JPH063275B2

JPH063275B2 - 流路用スイベル継手装置

Info

Publication number: JPH063275B2
Application number: JP62144860A
Authority: JP
Inventors: 進石橋; 一彦山下; 哲幸広江; 実秋宝田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; SEKIYU SHIGEN KAIHATSU KK
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS63308291A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、一点係留装置に用いて好適の流路用スイベル
継手装置に関し、特にそのシール機構の改善をはかった
流路用スイベル継手装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、浮遊式石油生産設備等の用いられる一点係留装
置の流路部分には、流路用スイベル継手装置がそなえら
れている。

なお、浮遊式石油生産設備とは、海底油田あるいはガス
油田の近傍の海面上において、海底下から採取される原
油あるいは天然ガスの処理して貯蔵および出荷を行なう
設備であり、海上に係留された貯蔵設備をそなえてい
る。この貯蔵設備には、原油や天然ガスの処理装置が搭
載されている。

そして、海底面の複数の抗口装置から海面の貯蔵設備上
に搭載されている処理装置へは、高温かつ高圧の原油あ
るいは天然ガスが送られる。また、処理装置から抗口装
置へはサービスまたはインジェクション用の高圧流体が
送られる。

このため、抗口装置と処理装置との間には、これらの流
体のための流路が形成されている。

一方、海面上の貯蔵設備は一点係留装置によって係留さ
れているため、波，風および潮流によって一点係留装置
を中心にして振れまわることがある。このため、回転中
心部には、流路用のスイベル継手装置が必要とされてい
る。

第８，９図は、従来の流路用スイベル継手装置を示すも
ので、図示するように、流路用スイベル継手装置は、内
筒部材０３と外筒部材０２とから構成された環状チャン
バ０１が単数または上下に複数連結されて構成されてい
る。

そして、内筒部材０３と外筒部材０２とは、相互に摺動
しうるようになっていて、この摺動部分に環状流路０４
が形成されている。また、環状流路０４には、入口流路
０７と出口流路０８とがそれぞれ連結されている。さら
に、環状流路０４内を流通する高温，高圧の流体が摺動
部分から漏れないように外筒部材０２には、シール０５
が装着されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述のような従来の流路用スイベル継手装置
では、次のような問題点がある。

(1)単体としてのシール０５のみでは、直接潤滑性のな
い高温で高圧のガスや原油についてはシールを行ないに
くく、信頼性および耐久性に欠ける。

(2)流路を流れるガス、および原油が大気に漏れないよ
うに、シール機能を十分に高める必要がある。

(3)メインシールより漏れがあった場合，応急的に密封
作用を行なうエマージェンシーシールを設ける必要があ
る。

本発明は、上述のような問題点の解決をはかろうとする
のもで、油圧式メインシールと油圧式エマージェンシー
シールとをそなえるとともに、これらの油圧式シールへ
作動油を供給する油圧源の信頼性を高めるようにして、
シール機能の向上をはかれるようにした、流路用スイベ
ル継手装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の流路用スイベル継手装置は、相対的
に回転摺動しうるように同軸的に設けられた内筒部材お
よび外筒部材と、これらの内筒部材と外筒部材との摺動
部に形成された環状流路と、同環状流路にそれぞれ接続
された入口流路および出口流路と、上記環状流路からの
流体の漏洩を防止すべく上記摺動部の２段径摺動部分に
設けられたシール機構とをそなえるとともに、同シール
機構において、上記２段径摺動部分に着脱可能に介挿さ
れた２段径のスリーブと、同スリーブの外周面に密封係
合するように上記外筒部材の内周面に装着された油圧式
メインシールと、上記スリーブの平面部に向かって移動
しうるように上記外筒部材に装着された油圧式エマージ
ェンシーシールとをそなえ、上記の油圧式メインシール
と油圧式エマージェンシーシールとに作動油を供給しう
る油圧シリンダ型バランスタンクが設けられて、同油圧
シリンダ型バランスタンク内のピストンで仕切られた２
つの油圧室の一方と上記環状流路とを接続する導管と、
上記２つの油圧室の他方と上記油圧室メインシールとを
接続する給油管と、同給油管から分岐してエマージェン
シーバルブを介し上記油圧式エマージェンシーシールに
接続された分岐給油管と、上記油圧シリンダ型バランス
タンク内のピストンを上記他方の油圧室へ向けて加勢す
る加勢手段とが設けられるとともに、高圧油ポンプから
パージバルブを介し上記導管に接続されたパージライン
が設けられとことを特徴としている。

〔作用〕

上述の本発明の流路用スイベル継手装置では、外筒部材
に装着されたメインシールとエマージェンシーシールと
に、内筒部材側のスリーブを対向させてシール機構が形
成されて、常時は上記メインシールが、環状流路内の流
体をシールし、同メインシールが、損傷した場合等の緊
急時には、上エマージェンシーシールが上記スリーブの
平面部に押圧されて上記流体をシールする。

そして、上記の油圧式メインシールおよび油圧式エマー
ジェンシーシールに供給される作動油の油圧源としての
油圧シリンダ型バランスタンクは、その内部のピストン
で仕切られた油圧室の一方に上記環状流路から導管を通
じて流体圧を受けるとともに、上記ピストンに連結され
た加勢手段をそなえているので、上記作動油の油圧は常
時適切に高められる。

また、上記導管に詰まりを生じた場合は、同導管に接続
されたパージラインを介して、高圧油を送ることによ
り、上記詰まりを解除して、作動油の供給機能を回復さ
せる操作が行なわれる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての流路用スイ
ベル継手装置について説明すると、第１図はその右半部
を破断して示す側面図、第２図は第１図のII−II矢視断
面図、第３図はその単一エレメントの縦断面図、第４図
はそのシール部分を拡大して同シール部分の潤滑系と共
に示す部分縦断面図、第５図はそのエマージェンシーシ
ールを示す縦断面図、第６図は上記エマージェンシーシ
ールの作動状態を示す部分縦断面図、第７図は上記エマ
ージェンシーシールの作動概念を模式的に示す説明図で
ある。

第１〜７図に示すように、流路用スイベル継手装置Ａ
は、流路用スイベル継手としての単一エレメントＥが上
下に４段重ねられて構成されていて、係留装置本体１７
にボルト１０で取り付けられた基盤８に支持されてい
る。また、上端の単一エレメントＥには上蓋９がそなえ
られている。

単一エレメントＥは、内筒部材１，外筒部材２，シール
機構５およびシール押え１１から構成されている。

そして、内筒部材１は、係留装置本体１７側であるため
固定部分となっていて、外筒部材２は、係留装置側にそ
なえられた図示しないターンテーブルに接続されている
回転部分となっている。

また、内筒部材１内の空間には、流路用配管の他に抗口
装置制御用のケーブルや液圧用の配管がそなえられるよ
うになっている。

内筒部材１は、外筒部材２内に同軸的にそなえられてい
て、内筒部材１の外周と外筒部材２の内周との間には摺
動部が形成されている。そして、この摺動部には、環状
流路３が形成されている。

また、内筒部材１内の空間には、流路用配管15aがそな
えられていて、配管15a内に入口流路15が形成されてい
る。さらに、外筒部材２外にも、流路用配管16aがそな
えられていて、配管16a内に出口流路１６が形成されて
いる。

そして、各流路用配管15a，16aはそれぞれ入口流路用接
続部材６，出口流路用接続部材７によって環状流路３に
接続されている。

また、摺動部の環状流路３の上下には、環状流路３内の
流体をシールするシール機構５がそなえられている。

このようにしてなる各単一エレメントＥは、環状の軸受
４を介装して上下に積み重ねられていて、各単一エレメ
ントＥの各内筒部材１，１の相互をボルト１４で固着さ
れながら連結されている。

なお、環状の軸受４は、外周側に上下２つの環状傾斜面
4a，4bをもっていて、上側の環状傾斜面4aがその上方の
単一エレメントＥの外筒部材の一部としてのシール押え
１１を支持している。

また、上下に近接する各単一エレメントＥの外筒部材２
側は、そのそれぞれのシール押え１１，１１がピン１３
で相互に連結されていて、一体となって回転できるよう
になっている。

そして、このように構成される流路用スイベル継手装置
Ａの各単一エレメントＥにおけるシール機構５は、次の
ように構成されている。

内筒部材１側と外筒部材２側との摺動部は、小径円筒面
Ｄ₁と各円筒面Ｄ₂と各円筒面Ｄ₁，Ｄ₂を相互に結ぶ環状
平面Ｄ₃とで構成され２段径摺動部分Ｄをもっている。

そして、この摺動部の内側摺動面は、スリーブ１８の外
周面によって形成されていて、このスリーブ１８は、上
記摺動面に沿う外形をそなえた所定厚さで軽量の２段径
円筒部材である。

また、摺動部の外側摺動面は、シールケース24の内周面
によって形成されていて、このシールケース２４は、筒
状部と環状平面部とから構成された部材で、外筒部材２
とシール押え１１とに形成された環状の凹所に収納され
る。

なお、上記凹所の内周面とシールケース２４の外周面と
の間には、隙間Ｓをもつような空間部が形成されてい
る。

シールケース２４の大径円筒面Ｄ₂に沿う摺動面には、
上下に３つの環状凹所にそれぞれ収容された油圧式メイ
ンシールとしてのリップ型シール２０，２１および油圧
式ダミーシールとしてのリップ型シール１９からラジア
ルシール面を覆うようにそなえられている。なお、これ
らのリップ型シールはゴム等の弾性体からなっている。

また、シールケース２４の環状平面Ｄ₃に沿う摺動面に
も、第５図に示すように、環状凹所５０が形成されてい
て、同凹所５０の内部には環状の油圧式エマージェンシ
ーシール２３が、上下方向に移動可能にそなえられてい
る。

さらに、第４図に示すように、シールケース２４の小径
円筒面Ｄ₁に沿う摺動面にも、環状凹所に収容されたバ
ックアップシールとしてのリップ型シール２２がそなえ
られている。

エマージェンシーシール２３は、第５図に示すように、
シール本体の外周面と内周面とにそれぞれ形成された環
状凹所内にＯリング４８，４９がそなえられている。ま
た、エマージェンシーシール２３の本体下面にも円環状
カギ溝５２が形成されていて、同カギ溝５２内にもＯリ
ング５３がそなえられている。カギ溝５２は、スリーブ
１８の平面部に向かって開口した間口よりも内部の広い
形状となっているので、Ｏリング５３の脱落を防止しな
がら、同Ｏリング５３を確実に保持する。

エマージェンシーシール２３の本体下面は、カギ溝５２
の高圧側縁部の下面５１aを、低圧側縁部の下面５１よ
りもΔhだけ高いレベルに設定されており、これによ
り、作動圧が負荷されると、第６図に示すごとく、Ｏリ
ング５３は、スリーブ１８の平面部に大きな力Ｆで圧接
されるようになっている。

上記の力Ｆは、Ｏリング４８，４９の押付け力Ｆ₁，Ｆ₂
の和よりも大きくなり、第７図に模式的に示すように、
エマージェンシーシール２３はスリーブ１８と一体であ
るかのように作用する。したがって、環状凹所５０の内
周面５４および外周面５５が新たに摺動面となって回転
作動しながら、漏洩してきた高圧流体を、Ｏリング４
８，４９によりシールするようになる。

なお、第４図に示すように、シールケース２４の下側の
端面にも、Ｏリング、１１１がそなえられていて、外筒
部材２の端面に圧接されるようになっている。

また、スリーブ１８の下側の端面にも、内筒部材１の端
面に圧接されるＯリング１１２が設けられている。

第４図に示すように、油圧式メインシールとしてのリッ
プ型シール２０，２１の油圧室３７へ供給管３８を通じ
作動油として高圧Ｐの潤滑油を送る油圧シリンダ型バラ
ンスタンク２７が設けられており、同タンク２７内のピ
ストン２９で仕切られた２つの油圧室の一方である上部
油圧室２８と環状油路３とを連通する導管３６が設けら
れている。

そして、前述の給油管３８は、油圧シリンダ型バランス
タンク２７の他方の油圧室である下部油圧室２８に連通
しており、同給油管３８にはバルブ３９が介装されてい
る。

また、給油管３８から分岐した分岐給油管４１が、エマ
ージェンシーシールバルブ３３を介し油圧式エマージェ
ンシーシール２３へ接続されている。

油圧シリンダ型バランスタンク２７のピストン２９に
は、同ピストン２９を下部油圧室２９へ向けて加勢する
加勢手段として、ピストン２９にロッド３０を介して連
結された加勢ピストン３５を有する流体圧式加勢シリン
ダ３４が設けられ、同加勢シリンダ３４には流体圧源４
０が接続されている。

このようにして、常時は、給油管３８を通じメインシー
ル油圧室３７へ送られる油圧Ｐが、バランスタンク２７
の上部油圧室２８へかかる環状流路３内の圧力Ｐと、加
勢シリンダ３４の流体圧Ｐ₁との和に等しくなってい
る。

そして、ロッド３０に設けられた突起３０_aがレベルス
イッチ３１の作動レバーに当接すると、制御ライン３２
を通じて送られる検出信号により、一方のバルブ３９が
閉じると共に、他方のバルブ３３が開かれるようになっ
ている。

すなわち、メインシールとしてのリップ型シール２０，
２１の故障により高圧油の漏洩を起こすと、油圧室３７
の油圧低下に伴い、バランスタンク２７の下部油圧室２
８の圧力が低下して、これによりピストン２９がストロ
ークl以上降下するのに伴い、突起３０_aを介してレベル
スイッチ３１が作動し、バルブ３９を閉じるとともにエ
マージェンシーシールバルブ３３を開く作用が行なわれ
る。

このようにして、油圧室３７への給油が停止し、エマー
ジェンシーシール２３への給油が行なわれて、エマージ
ェンシーシール２３が作動するようになる。

なお、漏洩油を排出しうるドレンライン２５が、ドレン
タンク２６に接続されている。

また、グリースポンプ４６からグリースライン４７を介
して、ダミーシール１９へグリースが送られるほか、適
宜の摺動個所へグリースが送られるようになっている。

本発明の装置では、さらに導管３６内のスラッジによる
詰まりを解除できるように、同導管３６に高圧油ポンプ
４２からバルブ４３を介してパージライン４４が接続さ
れており、これにより導管３６へ背圧を流し、導管３６
内のフラッシングを行なえるようになっている。

また高圧油ポンプ４２から、バルブ４５を介して、時々
バランスタンク２７内の潤滑油を補充できるようにもな
っている。

上述のごとく、本発明の流路用スイベル継手装置によれ
ば、油圧式のメインシールおよびエマージェンシーシー
ルへの作動油を供給する油圧源としての圧力バランスタ
ンクの機能が高められ、その信頼性の向上がもたらされ
るとともに、高いシール性能を確保しうる利点がある。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の流路用スイベル継手装置
によれば、次のような効果ないし利点が得られるように
なる。

(1)油圧式メインシールと油圧式エマージェンシーシー
ルとに作動油を供給しうる油圧シリンダ型バランスタン
クが設けられて、同タンク内の一方の油圧室と環状流路
とを連通する導管に、高圧油ポンプからパージバルブを
介しパージラインが接続されるので、各シールの油圧部
への作動油の供給が、常に十分な信頼性および耐久性を
もって行なわれうるようになり、これによりシール性能
が十分に確保されるようになる。

(2)上記バランスタンク内のピストンに加勢手段が設け
られることにより、油圧式シールへ供給される作動油の
圧力を、適切に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の一実施例としての流路用スイベル
継手装置をしめすもので、第１図はその右半部を破断し
て示す側面図、第２図は第１図のII−II矢視断面図、第
３図はその単一エレメントの縦断面図、第４図はそのシ
ール部分を拡大して同シール部分の潤滑系と共に示す部
分縦断面図、第５図はそのエマージェンシーシールを示
す縦断面図、第６図は上記エマージェンシーシールの作
動状態を示す部分縦断面図、第７図は上記エマージェン
シーシールの作動概念を模式的に示す説明図であり、第
８，９図は従来の流路用スイベル継手装置を示すもの
で、第８図は第９図のVIII−VIII矢視線に沿う縦断面
図、第９図は第８図のIX−IX矢視線に沿う水平断面図で
ある。１‥内筒部材、２‥外筒部材、３‥環状流路、４‥軸
受、4a，4b‥環状傾斜面、５‥シール機構、６‥入口流
路用接続部材、７‥出口流路用接続部材、８‥基盤、９
‥上蓋、１０‥ボルト、１１‥シール押え、１３‥ピ
ン、１４‥ボルト、１５‥入口流路、15a‥配管、１６
‥出口流路、16a‥配管、１７‥係留装置本体、１８‥
スリーブ、１９‥ダミーシールとしてのリップ型シー
ル、２０，２１‥油圧式メインシールとしてのリップ型
シール、２２‥バックアップシールとしてのリップ型シ
ール、２３‥油圧式エマージェンシーシール、２４‥シ
ールケース、２５‥ドレンライン、２６‥ドレンタン
ク、２７‥油圧シリンダ型バランスタンク、２８‥下部
油圧室、２８‥上部油圧室、２９‥ピストン、３０‥ロ
ッド、３０_a‥突起、３１‥レベルスイッチ、３２‥制
御ライン、３３‥エマージェンシーバルブ、３４‥流体
圧式加勢シリンダ、３５‥加勢ピストン、３６‥導管、
３７‥油圧室、３８‥給油管、３９‥バルブ、４０‥流
体圧源、４１‥分岐給油管、４２‥高圧ポンプ、４５‥
バルブ、４６‥グリースポンプ、４７‥グリースライ
ン、４８，４９‥Ｏリング、５０‥環状凹所、５１‥カ
ギ溝５２の低圧側縁部の下面、５１_a‥カギ溝５２の高
圧側縁部の下面、５２‥カギ溝、５３‥Ｏリング、５４
‥環状凹所５０の内周面、５５‥環状凹所５０の外周
面、１１１，１１２‥Ｏリング、Ａ‥継手装置、Ｄ‥２
段径摺動部分、Ｄ₁‥小径円筒面、Ｄ₂‥大径円筒面、Ｄ
₃‥環状平面、Ｅ‥単一エレメント、Ｓ‥隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者広江哲幸広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者宝田実秋広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号三菱重工業株式会社広島海洋機器工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対的に回転摺動しうるように同軸的に設
けられた内筒部材および外筒部材と、これらの内筒部材
と外筒部材との摺動部に形成された環状流路と、同環状
流路にそれぞれ接続された入口流路および出口流路と、
上記環状流路からの流体の漏洩を防止すべく上記摺動部
の２段径摺動部分に設けられたシール機構とをそなえる
とともに、同シール機構において、上記２段径摺動部分
に着脱可能に介挿された２段径のスリーブと、同スリー
ブの外周面に密封係合するように上記外筒部材の内周面
に装着された油圧式メインシールと、上記スリーブの平
面部に向かって移動しうるように上記外筒部材に装着さ
れた油圧式エマージェンシーシールとをそなえ、上記油
圧式メインシールと油圧式エマージェンシーシールとに
作動油を供給しうる油圧シリンダ型バランスタンクが設
けられて、同油圧シリンダ型バランスタンク内のピスト
ンで仕切られた２つの油圧室の一方と上記環状流路とを
接続する導管と、上記２つの油圧室の他方と上記油圧室
メインシールとを接続する給油管と、同給油管から分岐
してエマージェンシーバルブを介し上記油圧式エマージ
ェンシーシールに接続された分岐給油管と、上記油圧シ
リンダ型バランスタンク内のピストンを上記他方の油圧
室へ向けて加勢する加勢手段とが設けられるとともに、
高圧油ポンプからパージバルブを介し上記導管に接続さ
れたパージラインが設けられたことを特徴とする、流路
用スイベル継手装置。
【請求項２】上記油圧式エマージェンシーシールが、上
記スリーブの平面部に向かって開口した間口よりも内部
の広い円環状カギ溝を有して、同カギ溝内にシール用Ｏ
リングが装填された、特許請求の範囲第１項に記載の流
路用スイベル継手装置。
【請求項３】上記加勢手段が、上記油圧シリンダ型バラ
ンスタンク内のピストンにロッドを介して連結された加
勢ピストンを有する流体圧式加勢シリンダとして構成さ
れて、同加勢シリンダに、流体圧源が接続された、特許
請求の範囲第１項または第２項に記載の流路用スイベル
継手装置。