JPH0158397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパイプ接続継手に関し、とくに海底パ
イプ装置用のものに関するがこれに限定されるも
のではない。

従来の技術 海底及び地表の用途に対し非溶接式の恒久的パ
イプ接続継手の必要がしばしば生ずる。さらにと
くに海中の用途については隣接接続部分を分離す
ることができる入れ子式動作機能もパイプ接続継
手に要求される。

海底に設置される海中テンプレート又はマニホ
ールド系設備においては、海底フローラインがプ
ラツトフオーム又は陸上施設から布設される。深
海設備の場合には、操作の複雑性のため、ライン
をその最終位置まで引き、それを接続部で保持し
た後マニホールド又はテンプレート・パイプ装置
に対する最終接続を別操作として行うのが普通で
ある。この最終接続の実施には数種類の方法があ
るが、いずれの場合にもパイプ端末部を分離して
シール又はシール保持部材をその間に挿入した後
それらを引き合わせパイプ端末部を圧力クランプ
するのが普通である。

従つて、最終接続をするときにはパイプ端末の
間を離して広げるための手段が必要になる。この
目的のため入れ子式継手が過去において提案され
たが、それらは本質的利点を有するにも拘らず次
の２点において厳しい批判に曝された。第１に漏
れ防止に必要とされる弾性シール部材の長期使用
時の効力維持が保証されないこと、及び第２に継
手は一般に端末の圧力による分離を避けるため拘
束されるべきことである。

海中設備に関する技術の現状では、入れ子式継
手の問題点を避けるため、接続されるべき両パイ
プ端末の分離ができる用に適当に屈曲する可撓性
パイプスプール又はフレツクス・ループをマニホ
ールド・パイプ装置の構造に含めるのが一般的で
ある。

当業者には理解されるように、この方法ではパ
イプループに過大応力をかけずに所要屈曲をさせ
るため大形曲管を使用する必要がある。所要の効
果は船外（outboard）海底フローラインの変更
によつても実現可能であり、これによりテンプレ
ート及びマニホールド構造の寸法を小さくできる
が、最終接続をするためのフローラインの戻し変
更が成功するか否かは予測し難く、この操作の成
功は全く保証できない。

発明が解決しようとする問題点 従つて、本発明の目的は、従来の海中設備用入
れ子式継手の上記問題点を解決するため、入れ子
式パイプ接続継手として設計することができる海
中設備用金属シール付パイプ接続継手を提供する
にある。

問題点を解決するための手段 本発明によるパイプ接続継手は、継手からの漏
れに対するシールと所期の動作圧力条件下で内側
及び外側継手部材の軸方向相互分離阻止用の摩擦
ロツクとを与える締りばめを介して内側及び外側
継手部材を内外同軸的に入れ子式に嵌合させ、外
部接続が可能であり両継手部材の接触界面部に達
するダクトを一方の継手部材に設け、加圧流体の
導入による上記摩擦ロツクの解除及び両継手部材
の入れ子式相対運動の許容を可能とする。一方の
継手部材を他方の継手部材の内部に置いてなる締
りばめは、接触界面部における内側継手部材を拡
大しようとする内部作動圧力の増大により圧力利
用効果を奏し、その効果によりシール効率及び摩
擦ロツク効率の両者を高めることができる。

締りばめを与える接触界面部の両端にシール部
材を取付けてもよい。これらのシール部材は、上
記ダクトを介して導入される摩擦ロツク解除用液
圧を局限するものであり、それらをエラストマー
又は金属製のシール部材としてもよい。後者の場
合は、シール部材又はシール面を継手部材自体の
機械加工により形成してもよい。平面状シール面
である部分を除きこれらのシール部材は、締りば
めシールが作用する継手の正常動作時には付随的
なものになる。

好ましくは、外側継手部材に内側継手部材を受
入れるべき段付端ぐり部を設ける。

作 用 入れ子式伸張による接続操作及び入れ子式収縮
による分離操作を用いない継手においては、好ま
しくは端ぐり部の全長が締りばめを提供し、内側
継手部材の嵌合外周面を端ぐり部に対して相補的
なものとする。この場合、段付構造は継手の初期
組立てを容易にし、締りばめ形成前に内側及び外
側継手部材を部分的に結合させ、上記のシール部
材を好ましくは内側継手部材の内方端及び外側継
手部材の外方端にそれぞれ設ける。

継手の長さが入れ子式に可変である場合に、上
記ダクトを介して適当な流体圧が外部から印加さ
れた時には、外側継手部材における端ぐり部の外
方部分が、該端ぐり部の内方部分と摺動自在に嵌
合する縮径内方端スリーブ部を有する内側継手部
材に対する所要締りばめを与える様にしてもよ
い。これにより、両継手部材の透孔のうち継手が
完全に収縮したときに露出される部分を同一径と
し、継手が伸張した動作状態においてほぼ連続的
な透孔を与え、ピグ（pig）がピグの透孔に対す
る全動的シール接触を失うことなく継手を通過で
きるようにする。端ぐり部と上記スリーブ部との
間への固形物の進入を防止するため好ましくはワ
イパー兼保護シール・リングを取付け、さらに第
２のワイパー兼保護シール・リングを上記接触界
面部の内方端に配置してもよい。

実施例 以下、好ましい２実施例の軸方向断面を示す添
付図により本発明を詳細に説明する。

第１図の上半部は完全に収縮した状態のパイプ
継手を示し、同図下半部は完全に伸長した動作状
態のパイプ継手を示す。

第１図の継手は、入れ子式に内外に嵌合する外
側継手部材１及び内側継手部材２を有する。外側
継手部材１は、当該継手が用いられるパイプライ
ンと同径の透孔３を有し、内側継手部材２も同径
の透孔４を有する。外側継手部材１の段付端ぐり
部は、中径部５及び大径端部６を有する。外側継
手部材１のこの端ぐり部の中間部分に環状溝７が
設けられる。

内側継手部材２の外周には相補的段部が形成さ
れる。内側継手部材２の逃し溝８の内方に形成さ
れたシール部９は、外側継手部材端ぐり部の大径
端部６内に「締りばめ（interference fit）」嵌合
し、この締りばめが継目からの漏れ止めシール及
び両継手部材１，２の入れ子式相対運動防止用摩
擦ロツクの両者を提供する。とくに、それは内部
作動圧による継手の破裂を防止する。

締りばめを与える接触界面部１０の両端位置で
は、内外の継手部材１，２の間に弾性を有する内
側シール１１及び外側シール１２を設け、内側シ
ール１１を外側継手部材内１に食込ませ、外側シ
ール１２を内側継手部材２内へ食込ませる。内側
継手部材２の内方端スリーブ部１３は、外側継手
部材１の中径部５の中に摺動自在に嵌入する。こ
れにより、第１図の下側部分に示される様に透孔
の常時露出部分が殆ど連続的な透孔となり、薄い
スリーブ部１３が溝７を橋絡するので、ピグ等
（pigs）がそれらと両継手部材３及び４との間の
動的シール接触を失なうことなく通過することが
できる。

ワイパー兼保護シール１４を、外側継手部材１
の中径部５の外方端部とスリーブ部１３との間に
設ける。第１図の下半部に示される様に、このシ
ール１４を外側継手部材１に食い込ませ、完全結
合伸長時にシール１４をスリーブ部１３の内方端
即ち自由端の近くに置く。第２のワイパー兼保護
シール１５を上記シール１１の内方において外側
継手部材１に食い込ませ、接触界面部１０に対す
る第２の保護とする。

内側継手部材２内のダクト１６は、外部接続口
１７を有し、接触界面部１０における周面溝１９
と連通するボート１８まで達する。このダクト１
６に圧力流体を供給すれば、この圧力流体が接触
界面部１０において両継手部材１，２を分離し、
締りばめを解除することにより両継手部材１，２
相互間の入れ子式移動を可能にする。継手部材の
相互伸長の最大範囲、即ち行程を記号Ｓで示す。

上記パイプ接続継手は、海中テンプレート又は
マニホールド系の船内／船外シール接続に近い海
底パイプ装置に組み込まれる形式のものである。
設置時には、両継手部材１，２の一方がテンプレ
ート又はマニホールド・パイプ装置に溶接され、
その他方が対応接続フランジ又はハブに溶接され
る。船外側フローライン（flowline）を引き入れ
るときには、船内パイプ装置を引込める必要が生
ずることがある。船外ハブが下方に固定されてい
る場合には、接続工具を適正位置へ繰出し、船内
及び船外ハブの両者の位置決めをし、同時に液圧
ストローク用のプローブ受圧器（probereceiver）
に差込み接続する。図示されていないこの受圧器
は、継手液圧ストローク用外部接続口１７へ常時
接続しておいてもよい。

この継手は、潜水夫を要しない遠隔接続手段と
して深海用を主目的に設計されたが、浅海におい
て潜水夫による接続用に使つてもよい。

継手に対するストローク用に、適当な高圧をス
トローク・ボート１８に加え、その圧力によつて
両継手部材１，２を離し、両者間の入れ子式相互
自由運動を許容し、伸長位置に到らせる。パイプ
継手が一旦最終的に結合されると、パイプ継手の
圧力試験のため、ストローク・ボート１８を介し
て動作内圧に等しい圧力を加える。締りばめが弾
性ストロークシール即ち外側シール１２まで維持
されているので、パイプ継手圧力拘束試験はスト
ローク入口ポート溝即ち周面溝１９に接する面に
おいてなされる。さらに、外周溝２０が両継手部
材１，２の接触界面部１０に設けられる。これら
は、この領域における圧力流体の分布を助長し、
外部接続口１７への外部圧力印加による継手のロ
ツク開放動作時にアンチロツク溝として作用し均
圧を図る。

実設備においては、船内及び船外の両パイプ装
置をおそらく確実に固定するであろうことが理解
される。この場合には、両継手部材１，２間の締
りばめによつて生ずる摩擦ロツク抵抗は、パイプ
透孔と摺動接触界面直径との受圧面積の差に対処
するだけで足り、透孔の全受圧面積と内側パイプ
の差面積との和に対処する必要はない。

第１図の継手をテンプレート又はマニホールド
装置に取付けられるものとして説明したが、海底
フローラインの中間接続に対しても利点を有する
ことが理解される。この場合には、上記継手はパ
イプラインの全長を大規模な拡大パイプループの
使用なしで海底において遠隔接続する工法により
その全長を海底に布設することができる。

本発明の継手は簡単な構造であるにも拘らず、
かなりの融通性を有し、その最終的動作位置が相
当広い許容範囲内にある限り効果的に作用する。
圧力端末負荷（pressure end load）によるパイ
プの移動傾向は、フローライン接続のプリセツト
負荷を増大させるのみである。本技術分野におけ
る現在の通常のプラクテイスと比較するに、本発
明による継手は、本継手の少なくとも４倍の長さ
の直径を有する同等な360゜曲げ部と置換できるも
のである。

屈曲自在な覆い２１を取付け、接続行程中に外
側継手部材１へ進入する内側継手部材２の表面部
分を保護するが、この表面部分は覆い２１がなけ
れば露出される。これは、海底における一定期間
の運転後接続行程の支障となる表面部分への皮殻
付着を防止する。覆い２１の一端はクランプ・リ
ング２２により外側継手部材１の外周に固定さ
れ、その他端はクランプ・リング２３により内側
継手部材２の外周に固定される。

第２図の実施例は、基本的には第１図のものに
類似しているが、圧力下における入れ子式伸長の
可能性を省いた点において単純化されている。こ
の実施例における同等な基本的部品は第１図で使
用された参照番号に100を加えた参照番号で示さ
れる。外側継手部材１０１及び内側継手部材１０
２はそれぞれ当該継手が嵌合すべきパイプライン
の径に見合つた同一径の透孔１０３，１０４を有
する。図示の結合後の状態においては、内側継手
部材１０２の内方端が、外側継手部材１０１の中
径部１０５および大径端部１０６からなる段付端
ぐり部の内方端段部１３０に当接する。この場
合、第１図の環状溝７は省略されており、外側継
手部材１０１及び内側継手部材１０２は端ぐり部
の全長即ち中径部１０５及び大径端部１０６の両
者にわたつて締りばめされる。

従つて、接触界面部の両端に配置され締りばめ
を実現する内側シール１１１及び外側シール１１
２は比較的広く離れる。この場合、内側シール１
１１は内側継手部材１０２の内方端に取付けら
れ、外側シール１１２は外側継手部材１０１の外
方端に取付けられる。端ぐり部の中径部１０５と
大径端部１０６はほぼ等しい実効長さを有し、比
較的短い半径方向ダクト１１６と外部接続口１１
７が大径端部１０６の中央において外側継手部材
１０１に形成される。接触界面部においてダクト
１１６と連通する周面溝１１９はこの場合外側継
手部材１０１に形成される。さらに接触界面部に
おける外部からの圧力流体の分布を助長するため
間隔をおいて設けられる外周溝１２０が、端ぐり
大径端部１０６に数個及び内側継手部材１０２の
この場合締りばめされたスリーブ部１１３に数個
形成される。

この継手を組立てるには、内側シール１１１が
端ぐり中径部１０５へ進入するまで内側継手部材
１０２を外側継手部材１０１内へ部分的に差込
み、そのとき外側シール１１２をも内側継手部材
１０２と作動的に係合させる。ここで、外部接続
口１１７及びダクト１１６を介して外部から両継
手部材１０１，１０２の間に流体圧を導入する。
この流体圧は両シール１１１，１１２の間に局限
され、両継手部材の筒状係合部を半径方向に離す
ように押広げ、外側継手部材１０１を拡張し内側
継手部材１０２を収縮させる。これにより、両継
手部材１０１，１０２は第２図に示される正常動
作位置まで完全に押込まれて結合し、印加流体圧
の解除時に持続的金属シール継手が得られ、本発
明による締りばめ付複合筒状配置を用いた金属シ
ール及び摩擦ロツクが実現される。

一旦組立てられた継手は、継手部材の分離に要
する圧力より低い圧力即ち内部動作圧において外
部接続口１１７を介する圧力試験に供される。内
部動作圧が加えられると、内側継手部材１０２を
取り巻く外側継手部材１０１の筒状部におけるフ
ープ応力の増大の影響により加圧シール及び摩擦
ロツク効果が増進し、圧力利用シールが得られ
る。

その後、継手を分解する必要が生じたときには
外部接続口１１７を介して流体圧を加え両接続部
材１０１，１０２を半径方向に離し、両者を軸方
向に分離できる様にする。この接続継手は構造が
簡単化されたにも拘らず、接続及び分離作業の高
速性、継手に対す外部からの加圧試験の可能性、
寸法的に小さな輪郭などの一般的長所を有する。

上記実施例において、弾性を有する内側シール
１１又は１１１は状況に応じ省略してもよい。こ
の場合には、外部接続口１７又は１１７を介する
試験圧の印加は、当該継手がその圧力を「保持す
る」ことを条件に、両継手部材１，２間の締りば
めの完全性の確実な検証を与える。布設方法に適
合する場合には、第１実施例のダクト１６を第２
図の実施例のダクト１１６と同様に外側継手部材
１を貫く半径方向流路としてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はとくに海中施設に適する入れ子式伸縮
自在のパイプ接続継手の断面図、第２図は海中及
び水上施設に適する非伸縮形パイプ継手の断面図
である。 １，１０１……外側継手部材、２，１０２……
内側継手部材、３，４，１０３，１０４……透
孔、５，１０５……中径部、６，１０６……大径
端部、７……環状溝、８……逃し溝、９……シー
ル部、１０……接触界面部、１１，１１１……内
側シール、１２，１１２……外側シール、１３，
１１３……スリーブ部、１４，１５……保護シー
ル、１６，１１６……ダクト、１７，１１７……
外部接続口、１８……ボート、１９，１１９……
周面溝、２０，１２０……外周溝、２２，２３…
…クランプ・リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 継手からの漏れに対するシールと所期の動作
   圧力条件下で内側及び外側継手部材の軸方向相互
   分離阻止用の摩擦ロツクとを与える締りばめを介
   して内側及び外側継手部材を内外同軸的に入れ子
   式に嵌合させ、外部接続が可能であり両継手部材
   の接触界面部に達するダクトを一方の継手部材に
   設け、加圧流体の導入による上記摩擦ロツクの解
   除及び両継手部材の入れ子式相対運動の許容を可
   能としたことを特徴とするパイプ接続継手。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された継手にお
   いて、両継手部材の機械加工によりシール面が形
   成されることを特徴とするパイプ接続継手。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載され
   た継手において、両継手部材の締りばめを形成す
   る接触界面部の両端にシール部材を嵌合又は機械
   加工形成し、両シール部材により上記ダクトを介
   して印加される摩擦ロツク解除用流体圧を保持さ
   せることを特徴とするパイプ接続継手。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載された継手にお
   いて、上記シール部材が弾性シール部材又は上記
   継手部材から機械加工形成された金属シール部材
   であることを特徴とするパイプ接続継手。 ５ 特許請求の範囲第１−４項のいずれか一つの
   項に記載された継手において、上記ダクトが上記
   接触界面部の外周溝と連通し、該外周溝がダクト
   の形成されている継手部材の表面又は内側に形成
   されていることを特徴とするパイプ接続継手。 ６ 特許請求の範囲第１−５項のいずれか一つの
   項に記載された継手において、外側継手部材が段
   付端ぐり部を有することを特徴とするパイプ接続
   継手。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載された継手にお
   いて、上記段付端ぐり部のほぼ全長が上記締りば
   めを形成し、内側継手部材が相補嵌合的な外周面
   を有することを特徴とするパイプ接続継手。 ８ 特許請求の範囲第３項又は第７項に記載され
   た継手において、上記シール部材がそれぞれ内側
   継手部材の内方端及び外側継手部材の外方端に設
   けられることを特徴とするパイプ接続継手。 ９ 特許請求の範囲第７項又は第８項に記載され
   た継手において、上記ダクトが外側継手部材に形
   成されることを特徴とするパイプ接続継手。 １０ 特許請求の範囲第６項に記載された継手に
   おいて、上記ダクトを介して適当な流体圧が外部
   から印加された時に上記継手の長さが入れ子式に
   可変となり、外側継手部材の上記端ぐり部の外方
   端が内側継手部材との間に上記締りばめを形成
   し、内側継手部材が上記端ぐり部の内方部分と摺
   動自在に嵌合する縮径内方端スリーブ部を有する
   ことを特徴とするパイプ接続継手。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載された継手
   において、両継手部材の透孔のうち継手が完全に
   収縮したときに露出される部分が同一径を有し長
   期動作条件下においてほぼ連続的な透孔を形成す
   ることを特徴とするパイプ接続継手。 １２ 特許請求の範囲第１０項又は第１１項に記
   載された継手において、上記端ぐり部と内側継手
   部材の上記スリーブ部との間に固形物が進入する
   のを防止するためワイパー兼保護シールを取付け
   たことを特徴とするパイプ接続継手。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載された継手
   において、第２のワイパー兼保護シールを上記締
   りばめが形成される接触界面部の内方端に取付け
   ることを特徴とするパイプ接続継手。 １４ 特許請求の範囲第１０−１３項のいずれか
   一つの項に記載された継手において、上記ダクト
   が内側継手部材内に形成されることを特徴とする
   パイプ接続継手。 １５ 特許請求の範囲第１０−１４項のいずれか
   一つの項に記載された継手において、屈曲自在な
   覆いを両継手部材間に取付け、内側継手部材のう
   ち継手が伸長状態にあるときは外側継手部材の外
   にあるが継手が完全収縮状態にあるときは外側継
   手部材の中に受入れられる部分を上記覆いで囲む
   ことを特徴とするパイプ接続継手。 １６ 特許請求の範囲第１−１５項のいずれか一
   つの項に記載された継手において、両継手部材の
   上記締りばめを与える接触界面部に溝を設け、上
   記ダクトを介して導入される流体圧の上記接触界
   面部内における分布を助長することを特徴とする
   パイプ接続継手。