NO803714L - Fjernbar festeanordning for sammenfesting av deler - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører festeanordninger for sammenfesting av deler. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en fjernbar gjenget boltfesteanordning for sammenkobling av to neddykkede komponenter i en undervannskonstruksjon.

Ved utviklingen av offshore olje- og gassfelt slik at de nu også i utstrekker seg til områder med dypt vann, har bruken av vanlig faste konstruksjoner som utstrekker seg over vannflaten blitt uhensiktsmessige. Et mer praktisk alternativ er bruken av neddykkede eller undervannsproduksjonssyste-mer. På grunn av de større vanndybder (f. eks. 183 - 1830 m) er det nødvendig at produksjonssystemet kan fjernbetjenes.

En type fjernoperasjon som ofte vil være nødvendig er sammenkobling av undervannskomponenter eller kontroll- eller styr-ingsmoduler. Disse moduler som kan inneholde forskjellige ty-per kontrollutstyr, såsom hydrauliske og/eller elektriske akti-veringssystemer, vil bli sammenkoblet ved hjelp av en forbind-elsesanordning i vertikalretning. Det vil si at forbindelsesanordningen vil reagere på et fjernstyrt verktøy som senkes fra vannflaten.

Vanlige undervannssammenfestningsanordninger, såsom andeler med siderettede tapper som opptas i spor i hundeler,

er tilbaketrekkbare eller fjernbare, men gir ikke den nødven-dige sammenkoblingskraft for dannelsen av de hydrauliske og elektriske forbindelser som er nødvendige mellom moduler. En tilfredsstillende operasjon av utstyret som er anbragt i un-dervannsmodulene er avhengig av egenskapene for de hydrauliske og elektriske forbindelser. Gjengede boltforbindelser, såsom direkte tappforbindelser og bolt/mutterfestemidler, er istand til å gi den ønskede sammenkoblingskraft for hydrauliske og elektriske forbindelser. Imidlertid kan de ikke fjernes på pålitelig måte fordi gjengene ofte ødelegges eller klemmes etter at undervannsforbindelsen er tilveiebragt. Dette vil forhindre fjerning eller tilbaketrekning av modulen ved fjern-styring .

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å over-vinne de ovenfor nevnte ulemper ved å tilveiebringe en fjernbar gjenget boltfesteanordning som kan fjernstyres. Oppfinn- eisen skal være istand til å sammenfeste to neddykkede deler med en sammenkoblingskraft som er tilstrekkelig til å danne egnede undervannshydrauliske og elektriske forbindelser mellom delene.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter en ramme som er festet til en første neddykket del eller modul. Roterbare aksler er plassert langs omkretsen til rammen og innbefatter en gjenget ende. En hankoblingsdel har indre gjenger og skrus inn i enden til akselen. Koblingsdelen innbefatter tapper som utstrekker seg radielt utover. Denne koblingsdel er bevegelig langs akselen i samsvar med relativ rotasjon mellom akselen og koblingsdelen. Foreliggende oppfinnelse innbefatter også et monteringsnav som er festet til en andre neddykket del eller modul. Monteringsnavet innbefatter en hunkoblingsdel med et sporpar for opptak av tappene til hankoblingsdelen. Den første og den andre del kan sammenfestes et fjerntliggende sted ved rotasjon av tappene inn i sporene til hunkoblingsdelen.

Oppfinnelsen er fjernbar ved motsatt dreining av akselen til det som er nødvendig for forbindelse og skrur der-for løs akselen fra hankoblingsdelene. Således blir hankoblingsdelen innrettet på nytt i hunkoblingsdelen og tillater fjerningen i vertikal retning, eller den blir fullstendig skrudd av fra akselen og faller fritt ut av hunkoblingsdelen mot sjøbunnen. Videre kan oppfinnelsen trekkes tilbake selv når gjengene til akselen er ødelagt eller på annen måte klemt ved å kutte akselen som tillater hankoblingsdelen og delen av den adskilte aksel å falle fritt i forhold til hunkoblingsdelen .

Foreliggende oppfinnelse tillater oppnåelsen av høye sammenkoblingskrefter med gjengede boltforbindelser uten de vanligvis tilhørende ulemper ved ikke-fjernbarhet.

Oppfinnelsen er således kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av utførelseseksempler som er fremstilt på tegninge-ne, som viser: fig. 1 et si.deriss, delvis i snitt av en konstruksjon i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 2 et snitt med delene trukket fra hverandre av koblingsdelene til en konstruksjon ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 et bunnriss av hankoblingsdelen til en konstruksjon ifølge oppfinnelsen langs linjen 3 - 3 på fig. 1,

fig. 4 et oppriss av hunkoblingsdelen til en konstruksjon ifølge oppfinnelsen langs linjen 4 - 4 på fig. 1,

fig. 5A et snitt langs linjen 5 - 5 på fig. 1, som viser et J-spor i hunkoblingsdelen,

fig. 5B et snitt langs linjen 5 - 5 på fig. 4, som viser en alternativ utførelse av sporet i hunkoblingsdelen, dvs. en L-sporutforming, og

fig. 6 et sideriss, delvis i snitt av en konstruksjon i samsvar med oppfinnelsen etter sammenkobling.

En fjernbar gjenget boltfesteanordning eller for-bindelsesanordning 10 ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 1. Forbindelsesanordningen benyttes for å feste en kontrollmodul 12 til et monteringsnav eller en monteringsmuffe 14. Den fjernbare gjengede boltfesteanordning 10 kan benyttes for fjernforbindelse av deler i hvilken som helst anvendelse hvor sammenkoblings- og festekravene dikterer bruken av gjengede boltforbindelser sammen med fjernbarhet og pålitelig fjern-styring. Festeanordningen 10 er imidlertid spesielt beregnet for neddykkede eller offshore produksjonssystemer hvor kontrollmodulen 12 senkes vertikalt for sammenkobling med monter-ingsmuf f en 14. Festeanordningen er utformet for å motstå store forbindelseskrefter, f. eks. ca. 72480 kg, for dannelsen av egnede undervannsforbindelser av hydraulisk eller elekt-risk type.

Kontrollmodulen 12 bæres på en føringsramme 16 og danner derved en hankoblingsdel. Hankoblingsdelen innbefatter en basis 18 med et omkretsskjørt 20 som ender i en konisk leppe 22. Skjørtet 20 har åpninger 23 ved motsatte ender for å gi tilgang til det indre av hankoblingsdelen. Skjørtet 20 kan innbefatte ekstra åpninger rundt omkretsen for undervannsiakt-tagelse av forbindelsen mellom kontrollmodulen 12 og monter-

ingsmuffen 14.

Fig. 3 viser grovinnrettingstapper 24 og 26 som rager ned fra basisen 18. Disse er plassert diametralt motsatt til hverandre ved de langstrakte ender av basisen. Fininnrettingstapper 28 og 30 er også plassert ved diametralt motsatte steder ved sidekantene av basisen.

For å holde kontrollmodulen 12 på plass innbefatter basisen 18 en ring 32 og ben 34 og 36, som utstrekker seg radielt ut fra de langstrakte ender av basisen. Skjørtet 20 er festet til benene 34 og 36. Basisen 18 innbefatter også armer 38, 40, 42 og 44, som utstrekker seg mellom ringen 32 og skjør-tet 20. Fininnrettingstappene 28 og 30 rager ned fra armene 38 og 40 resp., mens grovinnrettingstappene 24 og 26 rager ned fra rmene 42 og 44.

Ved toppen av føringsrammen 16 er det anordnet en plate 46 (se fig. 1). En hakestang 48 utstrekker seg oppover fra sentrum av platen 46 for å koble den fjernbare gjengebolt-sammenfestingsanordning 10 til et fjernstyrt verktøy. Dette verktøy benyttes for plassering av føringsrammen under vannflaten .

Et par aksler 50 og 52 utstrekker seg gjennom platen 46 og basisen 18. På fig. 2 er det vist at hver aksel passerer gjennom en boring 54 i benet til basisen og bærer en krave 56 som er plassert på et aksiallager 58. Lageret 58 er plassert i en motboring til boringen 54.

De øvre drivender 60 av akslene 50 og 52 har heksa-gonal form. Akslene er forspent mot basisen 18 ved hjelp av skruefjærer 62 som er viklet rundt akslene og montert i kompre-sjon mellom topplaten 46 og en tapp 64 som bæres av hver aksel.

Hankoblingsdelen innbefatter et hankoblingselement i form av en krave 70 med diametralt motsatte tapper 72. Den nedre ende 66 på hver aksel er utvendig gjenget for samvirke med indre gjenger 68 på hankoblingsdelen 70.

Fig. 4 viser monteringsmuffen 14 som innbefatter en flens 74 med ører 76 og 78. Ørene 76 og 78 har hull 80 og 82 for opptak av grovinnrettingstappene 24 og 26. Flensen innbefatter også deler 84 og 86 med hull 88 og 90 for opptak av fininnrettingstappene 28 og 30. På hvert av ørene 76 og 78 er det montert en hunkoblingsdel i form av en stikkmuffe 92 med motsatte, buede koniske toppkanter 94 som utstrekker seg fra glidebaner 96, slik at åpningen på hver stikkmuffe har nøkkel-hullform. Hver glidebane 96 er parallell til aksen for monteringsmuffen 14 og danner et spor 98. Uttrykket "spor", slik det benyttes her, innbefatter en hvilken som helst sporform med en del som bestemmer et langsgående ben for innsetting av en tapp og en del som bestemmer et sideben for å holde tappen tilbake mot ytterligere langsgående bevegelse.

Fig. 5 viser sporutformingen 98, som i dette tilfelle er J-formet. Når tappene føres frem til enden av det langsgående ben 96, dreies de inn i sidebenet 100. Sidebenet innbefatter en leppe 105 som danner en øvre avtrapning 102, som motvirker videre bevegelse av tappen 72. Alternativt kan sporformen være L-formet, som vist på fig. 5B. Denne form innbefatter et langsgående ben 96 med et sideben 100. Den prinsipielle forskjell mellom L-sporet og J-sporet er fraværet av leppen 105 som danner avtrapningen 102. Istedet er tappen holdt tilbake mot ytterligere siderettet bevegelse ved å slå mot kanten 107 av sidebenet 100.

Hver stikkmuffe 92 innbefatter et par enten J-formede eller L-formede spor med motsatt plasserte langsgående og siderettede ben. Bunnen på hver stikkmuffe 92 er åpen, som antydet ved 103, for å tillate gjennomgang av de gjengede ender 66 på akselen og hankoblingsdelen 70.

Bruken av foreliggende oppfinnelse er best illu-strert på fig. 6. Føringsrammen 16 er festet via hakestangen 48 til et fjernstyrt verktøy, som generelt er betegnet med 104. Verktøyet 104 innbefatter en hydraulisk motor 106 og drivbakker 108 for samvirke med de heksagonale drivender 60

på akslene 50 og 52. Dette tillater dreiebevegelse av akslene enten i urviserretning eller mot urviserretning. Verktøyet 104 som er festet til føringsrammen 16 senkes til tappene 72 på hankoblingsdelen 70 samvirker med åpningene i muffedelen 92. Hvis tappene 72 ikke er innrettet i forhold til de langsgående ben eller glidebaner 96, blir akslene dreiet via motoren

106 til de er innrettet og tillater dermed en ytterligere langsgående innsetting av hankoblingsdelene i hunkoblingsdelene. Når tappene 72 er helt plassert i lengderetning i gli-debanene 96, vil akslene 50 og 52 bli dreiet via motoren 106

i urviserretning. Dette gir en siderettet bevegelse for tappene 72 til de ligger an mot kanten 107 i sidebenet, slik det best er vist med stiplede linjer på fig. 5A og 5B. I tilfelle av et J-spor vil tappene 72 hvile i avtrapningen 102.

I tilfelle av et L-spor vil tappene hvile mot kanten 107 til sidebenet 100. Åpenbart kan tappene på fig. 5A ligge direkte mot kanten til sidebenet 100 og også være i avtrapningen 102.

Deretter vil en fortsatt dreining i urviserretning av akslene bevirke at hankoblingsdelene 70 beveges i lengderetning oppover langs akselen på grunn av gjengeforbindelse mellom akselendene 66 og hankoblingsdelen 70. Følgelig vil kontrollmodulen 12 bli koblet til monteringsmuffen 14 med en høy sammenkoblingskraft, dvs. ca. 72480 kg, ved å kontrollere det dreiemoment som utøves på akslene via motoren 106 når tappene 72 er fast anordnet i sporene.

Når det er ønskelig å ta løs kontrollmodulen 12 fra monteringsmuffen 14, blir akslene 50 og 52 dreiet mot urviserretning. Når tappene 72 er fast i samvirke med avtrapningen 102, vil en rotasjon mot urviserretning bevirke en relativ adskillelse mellom akslene og hankoblingsdelene 70. På denne måten blir hankoblingsdelene skrudd løs fra akslene og faller fritt av hunkoblingsdelene og ned på sjøbunnen. Alternativt kan hankoblingsdelen dreies lett med dreiningen mot urviserret-ningen av akselen når tappene 72 er klar av leppene 105. Deretter vil handelen 70 dreie seg til tappene er i innretting med de langsgående ben 96. Når dette er oppnådd eller delen 70 skrus av og faller ned på sjøbunnen, kan rammen trekkes opp og bort fra monteringsmuffen og fjernes. I tilfelle av et L-formet spor blir tappene 72 igjen innrettet i glidebanen 96 når akselen først er dreiet, da det ikke er noen leppe 105 som kan motstå deres dreining mot urviserretning. Således kan rammen trekkes opp når tappene 72 igjen er i innretting med de langsgående ben.

Hvis den gjengede forbindelse mellom en hankoblingsdel og dens aksel blir ødelagt eller på annen måte klemt, kan et kutteverktøy innsettes i en åpning 23 i skjørtet 20 for å kutte akselen i to over hankoblingsdelen. Således kan hankoblingsdelen fritt falle gjennom åpningen 103 i bunnen av hunkoblingsdelen. Rammen kan så føres tilbake ved å forbinde et fjernstyrt verktøy til hakestangen 48 og så å løfte opp. I alle tilfeller er foreliggende oppfinnelse utformet slik at når hankoblingsdelen er fjernet, kan den ikke fjernbare monter-ingsmuf fe forbli intakt under vannflaten for etterfølgende undervannsforbindelser.

Den første innretting for kontrollmodulen 12 og mon-teringsmuf f en 14 er tilveiebragt ved hjelp av skjørtet 20 som kommer i kontakt med flensen 74. Når skjørtet samvirker med flensen, vil en ytterligere senkning av modulen tillate en grovinnretting ved hjelp av tappene 24 og 2 6 og fininnrettingen ved hjelp av tappene 28 og 30. Imidlertid vil bruken av grove og fine innrettingstapper primært sikre en nøyaktig innretting for de elektriske og hydrauliske forbindelser til kontrollmodulen, som nevnt ovenfor. Han- og hunkoblingsdelene trenger ikke grov- og fininnrettingstapper i samvirke. Dette er imidlertid en del av fordelen ved foreliggende oppfinnelse. Sporene 98 kan ha lave toleranser, da de er i det vesentlige upåvir-ket av den undersjøiske omgivelse.

Det er således klart av ovenstående at den fjernbare gjengede boltsammenfestingsanordning 10 ifølge oppfinnelsen tillater fjerning og utskifting av alle gjengede komponenter med hver kontrollmodulforandring.

Mange modifikasjoner av oppfinnelsen er mulige in-nenfor kravenes ramme.

Claims (13)

1. Fjernbar sammenkoblingsanordning for løsbar sammenfesting av første og andre deler, karakterisert ved at den omfatter:

   en rammeanordning som er festet til en første del og innbefatter en roterbar aksel med en gjenget ende og en hankoblingsdel som er i gjengesamvirke med den gjengede ende og har tapper som utstrekker seg fra denne, hvilken hankoblingsdel er bevegelig langs akselen i samsvar med en innbyrdes dreining mellom delen-ne, og

   en monteringsanordning festet til den andre del og innbefatt-,

   ende en hunkoblingsdel for opptak av hankoblingsdelen og med spor utformet som et i lengderetning forløpende ben som er for-bundet med et siderettet ben, hvorved tappene er bevegelige i lengderetning langs det langsgående ben og dreibart bevegelig langs det siderettede ben i samsvar med en dreining av akselen for å føre tappene inn i det siderettede ben og bevirke at hunkoblingsdelen beveges i lengderetning langs akselen for å tvinge de første og andre déler sammen.
2. 2. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at rammen innbefatter flere aksler og at monteringsanordningen innbefatter flere hunkoblingsdeler som hver opptar hankoblingsdeler på en.av akslene.
3. 3. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hunkoblingsdelen innbefatter en stikkmuffe med en åpning med koniske kanter hosligg-ende til de langsgående ben for føring av tappene inn i de langsgående ben og en åpning i bunnen av stikkmuffen motsatt til munningsåpningen for å tillate gjennomføring av den gjengede ende av akselen og hankoblingsdelen.
4. 4. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 1, karakterisert yed at tappene innbefatter et tappar som utstrekker seg radielt fra diametralt motsatte steder på hankoblingsdelen og at hunkoblingsdelen innbefatter et sporpar med motsatt plasserte langsgående ben og motsatt plasserte siderettede ben.
5. 5. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at hunkoblingsdelen innbefatter en stikkmuffe med en munningsåpning hvor motsatte buede koniske kanter utstrekker seg mellom de langsgående ben i sporene.
6. 6. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at rammen innbefatter grove og fine innrettingstapper som utstrekker seg fra denne og at monteringsanordningen innbefatter grove og fine innrettings-hull for opptak av.de grove og fine innrettingstapper.
7. 7. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hunkoblingsdelen har en åpning i bunnen for å tillate gjennomgang av hankoblingsdelen.
8. 8. Fjernbar sammenkoblingsanordning for lø sbar sammen-setning av en kontrollmodul og en neddykket monteringsmuffe, karakterisert ved at den omfatter:

   en ramme som understøtter kontrollmodulen og innbefatter en basis, en topplate og flere roterbare aksler som utstrekker seg mellom topplaten og basisen med drivender plassert hosligg-ende til topplaten og med gjengede ender plassert under basisen,

   flere hankoblingsdeler som hver er i gjengesamvirke med en av de gjengede ender på akslene og som bærer tapper som utstrekker seg fra disse, hvilke hankoblingsdeler er bevegelige langs akslene i samsvar med relativ dreining mellom delene,

   en flens som bæres av monteringsmuffen som innbefatter flere hunkoblingsdeler som hver er anordnet for opptak av en av hankoblingsdelene og med spor for opptak av tappene når tappene beveges i lengderetning og sideretning i disse, og en innretning for å tilveiebringe samvirke mellom drivendene av akslene for dreining av akslene og bevegelse av tappene i sideretning for samvirke med sporene, slik at en fortsatt dreining av akslene beveger hankoblingsdelene i lengderetning langs de gjengede ender for løsbart å tilstramme kontrollmodulen mot monteringsmuffen.
9. 9. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at sporene på hver hunkob lingsdel innbefatter et langsgående ben for opptak av tappene ved langsgående bevegelse av hankoblingsdelene og et siderettet ben for opptak av tappene når akslene dreies.
10. 10. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 9, karakterisert ved at sporene hver innbefatter en avtrapning i forbindelse med det siderettede ben for sik-ring av tappene i hunkoblingsdelene.
11. 11. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at rammen innbefatter et skjørt som er festet til basisen og utstrekker seg fra dette for kontakt med flensen.
12. 12. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at rammen innbefatter grovinnrettings- og fininnrettingstapper som utstrekker seg fra denne og at flensen innbefatter grovinnrettings- og fininnrett-ingshull for opptak av grovinnrettings- og fininnrettingstappene.
13. 13. Fjernbar sammenkoblingsanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at hunkoblingsdelen har en åpning i bunnen for å tillate gjennomgang av hankoblingsdelen.