et ringformet spor som er tatt ut i den faste del og som kun åpner på oversiden av den faste del. For hvert av de ringformede spor fremviser de to snitt langs et plan gjennom rotasjonsaksen en konkavitet som er rettet mot den øvre flate av den faste del.

Hver bevegelig del danner sammen med den faste del et ringformet rom som er rotasjonssymmetrisk om samme akse, hvilket ringformet rom er isolert fra omgivelsene og de andre ringformede rom ved hjelp av i det minste to ringformede tetninger, idet det ringformede rom er begrenset av en flate på den bevegelige del og av flate på den faste del.

Koblingen ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat hver av nevnte flater omfatter en. åpning for gjennomstrømning av fluidumer, dvs. at der er en åpning som åpner i nevnte

flate på den faste del og er forbundet ved hjelp av et rør med en stuss som åpner på den nedre flate av den faste del,

og on andre åpning som åpner i flaten på den bevegelige del og som er forbundet ved hjelp av et rør til en stuss som åpner på den ytre periferi av den bevegelige del orientert mot den øvre flate på den faste del.

I et foretrukket utførelseseksempel på oppfinnelsen utgjøres den faste del av en skive som begrenses av en nedre og en øvre flate, idet hver bevegelig del er plassert i et ringformet

spor uttatt i den øvre flate på skiven..

I anordninger innrettet for gjennomstrømning av fluidumer med lavt trykk, er de ringformede tetninger som isolerer et ringformet rom fra utsiden i kontakt med den faste del og med den bevegelige del langs plane flater som står perpendikulært på rotasjonsaksen.

I anordninger innrettet for gjennomstrømning av fluidumer under

høyt trykk, er de ringformede tetninger som isolerer et ringformet rom fra utsiden i kontakt med den faste del og med den bevegelige del langs avkortede kjegleflater på kjegleflater med akse sammenfallende med nevnte enkelte akse., eller også langs sylindriske rotasjonsflater med akse sammenfallende med nevnte enkelte akse.

I anordninger innrettet for gjennomstrømning av i det minste et fluidum som må holdes på en bestemt temperatur, omfatter den faste del og den bevegelige del for det respektive ringformede rom, midler for kontroll og regulering av temperaturen nær flatene som begrenser det ringformede rom.

I utførelser hvor rørene som forbindes to og to har store diametere, spesielt for gjennomstrømning av væsker og gasser

eller medier med stor strømningshastighet, understøttes hver ji: bevegelige del på den faste del via i det minste et trustlager.

I i I utførelser hvor den flerfunksjonsroterende koblingsanordningjmed horisontal utvikling må ta minst mulig horisontal plass,

er trustlagrene som er plassert mellom påfølgende bevegelige

deler og den faste del, plassert alternativt i sin helhet på begge sider av tetningene.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på tegningene.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en tidligere kjent horisontal flerkretskobling;

fig. 2 viser et snitt gjennom en tidligere kjent vertikal flerkretskobling;

fig. 3 viser et snitt gjennom en annen tidligere kjent vertikal flerkretskobling;

fig. 4 viser et snitt gjennom en flerkretskobling med plane forbindelsesmidler ifølge oppfinnelsen;

fig. 5 viser et snitt langs linjen A-B på fig. 4;

fig. 6 viser i snitt et annet utførelseseksempel ifølge oppfinnelsen på en multikretskobling ved sylindriske forbindelsesmidler; og

fig. 7 viser et snitt langs linjen a-a<1->b-b'-c-c' på fig. 6.

Fig. 1 viser en allerede kjent mulitkrets-anordning med såkalt horisontal utvikling. Her er en fast del 1 forbundet med

et sylindrisk rør 2 som har en akse ZZ'. Den faste del 1 definerer tre ringformede spor 3a, 3b og 3c som er konsentrisk

om aksen ZZ' og som åpner i.retning av Z. Tre ringformede bevegelige deler 4a, 4b og 4c som likeledes er symmetrisk om aksen ZZ', er slik at 4a, som er det innerste, sammen med den , i , faste del 1 og røret 2 danner et ringformet rom 5a som omfatter sporet 3a. Hver av de andre bevegelige deler 4b og 4c danner på lignende måte ringformede rom 5b og 5c omfattende hhv.

sporene 3b og 3c.

i Rør 6a, 6b og 6c for transport av fluidum åpner ut i de

respektive spor 3a, 3b og 3c i deri faste del 1. Rør 7a, 7b og 7c for transport av nevnte fluidumer munner ut i de ringformede rom 5a, 5b og 5c gjennom periferien av respektive . bevegelige deler 4a, 4b og 4c.

HVer bevegelig del er adskilt innbyrdes og fra den faste del ved hjelp av tetninger 8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c. De bevegelige deler holdes i stilling i forhold til den faste del ved hjelp

av ringformede trustlagere (ikke vist).

Slik en tidligere kjent multikretskoblingsanordning tar liten plass i vertikal retning i og med at antall kretser økes ved å tilføye konsentriske ringformede elementer. Imidlertid har en slik anordning den ulempe at en krets ikke kan repareres

uten å avbryte-alle de andre kretser.

Fig. 2 viser skjematisk en kjent multikrets-anordning som har såkalt vertikal utvikling, hvor en ringformet fast del 1 som er forbundet med et sylindrisk rør 2, er assosiert med kun en bevegelig del 4 som også er. ringformet. Begge de to, delene 1 og 4 er sylindrisk og befinner seg i kontakt med hverandre langs en sylindrisk omdreiningsflate med diameter D.

På periferien av den sylindriske flate av delen 1 er det uttatt to ringformede spor 3a og 3b, og på innsiden av den bevegelige del 4 er det tatt ut to ringformede spor 10a og 10b overfor

sporene 3a og 3b.'Sporene 10a og 3a utgjør det ringformede rom 5a, mens sporene 10b og 3b utgjør det ringformede rom 5b.

I periferien av hvert av sporene 3a og 3b munner det ut rør 6a og 6b for gjennomstrømning av det fluidum som skal transporteres.

I periferien av hvert av sporene 10a og 10b munner det ut rør 7a og 7b.

Den faste del og den bevegelige del er adskilt ved hjelp av tetninger 11, lia, 11b og av ringformede trustlagere (ikke vist). i -I i En slik anordning, her vist skjematisk med kun to kretser, har den ulempe at den har en vertikal utstrekning proporsjonal med antall kretser, noe som raskt begrenser fordelen representert ved kontakt mellom sylindriske flater. En slik anordning benyttes for forbindelse av rør med liten diameter og kan kun med stor vanskelighet benyttes.for flere rør med stor diameter.

Fig. 3 viser en kjent mulitkrets-anordning som har vertikal utvikling og som omfatter en ringformet fast del 1 forbundet med et sylindrisk rør 2 og som videre omfatter i det minste en. bevegelig del, her to bevegelige deler 4a og 4b.

Hver bevegelig del så som 4a bidrar til å danne et enkelt ringformet rom så som 5a.

I periferien av hvert ringformet rom, så som 5a, munner det

ut et rør 6a gjennom den faste del 1, og et rør 7a munner ut gjennom den bevegelige del 4a.

Hver bevegelig del så som 4a, er i kontakt med den faste dei

1 ved hjelp av tetninger så sonr 8a og 9a.

Den faste del 1 kan være laget i et stykke eller satt sammen av mange lignende ringformede stykker, så som la og lb, alt etter antall kretser, idet.disse stykker er festet på et sylindrisk rør 2, f.eks. ved hjelp av gjenger (ikke vist).

En slik anordning, hvor kretsene er mekanisk adskilt, tillater at hver enkelt krets kan rettes i funksjon eller tas ut av funksjon uavhengig av de andre kretsene, noe som ikke er mulig ved anordningen ifølge fig. 1 og 2. Imidlertid vil,

i så fall anordningen på fig. 2, den vertikale utvikling av. kretsen gjøre det vanskelig å plassere flere kretser, spesielt

dersom kretsenes diameter er stor. Den totale høyde blir dermed for stor. Selv om kretsene kan tas ut av funksjon separat',

er det i dette tilfelle ikke mulig å foreta komplekse reparasjoner som omfatter utskifting ay deler, bevegelige deler eller tetninger i andre kretser enn den øverste.

; Fig. 4 og 5 er hhv. vertikale og horisontale snitt gjennom en multikretskobling ifølge oppfinnelsen med såkalt horisontal' utvikling.

Fig. 4 viser en fast del 1 som har form av en skive hvis periferi er innskrevet i en omdreiningsflate om aksen ZZ'.

Nevnte faste del 1 er begrenset av en øvre flate la og en nedre flate lb som "utøves ,av plan som står normalt på aksen ZZ<1>.

Den faste del 1 har i en åpning 2' som er koaksial med aksen ZZ<1>, hvilken åpning er begrenset av et sylindrisk rør 2 som

er festet til den faste del 1.

På den øvre flate la av den faste del er det uttatt minst et

ringformet.spor 3a, hvilket spor utgjøres av en omdreiningsflate fremkommet ved rotasjon om aksen ZZ' av en kontur som har en konkavitet som vender i retningen fra.Z' til Z.

Hvert ringformet spor, så som 3a, utgjøres delvis av en utsparing for en bevegelig del så som 4a, hvilket ringformet

spor er et rotasjonslegeme med akse ZZ'. Nevnte bevegelige del 4a er slik at del av dens periferi sammen med den faste del 1 begrenser et ringformet rom 5a som utgjøres av en del av sporet 3a.

Det ringformede rom 5a er begrenset av en flate 5a' på den

faste del og av en flate 5a" på den bevegelige del. I flaten 5a' åpner et rør 6a, hvilket rør er forbundet med en stuss på den nedre flate lb av den faste del. I flaten 5a" åpner et rør 7a, hvilket .rør via den bevegelige del 4a er forbundet med en stuss på overflaten av den bevegelige del rettet mot den øvre flate la av den faste del 1.

Den bevegelige del 4a er i kontakt med den faste del 1 ved.hjelp

av to ringformede tetninger 8a og 9a, hvilke tetninger er begrenset av plane flater hvorav en er i kontakt med den faste del 1 og den andre er i kontakt med den bevegelige del 4a.

Den bevegelige del 4a bæres av den faste del 1 via to trustlagere så som kulelagere 10a og lia, hvilke lågere holdes på plass av klemmer 12a og 13a som er festet på den faste del 1

på en frigjørbar måte, f.eks. ved hjelp av skruer (ikke vist).'

Den høyre side av fig. 5 viser et snitt langs linjen B per-pendikulær på aksen ZZ<1>som angitt på fig. 4, og venstre side av fig. 5 viser et snitt langs linjen A, likeledes perpendi-kulær på aksen ZZ', som angitt på fig. 4.

Høyre side av fig. 5 viser den faste del 1 på begge sider av det ringformede spor 3a som den ringformede bevegelige del 4a er montert i. Den bevegelige del 4a er adskilt fra den faste del 1 ved hjelp av to ringformede rom 13a og 14a som opptas av lagrene (ikke vist).

Et sylindrisk rør 7a, hvis akse er parallell med ZZ' og som

er vist i snitt på fig. 5, fører gjennom den bevegelige del 4a. Dette rør åpner i et ringformet rom 5a inntil den bevegelige del 4a på fig. 5 som er vist i lengdesnitt på fig. 4.

Fig. 5 viser til venstre et snitt av den faste del 1 på begge sider av det ringformede spor 3a i den del av sporet som utgjør det ringformede spor 5a.. ■

Forbindelsesmidlene for den krets som er gitt suffiks (a) er kun angitt som eksempel. En roterende koblingsanordning ifølge oppfinnelsen kan ha flere slike midler anordnet koaksialt.. Eksempelvis er røret 7b til den nærmeste koaksiale anordning angitt på fig. 5.

Fig. 6 viser en fast del 1 som har form av en skive hvis periferi er innskrevet i en omdreiningsflate med akse ZZ', hvilken faste del har en sylindrisk sentral åpning 2 med akse ZZ'.

Eksempelvis er den faste del 1 skåret av to spor 3a og 3b.

Disse spor er hver begrenset av en omdreiningsflate om aksen ZZ<1>. ; Disse spor åpner i retning Z av aksen ZZ', og hvert spor så som 3a, benyttes delvis som utsparing for en ringformet bevegelig ,., del så som 4a innskrevet i en omdreiningsflate om aksen ZZ', og er slik at del av dens periferi begrenser sammen med den faste del 1 et ringformet rom 5a som utgjør en del av sporet 3a.

I

j Det ringformede rom 5a er begrenset aven flate 5a' på den ! faste del og av en flate 5a" på den bevegelige del. Et rør 6a åpner i flaten 5a' og er forbundet via den faste del 1

til en stuss på undersiden lb av den faste del. Et rør 7a åpner i flaten 5a" og er forbundet via den bevegelige del 4a med en stuss på oversiden la av den faste del 1.

Den bevegelige del 4a.er i kontakt med den faste del 1 ved hjelp av to ringformede tetninger 8a og 9a som med sine to sylindriske flater står i kontakt med hhv. den faste del 1

og den bevegelige del 4a.

Den bevegelige del 4a bæres av den faste del 1 via et trustlager så som kulelageret 10a. I utfsSrélseseksempelet på fig. 6,

som omfatter sylindriske forbindelser, er e,tt kulelager nok, mens det i anordningen på fig. 4 var nødvendig å ha to kulelagere, en på hver side av den bevegelige del 4a. De bevegelige

deler 4a og 4b holdes i sine respektive ringformede utsparinger ved hjelp av plane ringformede klemmer 12a og 12b festet til den faste del 1 på en frigjørbar måte, f.eks. ved hjelp av skruer (ikke vist).

På fig. 6 er de ringformede rom 5a og 5b plassert i to separate plan som står perpendikulært på aksen ZZ' og som er anordnet

med en innbyrdes avstand e på omtrent en tredjedel av tykkelsen av platen som utgjør den faste del i. Sammen méd at de bevegelige deler 4a og 4b gis egnet form, muliggjør dette reduksjon av enhetens totaldimensjoner iforhold til en enhet som kun har flere partier, lik det som er gitt suffiks (a).

Den mest kompakte utførelse 1 retning perpendikulært på aksen ZZ' får man ved å alternere alle slike partier som er angitt méd suffiks (a) og (b).

På fig. 6 er det vist en i og for seg kjent.roterende koblings-i anordning 15 for flere rør, f.eks. som den som er vist på

fig. 2, festet til den faste del 1. Denne kjente anordning er benyttet for forbindelse av to rør med relativt lite tverrsnitt. Over anordningen 15 er det på fig. 6 vist en kjent roterende koblingsanordning 16 for elektriske kabler. ■ >

Fig. 7 er et snitt gjennom anordningen på fig. 6 langs linjene betegnet med hhv. a-a',b-b' og c-c". i

I snittet langs linjen a-a" ligger det ringformede rom 5b mellom den bevegelige del 4b og den faste del 1. I snittet langs linjen b-b' ligger det ringformede rom 5a mellom den bevegelige del 4a og den faste del 1. I snittet langs linjen c-c<1>er den første del 1 i kontakt med den bevegelige del 4a, idet forbindelsen ikke er vist. Periferien av røret 6a er angitt med brutt linje, mens periferien av røret 7a er angitt med heltrukken linje. Den faste del 1 befinner seg i kontakt med den bevegelige del 4b, idet forbindelsen ikke er vist.

Periferien av .røret 6b er angitt med brukket linje mens periferien av røret 7b er angitt med heltrukken linje.

Fig. 6 og 7 viser at det i forskjellige områder av den faste del 1 er anordnet passasjer 17 som kan forbindes med

en fluidumskilde, vanligvis vann, som er oppvarmet til en bestemt temperatur.

Fig. 6 viser også en termisk isolerende kappe 18 som omgir de elektriske kabler som forløper gjennom åpningen 2 til den roterende koblingsanordning 16 for.disse elektriske kabler.

Deflektorer, så som angitt ved 19, er generelt festet til den faste del 1 eller til den bevegelige del 4a, som angitt på fig. 6, for å dekke den del av sporet 3a som ikke opptas av den bevegelige del 4a.

Slike roterende koblingsanordninger som er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 4, 5 og 6, benyttes til å løse mange problemer som oppstår i forbindelse med overføring av flytende medier eller materialer som kan opptas i fluidumer, f.eks. aggregater. Disse problemer er generelt sett slike som oppstår når man forbinder en lagringsinnretning som er stasjonær,

med en annen lagringsinnretning som er bevegelig eller må for-ventes å bevege seg på en kontrollert eller ukontrollert måte.

Multikretsroterende koblingsanordninger ifølge fig. 4 og 5

benyttes for overføring av fluidumer under lavt trykk fordi en

i økning i trykket over det hydrostatiske trykk har en tendens i til å adskille den bevegelige del for vedkommende krets fra den felles faste del.

Av denne grunn er utførelser i henhold til fig. 6 og 7 vanligvis å foretrekke fordi de tillater overføring av fluidum under et hvilket som helst trykk og med en hvilken som helst strømningshastighet. Slike anordninger tillater overføring av fluidumer ved forskjellige temperaturer siden tempererende sjikt er anordnet for å minimalisere innbyrdes påvirkning mellom de forskjellige deler av enheten.

Det skal bemerkes at den horisontale utvikling av slike anordninger gir en stabilitet som er bedre jo høyere antall kretser er, mens hittil benyttede anordninger ved vertikal utvikling gir det motsatte resultat.

Vedlikeholdsproblemene ved multikretsanordninger som har .horisontal utvikling eller utstrekning, er lettet i betydelig grad fordi hver krets kan avbrytes og demonteres, og slitte deler kan byttes ved hjelp av vanlige midler.

Slike, multikretsanordninger med horisontal utvikling kan benyttes til sjøs, enten som tilbehør på bøyer hvis midlere posisjon er fiksert ved hjelp av flere ankere, eller ved enden av en oscillerende eller leddforbundet søyle. De kan også benyttes på land.

Det faktum at denne anordning er spesielt egnet til å løse de problemer som oppstår ved kontinuerlig overføring av olje eller gass fra en undervannsfast tank eller en kilde til et skip hvis retning i forhold til lastepunktet varierer i henhold til vind og strøm, skyldes hovedsakelig adskillelsen mellom innløpsstussene som er plassert på undersiden av den

faste del av koblingen og utløpsstussene som er plassert på oversiden av koblingen.

Claims (8)

1. Roterende koblingsanordning for flere kanaler, omfattende - en fast del som utgjøres av en skive begrenset av en nedre flate og en øvre flate, hvilke to flater er rotasjonssymmetriske om en felles akse, - og minst en bevegelig del som roterer rundt den felles symmetriakse for den øvre og nedre flate på den faste del, - idet hver bevegelig del er plassert i et ringformet spor som er tatt ut i den faste del og som kuri åpner i den øvre flate av den faste del, - hvor for hvert ringformet spor to snitt gjennom rotasjonsaksen hver representerer en konkavitet som er rettet-mot den øvre flate på den faste del, - hvor hver bevegelig del sammen med den faste del begrenser et ringformet omdreiningsrom om samme akse, hvilket ringformet rom er isolert fra omgivelsene og fra andre ringformede rom ved hjelp av i det minste to ringformede tetninger, og hvor nevnte ringformede rom videre er begrenset av en flate på den bevegelige del og av en flate på den faste del, - karakterisert ved at begge flatene hver har en åpning for overføring av fluidumer, dvs. en åpning i nevnte flate på den faste del som er forbundet ved hjelp av en kanal til en stuss på undersiden av den faste del og en åpning på nevnte flate på den bevegelige del som er forbundet ved hjelp av en kanal med en stuss på periferien av den bevegelige del- rettet mot den øvre flate av den faste del.

2.. Anordning ifølge krav 1/karakterisert ved at tetningene utgjøres av ringformede elementer som er begrenset av overflaten av det ringformede spor i hvilken den bevegelige del er montert, av en flate parallell med nevnte spor og av to ringformede flater av form som avkortede kjegler.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de ringformede tetninger som isolerer et ringformet rom fra omgivelsene, er i kontakt med den faste del og med den bevegelige del langs plane flater som står perpen dikulært på rotasjonsaksen.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved. at de ringformede tetninger som isolerer et ringformet rom fra omgivelsene, er i kontakt med den faste del og med den .bevegelige del langs avkortede kjegleflater med akse som faller sammen med nevnte fellesakse.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de ringformede tetninger som isolerer et ringformet rom fra omgivelsene,, er i kontakt med den faste del og med den bevegelige del langs sylindriske omdreiningsflater med akse. som faller sammen med nevnte fellesakse.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at denfaste del og den bevegelige del for et gitt ringformet rom omfatter temperaturregulerende og kontrollerende midler i nærheten av flatene som begrenser nevnte ringformede rom.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert v e-d at den faste del bærer hver bevegelige del via i det minste et trustlager.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at trustlageret som er.plassert mellom hver av de påfølgende bevegelige deler og den faste del er plassert alternativt på begge sider av tetningene som helhet.