NO830487L - Forbedret anordning, utstyr og fremgangsmaate til sammenfoeyning av roer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt sammenføyning av rørlengder, og mer bestemt angår den fremgangsmåter utstyr og anordninger for feste av en hylse på et rør for å danne en rørskjøt.

I stedet for sammensveising av rørlengder for å danne en rørledning er en fremgangsmåte og en anordning for sammen-føyning av rørlengder ved anvendelse av hylser som over-lapper og skjøter rørlengdenes ender beskrevet i US patent nr , serial nr. 024761 innlevert mars 28, 1979, for Hydrostatic Pipe Splicing Method, overført til søkerne av foreliggende ansøkning og innlevert pånytt 26. januar 1981 under serial nr. 228.295. Denne teknikk innebærer anvendelse av en kort sylindrisk hylse som skal dekke over sammenstøt-ende ender av rørlengder og deretter utøvelse av meget høye drivkrefter for å tvinge hylsen mot røret ut over hylsens elastisitetsgrense, men innenfor rørets elastisitetsgrense. Ved utøvelse av drivkraften vil røret elastisk gå tilbake

og røret og hylsen blir tett bundet sammen.

En teknisk vellykket skjøt av denne art burde ideelt sett bli sterkere enn selve røret når det gjelder evne til å motstå langsgående strekk og strekk eller adskillelse som resultat av bøyning av rørledningen i skjøten. Dessuten kan en kommersielt vellykket skjøt av denne art utføres slik at det benyttes hylser og drivkraftskapende ladninger av mini-mal størrelse og omkostninger, mens man allikevel oppnår de nødvendige tekniske standarder.

Det er av denne grunn en hovedhensikt med oppfinnelsen

å komme frem til en hylse og rørskjøt med høy mekanisk styrke uten stor overlappende lengde av hylsen. En liknende hensikt er å komme frem til en slik skjøt som på en pålite-lig måte bibeholder den originale sirkulære form av røret

og hylsen slik at det oppnås strukturell enhetlighet.

En annen hensikt er å komme frem til en skjøt som beskrevet ovenfor, der man på en effektiv måte benytter eksplo-sivt drivmiddelmateriale for på en sikker og økonimisk måte

å utvikle de nødvendige drivkrefter som skaper .".skjøten.

Andre hensikter og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til tegningene der: Fig. 1, i perspektiv, viser en anordning og utstyr til frembringelse av en rørskjøt i henhold til oppfinnelsen, der de viste, deler er gjengitt delvis i snitt og delvis trukket fra hverandre,

fig. 2 viser et bruddstykke av et lengdesnitt gjennom en skjøt i henhold til oppfinnelsen,

fig. 3 viser, i forstørret målestokk, et bruddstykke av en del av den konstruksjon som er vist på fig. 1 og 2,

fig. 4 viser et snitt tatt etter linjen 4-4 på fig. 3,

fig. 5 viser, i forstørret målestokk, et bruddstykke

i snitt tatt hovedsakelig etter linjen 5-5 på fig. 1,

fig. 6 viser et snitt tatt omtrent langs linjen 6-6

på fig. 1,

fig. 7 viser et snitt tatt langs linjen 7-7 på fig. 6,

fig. 8 viser et snitt gjennom et bruddstykke tatt omtrent langs linjen 8-8 på fig. 6, og

fig. 9 viser det samme som fig. 8, men gjengir delene

i en annen arbeidsstilling.

Selv om oppfinnelsen i det følgende vil bli beskrevet under henvisning til foretrukne utførelsesformer skal det påpekes at det ikke er hensikten å begrense oppfinnelsen til disse utførelsesformer. I stedet er meningen å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som kan innbe-fattes innenfor oppfinnelsens ramme og ånd, slik den er fast-lagt i kravene.

På tegningene er det på fig. 1 vist en anordning 10 til dannelse av en rørskjøt 11 som er gjengitt i snitt på fig. 2. Skjøten 11 består av en hylse 12 og endene av rør-lengdene 13 og 14 er teleskopiske og drevet radialt sammen. Kiler 15 er innleiret i materialet av hylsen 12 og røret 13, 14 ved deres skilleflater. Det er fordelaktig at en ringformet tetning 16 er trykket sammen mellom endene av rørene 13, 14, og hylsen 12 for å sikre en gasstett skjøt.

Anordningen 10 innbefatter et kammer 20 som omslutter

et stort sett ikke sammentrykkbart medium, og kammeret be-grenses av endedeler 21 og et sylindrisk hus 22 som er lukket mellom endedelene 21, slik at det fremkommer et ringformet hulrom 23 rundt hylsen 12, der mediet befinner seg når skjøten fremstilles. På huset 22 er det festet en innretning 25 for avfyring av et drivmiddel inn i kammeret 20 og en holdeinnret-ning 26 hvis funksjon vil bli beskrevet i det følgende.

Virkemåten for anordningen 10 er i store trekk lik den som er beskrevet i den ovenfor nevnte US patent ansøkning, serial nr. 228.295. Hylsen 12 anbringes i hulrommet 23 og endene av rørene 13, 14 blir brakt sammen i hylsen. Hulrommet fylles med et stort sett ikke sammentrykkbart medium, f.eks. vann, gjennom en ventil 27. En ladning av et drivmiddel, i motsetning til detonerende eksplosiver, blir avfyrt i vannmediet og skaper en trykkoppbygning som overskrider flytegrensen for hylsen 12, hvorved hylsen i virkeligheten blir krympet rundt rørendene for å danne skjøten 11.

Ved utførelse av foreliggende oppfinnelse vil hylsen 12 for et rør med en gitt diameter og vekktykkelse, være et hovedsakelig sylindrisk legeme med en diameter som passer tett til rørets diameter, en veggtykkelse som er større enn rørets veggtykkelse og en flytegrense som er mindre enn flytegrensen for rørmaterialet. Som vist passer den innvendige diameter av hylsen tett til den utvendige diameter av røret 13, 14 selv om det omvendte også kunne vært tilfellet når det gjelder dette trekk ved oppfinnelsen. F.eks. kunne røret være laget av et materiale med lavere flytegrenser enn materialet i hylsen. I så tilfelle måtte den fremkalte eks-pansjon foregå på innsiden av røret slik at dets flytegrense overskrides, mens hylsens flytegrense ikke overskrides. Da ville det bløtere rørmateriale bli ekspandert inn i den større hylse og danne en skjøt av den art det tas sikte på her.

Det skal igjen vises til det foreliggende tilfelle og ved å gjøre flytegrensen for hylsen lavere kan det beregnes en drivkraft som ved dannelsen av skjøten vil overskride hylsens flytegrense og permanent krympe hylsen mens røret når drivkraften forsvinner,., vil gå tilbake til sin opp-rinnelige størrelse. Dette frembringer interferenspasning i skjøten. Ved å gjøre hylsen noe tykkere vil den mekaniske styrke av skjøten 11 bli tilnærmet lik den mekaniske styrke av selve røret.

Hylsematerialet er fortrinnsvis metallurgisk tilpasset materialet i røret for derved å minske elektrolytisk korrosjon mellom materialene. I et praktisk tilfelle kan både hylsene og røret være sveisede karbonstålrør.

I henhold til oppfinnelsen er de kiler 15 som er innleiret i hylsen 12 og røret 13, 14 dimensjonert slik at de ikke stikker lenger inn i røroverflaten enn det som er til-latt for klassifisering av røret, og størrelsen og antall kiler pr. flateenhet gange bruddstyrken for røret er mindre enn den kraft pr. flateenhet som utøves av drivkraften når skjøten lages. Det er hensiktsmessig å utforme kilene 15 som et bånd 30 hvori det er preget fra begge sider, kileelementer 31 fortrinnsvis formet omtrent som likesidede pyramider. Kilene kan imidlertid godt være maskinert ut i hylsen. Materialet i kilene 15 må være hardere enn materialene i hylse og rør og wolframkarbid er et egnet materiale.

For å forstå størrelses- og avstandsforholdene som er angitt ovenfor, kan det være nyttig å se på noe av bak-grunnen. Rør blir styrkeklassifisert ved en tykkelse som er 12,5% mindre enn rørets nominelle tykkelse. Skjæring av en rørgjenge som er mindre enn denne dimensjon vil derfor ikke føre til omklassifisering av røret. Høyden 32 av kilepyra-mideelementene 31 er derfor ikke mer enn 12,5% av tykkelsen av det rør det skal anvendes på. Hvis man tar et X-42 sveiset stålrør med en utvendig diameter på 6-g5- tomme (16,8 cm) og en veggtykkelse på 0,188 (4 , 77.mm)skal høyden 32 ikke være over 0 , 0235" (0,6 mm) .

X-42 røret har en maksimal bruddstyrke på tilnærmet 4200 kg/cm 2. Et kilepyramideelement 31 med en gitt høyde har en gitt grunnflate og dermed en gitt kraftenhet som er nød-vendig for å drive en slik kile inn i rørmaterialet. I det eksempel som her er omhandlet vil en kraft på omtrent 11 kg være nødvendig for å drive en likesidet pyramide av denne størrelse inn i X-42 stålrøret. Avstanden mellom kileelementene er derfor begrenset av det enkelte kilekraftmønster og kraft pr. flateenhet som utvikles av drivmidlet i anordningen 10. Et radielt trykk på 210 kg/cm 2 er tilgjengelig for å bringe kileelementene på plass ved rørets flytepunkt. Dette begrenser derfor mellomrommene mellom kileelementene til at det ikke skal være mer enn 20 elementer/cm 2.

Et annet trekk som må tas i betraktning ved formgiv-ning av kilene 15 etterat størrelsen på og mellomrommene mellom de enkelte kileelementer er bestemt, er hvor mange det totalt skal være av kileelementer. Det er å foretrekke at antallet er slik at det projiserte areal av alle kileelementer sett på langs av røret, dvs. at høyden 32 multiplisert med en dimensjon 33 blir større enn rørets tverrsnitt. Hvis man går tilbake til det eksempel som her omhandles vil et kilebånd 30 med en bredde på 7,5-15 cm gi tilstrekkelig pyramideelementareal med det resultat at kilenes låsestyrke i skjøten 11 blir lik eller større enn strekkfastheten for selve røret.

Som et resultat av anvendelse av kiler 15 av den stør-relse og form som her er omhandlet, vil skjøten 11 stort sett ha en styrke som er lik styrken i selve røret når det gjelder motstand mot lineær uttrekning og motstand mot å svikte ved bøyning. Det vil også være klart av det som her er sagt at på tegningene er de innbyrdes dimensjoner på kilene 15 overdrevet av hensyn til klarheten i illustrasjonen.

Det har vist seg at den optimale hylselengde når det gjelder styrken i den resulterende skjøt og for å minske materialforbruket i hylsen,ligger mellom to og tre ganger den utvendige diameter av røret. Anvender man dette område for hylsedimensjon vil den resulterende skjøt motstå bøyning på samme måte som resten av røret.

Hvis man nu ser på anordningen 10 er endedelene 21 delt i to halvdeler og klemmer 41 er anordnet både for å trekke delene 21 fast rundt røret 13,14 og for å trekke halv delene mot huset 22. Delene av endedelene 21 og huset 22 er utformet med avskrånede flater 42 som griper inn i avskrånede veggspor 43 i klemmene 41. Ved å trekke klemmene 41 sammen ved hjelp av bolter 44 og muttere 45 vil således begge trekke endedelenes 21 halvdeler sammen, såvel som trekke endedelene fast mot huset 22.

Et viktig trekk./.ved skjøten 11 er rundhet, dvs. at man bibeholder hylsen 12 og rørene 13 og 14 sylindriske under dannelsen av skjøten 11. I henhold til oppfinnelsen blir hylsen 12 utført med avskrånede ender 4 7 som danner deler av utvendige sylindriske flater, og endedelene 21 har avskrånede flater 28 som danner deler av innvendige koniske flater når disse er trukket fast sammen mot hylseendene 4 7 ved tiltrek-ning av klemmene 41. Når drivmidlet avfyres for å krympe hylsen 12 radielt, vil et resultat være en svak utvidelse av hylsen i lengderetningen slik at man bringer de avskrånede flater 47, 48 til med kraft å bringe hylseendene til sirkulær form.

Som et trekk ved oppfinnelsen vil holdeinnretningen 26 virke ved å ha anlegg mot hylsen 12 på et midtparti for å bibeholde hylsens rundhet i dette område. Innretningen 26 har et kammerbånd 51 festet til huset 22 med en rekke holde-pinner 52 som er forspent utad av fjærer 53, men som stikker inn i hulrommet 23 rundt hylsen 12. Rundt pinnene 52 finnes en kamring 54 med en kamflate 55 for hver pinne 52, lagret for begrenset rotasjon mellom blokker 56 som er skrudd fast til båndet 51 og til huset 22. To sett blokker 56 finnes på motstående sider av huset 22 (se fig. 7). Det vil fremgå at ved begrenset rotasjon av ringen 54 i urvislerretningen på fig. 7, 8 og 9 vil pinnene 52 bli drevet radielt innad til fast anlegg mot hylsen 12 og holde denne jevnt rund.

Kamringen 24 drives av drivanordninger som påvirkes ved avfyring av drivmidlet. Drivanordningen innbefatter et stempel 57 som er innpasset i et kammer 58 i hver av blokkene 56, med stemplene 57 i anlegg mot pinner 59 som er mon-tert på ringen 54. Passasjer 61 gjennom huset 22 og blokkene 56 forbinder baksidene av stemplene 57 med hulrommet 23, og vannet i dette hulrom. Når drivmidlet avfyres, vil trykkopp-bygningen i vannet drive stemplene 27 slik at disse dreier kamringen 54 (se fig. 9),samtidig med at hylsen 12 krympes, og derved bibeholdes rundheten midt på skjøten 11. Andre pinner 62 på kamringen 54 danner kraftpunkter for manuell tilbakeføring av ringen etter avfyring og samvirker også med hakk 63 i blokkene 56 for å begrense den mulige ringrotasjon.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe

mer regulert drivkraft i hulrommet 23 ved avfyring gjennom et stempel 70, som utgjør en del av avfyringsinnretningen 25. Innretningen 25 innbefatter et løp 71 med en kammerdel 72 som er innrettet til å oppta en patron 73. En plugg 74 med en tennstiftmekanisme 75 i et sluttstykke er skrudd inn i enden av røret 71. Stemplet 70 som fortrinnsvis er en tykk plastdel med en tetningsleppe 76 og et styreskjørt 77 i kammerdelen 72, er innlagt mellom patronen 73 og vannet i hulrommet 23. Det er klart av vann blir innført gjennom ven-tilen 27 før stemplet 70, kammerdelen 72 og pluggen 74 blir lukket inn i røret 71, slik at vannet fyller løpet uten noen innesluttet luftlomme. Avfyring, av patronen 73 vil således direkte og øyeblikkelig drive stemplet 70 inn i det ikke sammentrykkbare medium og frembringer den nødvendige drivkraft .

Bruken av stemplet 70 holder drivladningen ute av vannet som ville virke som et kjølemedium og muliggjør bedre gass frembringelse og mer ensartet trykk ved avfyring av patronen 73. Dessuten vil opprettholdelse av trykket bak stemplet sikre tenning av alt kruttet i patronen og gi for-brenningshastigheter som er lettere å forutse. I det eksempel som er beskrevet ovenfor kan trykk på 630 til 700 kg/cm<2>"frembringes i hulrommet 23 ved anvendelse av en patron som inneholder omtrent 16 g av forholdsvis langsomtbrennende krutt nr. 4756.

Claims (18)

1. Skjøt, der et rør og en hylse er ført teleskopisk i hverandre og er drevet radialt sammen, der hylsen, men ikke røret er blitt utsatt for drivmiddelkrefter som overstiger flytegrensen for materialet, karakterisert v e d at den i kombinasjon omfatter kiler som er innleiret i materialet i hylsen og i røret ved deres skilleflater, hvilke kiler er slik dimensjonert at de ikke stikker lenger inn i overflaten av røret enn det tillatte overflateavbrudd for klassifiseringen av røret, og at størrelsen og antall kiler pr. flateenhet gange rørmaterialets strekkfasthet er mindre enn kraft pr. flateenhet utøvet at de nevnte driv-middelkref ter .

2. Skjøt som angitt i krav 1, karakterisert v e d at kilene er formet stort sett som likesidede pyramider .

3. Hylse for forming av en teleskopisk skjøt med et sylindrisk rør som har en gitt diameter og har en veggtykkelse, karakterisert ved at den omfatter et sylindrisk legeme med en diameter som passer tett til rørets diameter, der materialet i legemet har en flytegrense som er mindre enn flytegrensen for materialet i røret, og at legemet har en veggtykkelse som er større enn rørets veggtykkelse slik at den mekaniske styrke av hylsen blir tilnærmet lik den mekaniske styrke av røret.

4. Hylsen som angitt i krav 3, karakterisert v e d at hylsematerialet er metallurgisk tilpasset materialet i røret for å minske elektrolytisk korrosjon mellom disse materialer.

5. Hylsen som angitt i krav 4, karakterisert v e d at materialene er sveiset karbonstålrør.

6. Hylse som angitt i krav 3, karakterisert v e d at de motstående ender av legemet er avskfånet slik at lengdeutvidelse av hylsen mellom faste, motsatt avskrånede sirkulære deler vil kamstyre hylseendene til sirkel-rund form.

7. Anordning til skjøting av rør ved forsegling av en hylse., over endene av sammenstøtende rørlengder, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter et kammer som fullstendig omgir et stort sett ikke sammentrykkbart medium rundt hylsen, hvilket kammer har et par ringformede endedeler som er dimensjonert for å passe tett rundt rørlengdene og for å ligge an mot endene av hylsen som er innpasset over endene av de sammenstøtende rørlengder, hvilket kammer også innbefatter et sylindrisk hus som er tettet mellom endedelene og danner et ringformet hulrom som omgir hylsen, med holdemidler anbrakt på legemet for radial-bevegelse for tett anlegg mot hylsen mellom dennes ender for å holde på dens sirkulære form, midler for avfyring av et drivmiddel inn i kammeret, og en drivanordning som påvirkes ved den nevnte avfyring av et drivmiddel til frembringelse av den nevnte radiale bevegelse av holdemidlene.

8. Kombinasjonen i krav 7, karakterisert v e d at endedelene er delt i to halvdeler og innbefatter klemmer for trekning av halvdelene som en enhet på plass rundt rørlengdene.

9. Kombinasjon som angitt i krav 8, karakterisert ved at klemmene samvirker med det sylindriske legeme for å trekke halvdelene mot legemet nar delene trekkes på plass.

10. Apparat for skjøting av rør ved forsegling av en hylse over endene av sammenstøtende rørlengder, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter et kammer som fullstendig omgir et stort sett ikke sammentrykkbart medium rundt hylsen, hvilket kammer innbefatter et par ringformede endedeler som er dimensjonert for tett å passe rundt rø rlengdene og ligge an mot' endene iav en hylse som er innpasset over endene av de sammenstøtende rørlengder, hvilket kammer også innbefatter et sylindrisk legeme som er forseglet mellom endedelene og danner et ringformet hulrom rundt hylsen, hvilken hylse er utført med avskrånede ender som danner seksjoner av utvendige koniske overflater, mens endedelene har sirkulære avskrånede flater som danner seksjoner av innvendige koniske overflater i inngrep med de koniske ender på hylsen, midler for innføring av et stort sett ikke sammentrykkbart medium i hulrommet og midler for avfyring av et drivmiddel i kammerets hulrom for radielt å krympe hylsen i tettende anlegg mot rørlengdene, for derved å utvide hylsen i lengderetningen og bringe de avskrånede flater til å kamstyre hylseendene til sirkulær form.

11. Apparat for skjøting av rør ved forsegling av hylse over endene av sammenstøtende rørlengder, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter et kammer som skal kunne omgi et stort sett ikke sammentrykkbart medium rundt hylsen, hvilket kammer har et par ringformede endedeler som er dimensjonert for å passe tett rundt rø rlengdene og ligge an mot endene av en hylse som er innpasset over endene av de sammenstøtende rørlengder, hvilket kammer også innbefatter et sylindrisk hus som er forseglet mellom endedelene og danner et ringformet hulrom rundt hylsen, midler for innføring av et stort sett ikke sammentrykkbart medium i hulrommet og midler for avfyring av et drivmiddel i kammerets hulrom for radielt å krympe hylsen i tettende anlegg mot røret, der det sistnevnte middel innbefatter et stempel som er innlagt mellom drivmidlet og mediet slik at avfyring i dette foregår ved bevegelse av stemplet.

12. Skjøt, der første og andre stort sett hule sylindriske legemer er teleskopisk ført i hverandre og drevet radielt sammen med det første legeme, men ikke det annet utsatt for drivmiddelkrefter som overskrider flytegrensen for materialet, karakterisert ved at den omfatter kiler som er innleiret i materialene i begge legemer ved deres skilleflater, der det ene legeme er et rør, hvilke kiler er dimensjonert slik at de ikke stikker lenger inn i overflaten av røret enn det tillatte overflateavbrudd for klassifisering av røret, og der størrelsen og antall kiler pr. flateenhet multiplisert med strekkfastheten for materialet i røret er mindre enn den kraft pr. flateenhet som utø ves av drivmiddel-kref tene .

13. Skjøt som angitt i krav 12, karakterisert v e d at den innbefatter et tykt, hult sylindrisk legeme med en av sine ender i anlegg med endene av det annet legeme og en forsegling anbrakt rundt omkretsen av anleggsområdet.

14. Skjøt som angitt i krav 12, karakterisert v e d at det totale projiserte tverrsnittsareal for kilene som er innleiret i det annet av legemene er lik eller større enn tverrsnittsarealet av det annet av legemene.

15. Skjøt som angitt i krav 12, karakterisert v e d at kilene er av et materiale som relativt sett er hardere enn materialet i de andre av legemene.

16. Skjøt som angitt i krav 12, karakterisert v e d at den tillatte avbruddsklassifisering er 12,5% av rørets veggtykkelse.

17. Hylse til dannelse av en teleskopisk skjøt med et sylindrisk rør, karakterisert ved at den omfatter et sylindrisk legeme med en diameter som passer tett til rørets diameter, der lengden av hylsen er to og tre ganger rørets utvendige diameter, slik at den resulterende skjøt vil motstå bøyning tilsvarende bøyningsegenskapene for resten av røret i overensstemmelse med økonomi når det gjelder materialeforbruk for hylsen.

18. Skjøt der første og andre stort sett hule sylindriske legemer er teleskopisk ført i hverandre og drevet radialt sammen av drivmiddelkrefter, der materialet i det første legeme har en flytegrense som er mindre enn flytegrensen for materialet i det annet legeme, karakterisert v e d at kiler er innleiret i materialene for hvert av legemene ved deres skilleflate, der ett av legemene er et rør, med kilene dimensjonert slik at de ikke stikker inn i rørets overflate mer enn det tillatte overflateavbrudd for klassifisering av røret, og der størrelsen og antallet av kiler pr. flateenhet multiplisert med strekkfastheten for materialet i røret er mindre enn den kraft pr. flateenhet som ut-øves av drivmiddelkretsene.