NO850258L - Dreiekobling med flere kanaler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår, en dreiekobling for flytende produksjonssystemer.

Den stadige utbredelse av flytende produksjonssystemer har medført at det er frembragt flere fremgangsmåter for et-punkts fortøyning, for å koble et stasjonært stigerør for produksjon til et overflatefartøy. Disse systemer krever dreiekoblinger, og den foreliggende oppfinnelse angår slike koblinger, men er ikke nødvendigvis begrenset til disse. Dreiekoblingene er nødvendige fordi stigerøret står i en bestemt stilling, mens fartøyet kan dreie fritt etter vind og strømmer. Dreiekoblingen i henhold til oppfinnelsen kan benyttes sammen med den innretning som er beskrevet i Canadisk patentansøkning side 21909, som beskriver en innretning og en fremgangsmåte for å forbinde undervanns produksjonsutstyr med en flytende konstruksjon.

De eksisterende dreiekoblinger som benytter konvensjonell tetningsteknologi har liten pålitelighet og kan bare benyttes for lave trykk. Tetningene bryter hurtig sammen på grunn av den store slitasje som bevirkes av forurensningene i det produserte fluid og virkningene av utstabile dimensjoner.

Ved høye trykk, 700 kp/cm 2 og høyere, er deformasjoner et hovedproblem. Spor som holder tetningene må holdes når inntil tetteflaten for å opprettholde tilstrekkelig tetning.

Den foreliggende oppfinnelse angår en dreiekobling som mulig-gjør justering i avhengighet av deformasjoner. I en dreie? kobling i henhold til oppfinnelsen rengjøres tetteflatene kontinuerlig av et smørende fluid. Dette øker brukstidene til tetningene i betydelig grad og øker påliteligheten til hele koblingen. Ved at tetteflatene beskyttes mot slipende forurensninger i systemet for oljeproduksjon, kan hovedprin-sippet ved oppfinnelsen benyttes på mange andre industrielle områder„enn det som er beskrevet i denne ansøkning.

Et annet problem som oppstår i kjente konstruksjoner er også minsket, ved at den type tetninger som benyttes i koblingen i henhold til oppfinnelsen kan aktiveres ved hjelp av trykk. Tettefriksjonen øker således når trykket økes. Det problem som dette medfører er at det trengs et høyt dreiemoment for å bevirke dreining. Det trykksystem som kreves for å akti? vere ringer for klaringsjustering kan benyttes for å danne mindre trykkforskjeller i de indre kanaler i dreiekoblingen. Dette medfører en betydelig minskning av spenningen i pro-r duksjons-stigerøret.

Bruken av den foreliggende oppfinnelse muliggjør at flytende produksjonssytemer kan anvendes ved høye trykk, hvilket tidligere ikke har vært mulig ved produksjon ved hjelp av ett-punkts- fortøyning.

I henhold til et vidtgående aspekt angår oppfinnelsen en dreiekobling beregnet for høye trykk, for gjennomstrømning av gass eller væske mens det skjer dreining mellom en stasjonær innløpsåpning og en roterende utløpsåpning, idet koblingen omfatter en stasjonær, midtre spindel innrettet til å festes til et stigerør, idet det er i det minste en boring i spindelen. Et roterbart element for utløp av fluid er montert på spindelen, og omfatter en ringformet kanal som kommuniserer med:boringen i spindelen samt en utløps-åpning som kommuniserer med kanalen. Et par ringer for klaringsjustering er montert på innsiden av elementet,

den ene over og den annen under den ringformede kanal, parallelt med denne. Hver ring har i det minste et ringformet spor med en dynamisk tetning og en o-ring, idet inner-diameteren til ringen og den dynamiske tetning ligger tettende mot en flate på spindelen. Dette arrangement er slik at det er ulik trykkfordeling mellom ytterflaten og innerflaten til ringen, slik at en eventuell deformasjon av ringen vil bevirke at innterflaten av ringen opprettholder kontakt med flaten på spindelen.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av eksempler vist på de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser et stigerør som er utstyrt med en dreiekobling i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser i perspektiv en dreiekobling som benyttes i arrangementet vist i fig. 1.

Fig. 3 viser, sett i snitt, et utsnitt av en utførelses-

form av et tetningsarrangement i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 4 viser et snitt gjennom en dreiekobling i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 viser, på lignende måte som fig. 3, et annet tetningsarrangement . Fig. 1 viser en dreiekobling 10 dannet av stasjonære og roter-bare kom<p>onenter. En strekkanordning 12 for stigerøret omfatter et holder 14 for aksiallager, festet til en stige-rørkobling 16. Den øvre ende av dreiekoblingen omfatter stengeventiler 18 som kan betjenes ovenfra samt en rekke dreiekoblinger 20 for produksjonsledningen, anordnet over hverandre. Det inngår også et arrangement 22 av styreled?ninger. Fig. 2 viser to dreiekoblinger 20 anordnet på en midtre spindel 24 som er festet i forhold til stigerøret 16 (fig. 1). Spindelen har i det minste en midtre boring 26 som er i forbindelse med stigerøret. Hver boring 26 i spindelen er tilkoblet et roterbart element 28 for bortledning av fluid, montert for dreining på spindelen 24, omfattende en ringformet kanal 3 0 som kommuniserer med boringen 26 i spindelen og med en utløpsåpning 32.: Hvert element 28 omfatter to ringer 34, 36 for klaringsjustering samt indre kanaler for trykkregulerende fluid. Som vist i fig. 2 er ringen 34 montert over og ringen 36 montert under den ringformede kanal 30, parallelt med denne.

En utførelsesform av en slik ring er vist i fig. 3. Et

fluid PF under trykk omgir ringen 34 på trykksiden til den dynamiske tetning 38 og den tilhørende O-rring på trykksiden av en statisk tetning 42. Det forutsettes i denne be-skrivelse at nedstrømssiden av begge tetningene dreneres eller holdes på et meget lavere trykk enn strømmen av det produserte material. På grunn av den ulike trykkfordeling mellom yttersiden og innersiden av ringen 34 vil en resul-terende deformasjon bevirke at innsiden 34 av ringen 34 opprettholder kontakt med flaten på spindelen 24. På denne måte opprettholdes tetning, og det hindres svinkt på grunn av ekstrudering eller manglende understøttelse på grunn av for stor klaring. Det kan benyttes forskjellige utform-ninger av ringen 34 i kombinasjon med forskjellige materialer, for tilpasning til trykket. dessuten kan lagerelementer 46 inngår dersom deønskede egenskaper ikke oppnås med selve materialet i ringen.

Fig. 4 viser flere elementer 20 for bortledning av fluid montert på spindelen 24, idet kanalene 30 kommuniserer med utløpsåpningene 32. Ringene for klartingsjustering er utstyrt med to dynamiske tetninger 48, og i dette arrangement der dreiekoblingen har tre strømningsbaner benyttes delvis trykkutligning. Smøreolje tilføres mellom tetningene gennom kanaler 50 (fig. 5), under et trykk som er lavere enn trykket i fluidet som produseres. Andre kanaler 52 holdes under et trykk som er litt lavere enn trykket i kanalene 50.

To prinsippielle fordeler oppnås med dette arrangement.

For det første vil det oppnås minsket friksjon fordi det opprettholdes en forholdsvis liten trykkforskjell over de midtre tetninger, fordi tetningene aktiveres ved trykk,

vil dette være en økende fordel ved økende antall sek-sjoner. For det annet kan tetninger med trykk somairer

lavere enn trykket i det produserte fluid benyttes fordi trykkfallet forbi hver tetning kan holdes innen gitter toleranser. Som vist i fig. 4, inneholder de to ringer 35 for klaringsjustering ved de ytre ender av dreiekob-

lingen tre dynamiske tetninger 48, og viser at det er plass for å inneholde det produserte fluid og ytterligere trykktrinn (om nødvendig), for å minste trykkforskjellen pr. tetning. Trykket PA benyttes enten som et ekstra trykktrinn eller sammen med trykket PB.

Tetningsarrangementet i fig. 4 er vist i en foretrukket utførelsesform i fig.5. I dette tilfellet benyttes en statisk tetning i tillegg til ringen for klatringsjustering.

I arrangementet i fig. 5 tilføres ren smøreolje gjennom kanaler 52 under et trykk som er høyere enn trykket i produktet. Kanalene 50 tilføres også ren olje under et trykk som er lavere enn i kanalene 52 men litt høyere enn trykket i produktet. Dette arrangement bevirker, på grunn av den overfor beskrevne trykkforskjell en kontrollert deformasjon av ringen 34. Fordelen med dette arrangement i forhold til det som er vist i fig. 4 skyldes lekkasje-retningen. I arrangementet i fig. 5 skjer lekkasjen fra høytrykksiden til lavtrykksiden ved at rent fluid beveger seg forbi tetningen. Dette medfører at tetteflatene rengjøres for forurensninger fra det produserte fluid, og muliggjør øket brukstid. Volumet av fluid som går tapt i strømmen av produsert material vil ikke være stort. Det oppnås god økonomi ved et slikt system, som er noe mere komplisert enn kovensjonelle systemer, fodi det oppnås øket pålitelighet og nye anvendelser, muliggjort ved den foreliggende oppfinnelse. Systemet for trykkutligning og smøring kan tilpasses slik at det muliggjøres utskifting mens systemet er i bruk. Pumper med liten kapasitet samt utstyr for overvåking av lekkasje sikrer pålitelig drift og kontinuerlig indikasjon av til-standen til utstyret.

Det trengs ingen særskilt utformning av tetningene i den foreliggende oppfinnelse, idet eksisterende tetninger av forskjellige typer kan benyttes.

Det vil forstås at den foreliggende oppfinnelse mefører en trykkaktivert ring for klaringsjustering, samt et system for trykk-fompensering som hindrer at forurenset fluid kan komme til de kritiske tetningsområder. Oppfinnelsen tnedfører også minsket indre friksjon og således minsket dreiemoment.

Oppfinnelsen er ovenfor beskrevet i forbindelse med en bestemt anvendelse, men det vil forstås at oppfinnelsen kan benyttes på andre områder der abbrasive eller korrosive fluider under trykk skal ledes gjennom en dreiekobling.

Claims (3)

1. Dreiekobling for høye trykk, for å lede en gass eller en væske gjennom koblingen mens det skjer dreining mellom en stasjonær innløpsåpning og en roterbar utløpsåpning, omfattende en stasjonær, midtre spindel innrettet til å festes til et stigerør, idet spindelen har i det minste en boring, samt et dreibart element for bortledning av fluid, montert på spindelen, omfattende en ringformet kanal som kommuniserer med boringen i spindelen og en utløpsåpning som kommuniserer med kanalen, karakterisert ved at et par ringer for kla-rings justering er montert på innsiden av element for bortledning av fluid, en over og en under den ringformede kanal, parallelt med denne, idet hver ring har i det minste et ringformet spor med en dynamisk tetning og en O-ring, idet innsiden av ringen og den dynamiske tetning ligger tettende mot en flate på spindelen, og at det er ulik trykkfordeling mellom utsiden og innsiden av ringen, slik at en eventuell deformasjon av ringen vil bevirke at innsiden av ringen opprettholder kontakt med flaten på spindelen.

2. Kobling som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste to dynamiske tetninger er anordnet på ringen, og at kanaler i spindelen er anordnet for å tilføre smøreolje mellom flatene på spindelen og ringen samt mellom de dynamiske tetninger.

3. Kobling som angitt i krav 2, karakterisert ved at det er anordnet kanaler i elementet for bortledning av fluid, for tilførsel av smøre-olje under et trykk som er høyere enn trykket i det produserte material, til utsiden av ringen.