JPS60157584A - 管を接合する方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は第１．第２の管状部材間の接合に関し、特に内
面溝を有する第１の管状部材と第１の管状部材に挿入可
能の直径の第２の管状部材とを水中で接合する方法と装
置とに関する〇 従来の技術 水中で２つの管状部材を接合する作業は極めて多く行な
われてとた。水中での接合に特に有利な方法として、外
部接続手段を有するボール接手と、内面前を有し接合さ
れる管外面に嵌合する内径をｔや 有するベル部材とを準備するものである。膨張スリーブ
を管端内に挿入して接手内に係合させる装置？設け、液
圧を膨張スリーブに作用して管端を膨張させてベル部材
の内面溝に圧入し、他の管に接続する手段を有する封鎖
接手を形成する。

この型式の既知の装置はオフショア・エンジニア誌の１
９８３年３月号に記載され、膨張スリーブ他の型式の接
手形成は米国特許４１８３５５５号に示され、ローラー
を横方向外方に押圧してピン端内で回転させてピン端を
膨張させてベル内面に接触させる。

発明の解決すべき・問題点 この既知の技法の大ぎな欠点は、管端が変形して溝内に
入った時に溝内に抑留された水を排出するためにベル部
材を通る排出孔を設ける必要のある点である。

既知の装置の他の欠点は、膨張スリーブが係合する間に
接手の圧力検査を行ない、不完全変形を完全なものとす
るために更に膨張圧力を加える必要があるかどうかを判
定する装置がない。

問題点を解決するだめの手段 本発明は水中で管を接合する新しい方法並びに装置を提
供する。本発明の方法は、成形□装置を解放可能にベル
に取付け、接合される管のピン端を該管内に成形装置を
係合させてベル内に挿入し、成形装置を加圧してビンを
変形してベルの内面溝に圧入し同時にベル外を囲む流体
に溝を開口させることなく溝内の圧力上昇を防ぎ、接手
を加圧してベル内面に対する管のピン端のシールを確認
する。本発明による装置は弾性スリーブを有するマンド
レルと、弾性スリーブ内に加圧液を供給する装置と、ベ
ルが弾性スリーブを囲みかつ管のピン端を挿入し得る半
径方向間隔としてマンドレルをベルに連結する装置と、
マンドレルの外方端で管内を封鎖する装置と、管とベル
との間の接手に加圧液を作用させて接手の一体性を確認
する装置とを備える。他の実施例によって管接手の別の
部分が夫々把持機能封鎖機能を有する。別の実施例によ
って、エポキシのマトリックス内の小球が抑留水の容積
補償装置となる。小球は海水の水深圧力より高い圧力及
び成形圧力より低い圧力で変形する設計とする。

作用 本発明による水中での管接合の方法並びに装置はベル内
をベルの内面溝まで延長する圧力抜きを設げずに気密の
接手を形成する。

本発明による接手の検査方法並びに装置は水中で形成さ
れた接手を変形装置係合間に検査し、所要に応じて更に
成形力を作用させることを可能にする。

本発明によるベル部材を損傷した水中輸送管の端部に接
合する方法と装置によって輸送管を容易に簡単に再接合
可能となる。

実施例 本発明の目的と利点とを明らかにするための例示とした
実施例並びに図面について説明する。

第１図に示す通り、本発明による成形及び検査装置は輸
送管Ｐのピン端にベルＢを取付けろ位置にある。この装
置は海底で使用し、輸送管Ｐを揺動型クランプＣで支持
する。クランプＣは支持装置Ｓに取付ける。揚上索りを
支持装置ＳのブラケットＥに接続し、索りは海面又は所
要の昇降制御装置まで延長する。本発明の方法は深海で
は遠隔制御で行ない、浅い海では潜水夫が行なうことが
できる。変形工具ＦとベルＢとは腕ＡＫよってトロリー
Ｔ上に支持し、トロリーＴは案内レールＲに取付けて輸
送管Ｐの軸線方向に動かす。マットＭを輸送−（ｆｐの
下側に置き、ジヤツキ付と脚Ｊによって′ｌｆＰの開放
端を海底から上げる。最初は支持装置Ｓと脚Ｊを下げて
、新しいベルＢを取付けるべき輸送管Ｐのピン端の両側
の位置とする。輸送管Ｐの両側にマツ）Ｍを置き、クラ
ンプＣを回転して輸送管Ｐに係合させ、輸送管Ｐをジヤ
ツキ付ぎ脚Ｊで上げる。輸送管Ｐの管端に損傷のある場
合は、図示しない所要の工具を下して案内レールＲに係
合させ、損傷端を切断する等の作業によって菅Ｐの端部
を修正し本発明成形工程を可能とする。管端の修正が完
了すれば工具を回収し、トロＩＪ　Ｔを下して第１図の
位置とする。

本発明変形工具Ｆの詳細を第２〜５図に示す。

工具Ｆは管状マンドレル１０を有１−る。マンドレル１
０に通り孔１２と、第２〜５図には示さない腕Ａを係合
させる大直径孔１４とを設け、孔１４内に所要の液圧管
１６，１８，２０．２２を延長させる。

マンドレル１０の外面２４に溝２６を形成し、溝２６内
に係合するセグメント２８をボルト３０によってリング
３２を面２４上の肩部３０に接触させて固定する。リン
グ３２の外面の外側シールリング３４はピストンスリー
ブ３６の内面に係合する。スリーブ３６は内方フランジ
３８からリング３２の外方に延長する。フランジ３８は
マンドレル１０の外面４０にシール係合する。フランジ
４２はマンドレル１０から外方に延長し、スリーブ３６
の内面４４にシール係合する。フランジ３８の両側に室
４６．４８が形成され、管１６．１８から室４６．４８
　に供給される加圧液に応答してピストンスリーブ３６
を動かす。スリーブ３６の内面に割リング５２によって
カムリング５０を固着する。カムリング５０はロックセ
グメント５４と共働してマンドレル］０とベルＢとの間
を接続解放する。ロックセグメント５４がベルＢとマン
ドレル１０のフランジ５６．５８に係合した時に上述の
接続となる。このコレット型コネクタはベアＩ／Ｂとマ
ンドレル１０との解放可能の遠隔制御接続となる。

弾性変形スリーブ組立体６０は弾性スリーブ６０αを有
し、スリーブ６０αは素子６０Ｂと端部リング６０Ｃ，
６０ｄとを有する。組立体６０はマンドレル１００面６
１を囲み、端部リング６０Ｃ、６０ｄはマンドレルに対
して所要のシールとし、弾性スリーブ６０αの内面に供
給された加圧液が液圧管２２から供給されてスリーブ６
０ｄと面６１との間に作用するようにする。端部リング
６ｏｃは止めねじ６２によってマンドレル１０の肩部６
１αに固着される。端部リング６０ｄはマンドレル１０
の肩部６１ｈに接触し、溝６８内のセグメント６６によ
って所定位置を保つ。セグメント６６はボルト６４によ
って端部リング６０ｄに固着する。

検査シール組立体７０をリング７４内を通るボルト７２
によってマンドレル１ｏの端部に固着する。リング７４
はスリーブ７６を有し、マンドレル１０の外面より外方
に離れ、端部リング６０ｄに向けて延長する。環状ピス
トン７８をスリーブ７６とマンドレル１０との間に係合
させ、ピストンは作動させた時に弾性スリーブ組立体６
ｏに向けて動いてシールリング８０を端部リング６０ｄ
と輸送管Ｐの内面との間に圧縮する。検査シール組立体
７０はリング８４を有し、リング８４は止めねじ８６に
よってピストン７８の端部に固着し、リング８４の外側
スリーブ８８にシールリング８８を取付ける。

ベルＢは内面の複数の溝９０，９２．９４を有し、各溝
は二重溝であって中間に短い内方に延長する中央リップ
９６を有する。各溝内に容積補償リング９８を係合させ
る。リング９８は第４図に示し、夫々割リングであり、
ガス充填中空金属管とし、溝内全周にはｙ延長する。管
の端部はシールされ、リングの寸法は係合する溝の容積
の大部分を占めるように定める。

変形工具Ｆはロックセグメント５４でベルＢを接続して
輸送管Ｐのピン端に挿入し、ピン端をベルＢの内面の肩
部１００に接触させる。この位置を第２α、２ｂ図だ示
す。変形工具Ｆがこの位置になった時に、加圧液を管２
２を経て弾性スリーブ６０αの内面に供給する。圧力が
高くなれば、スリーブ６０αは管Ｐのビン端内で膨張し
、ピン端は永久変形してベルＢの内面にシール接触する
。この位置を第３ａ、３ｂ図に示す。使用圧力を高くす
ると管Ｐのピン端は膨張して夫々の二重溝内に入り、リ
ップ９６に係合する。この膨張によって韓及び中央リッ
プ９６との係合を防ぐことになる。

本発明の構成によって、リング９８が十分につぶれて容
積変化を１１１（正し、溝９０．９２．９４内の圧力増
加を防ぐ。この容積補償によって、溝９０　、９２　。

（ ９４内をベルＢの外部に連通される必要がなく、完全な
封鎖が行なわれる。

第５図に示す通り、変形作業が完了した後に管２２内の
液圧を排出し、接手の検査を開始する〇加圧液を管１０
２を経てリング７４と環状ピストン７８との間のスペー
スに導入する。これによって、ピストン７８はスリーブ
組立体６０の方向に動き、シールリング８０をリング６
０ｄと管Ｐのピン端内面との間にシール係合させる。検
査シール組立体７０が第５図の位置となった時に、管２
０を経て検査圧力を供給して接手を検査する。フランジ
５６はシールリング５７によってフランジ５８にシール
係合してシール組立体６０をシールするため、漏洩即ち
圧力低下は成形された接手のベルＢと輸送管ピン端との
間の漏洩に基くものとなる。

ロックセグメント５４を解放して変形工具Ｆを取外した
接手を第６図に示し、ピン端は変形して溝９０，９２．
９４内に入ってリップ９６に接触している。補償リング
９８は変形して、ピン端が溝９０．９２．９４内に入る
変形に基く容積減少を補償する。・接手はベルＢを有し
、フランジ５６は遠隔操作のコレットコネクタ、例えば
工具Ｆを接続するコネクタによる接続が容易である。

第７図は他の実施例によるベルＢ′を示し、はｙ管状の
本体は一端のフランジ１１０と中央通り孔１１２とを有
する。中央孔１１２の肩部１１４にピン端Ｐ′が係合す
る。通り孔１１２の他端にテーバ部１１６を設けてピン
端の挿入を容易にする０テ一バ部１１６から内方に直線
部１１８、把持部１２ｏ１シ−ル部１２２、肩部１１４
、直線部１２４．フランジ１１０内の斜面部１２６があ
って、フランジ１１０内に隣接する管にシール接触する
ためのシールを係合させる。

把持部１２０は２個の溝１２１と中間のリブ１２３とを
有し、荷の両側に段付き面１２９，１３１　を形成する
。ピン端Ｐ′を把持部１２０内に変形すれば、把持部１
２０内に大きな圧力が生ずる。容積補償装置１３３を把
持部１２０内に取付け、圧力上昇を所定値以下とする。

シール部１２２は複数の溝１３０と、１ｔｉ３ｏの間の
リブ１３２とを有する０シ一ル部は溝１３０内に補償装
置１３４を有し、ビン端Ｐ′外面とシール部１２２内と
の間に変形間に抑留された水は容積補償装置を変形させ
、ピン端Ｐ′がリブ１３２とシール係合するのを妨害し
ない。この場合の好適な容積補償装置１３４　、１３４
としてはエポキシのマトリックス内の多数の子じめ選択
した中空小球がある。小球を選択して、接手を組立てる
水深での水圧以下ではつぶれることなく、接手成形間に
生ずる圧力より低い圧力でつぶれて所要の容積補償を行
なうようＫｊる。

第８図に示す通り、ピン端Ｐ′とベルＢ′との組立によ
って形Ｉｙ、すれた接手１３８は、ピン端Ｐ′の内面が
変形されてシール部」２２に入り、リブ１３２に密接し
、容積補償装置１３４の一部は図示の通りにつぶれて所
要の容積補償を行なう。把持部１２０内のピン端は変形
してリブ１２３及び段部１２９゜１３１に接触し、補償
装置１３３の一部はつぶれ、ピン端Ｐ′はベルＢ′内に
シールされると共に固着され、通常の接手分離力に抵抗
する０ 上述の小球は数社から市販されており、例えばエマージ
ンアンドカミンク社の商品名　上声フロートがある。こ
の小球の材料、寸法、強度とマトリックスの特性とによ
って所要の容積補償装置を定める。変形間に小球がつぶ
れてこのスペース内に抑留水が流入して圧力上昇を防ぎ
、ピン端がベルのシール部に変形して入るのを妨害しな
い。小球を鋳込む材料は変えることができ、容積補償の
所要結果を得られ、ピン端がベル内に変形して入り保持
とシールを行なうように定める。内部に泡を抑留した材
料のマトリックスも容積補償用に使用可能であるが、そ
の材料が再現可能であり、本発明の容積補償装置として
の所要特性に適合する必要がある。

発明の効果 本発明による管端とベルとの変形固着に際して容積補償
装置を使用することによって、抑留水の排除の必要がな
く、海中での接続が容易となる。

更に横歪装置によってｌ１ｌｌ′Ｉ圧試験済の接続とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明成形、咲査装置の管端に取付ける前の側
面図、第２α、ｚｂ図を連続して第２図は本発明装置を
管端に取付けた部分拡大断面図、第３α、３Ａ図を連続
して第３図はに２図の装置の弾性スリーブを加圧して管
の一部を変形させた断面図、第４図は第２α図の４−４
線に沿い容積補償リングを示す断面図、第５図は第３図
の成形後の検査装置の作動を示す部分断面図、第６図は
管接手が完成し成形装置を取外した部分断面図、第７１
凶はベルの他の実施例を示す部分断面図、第８図は第７
図のベルを使用した管接手の部分断面図である。 Ｐ・・・・　輸送管（第２の管状部材）Ｂ・・・・　ベ
ル（第１の管状部材） Ｃ・・・・　クランプ Ｆ・・・・　変形工具 Ｔ・・・・　トロリー Ａ・・・・腕 Ｊ・・・・　ジヤツキ付き脚 １０・・・・　マンドレル １６．１８，２０，２２，１０２・・・・　加圧液管３
６・・・・　ピストンスリーブ ５０・・・・　カムリング ５４・・・・　ロックセグメント ６０・・・・　変形スリーブ組立体 ６０ｃＬ・・・・　弾性スリーブ ７０・・・・　検査シール組立体 ７８・・・・　環状ピストン ８０・・・・　シールリング ９０．９２，９４，１２１，１３０・・・・溝９６・・
・・　リップ ９８　、１３３　、１３４・・・・　容積補償リング１
２３．１３２　・・・・　リ　フ゛ （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　第１の管状部材と第２の管状部材とを接合する装置
   であって、第１の管状部材の内径が大きく第２の管状部
   材を挿入可能であり、第１の管状部制が内面の溝と輸送
   管に接続する手段とを有するものにおいて、 遠隔操作によって第１の管状部材に接続解放可能の外部
   装置を有する管状マンドレルと・マンドレル上の両肩部
   間でマンドレルを囲み第２の管状部材内に押入し得る直
   径とした弾性スリーブと、 スリーブ内に加圧流体を導入して該スリーブが第２の管
   状部材内面に圧力を作用してそれを外方に変形さ、せる
   装置と、 第１の管状部材内の上記溝内の容積補償装置とを備える
   ことを特徴とする管を接合する装置。 ２、前記第２の管状部材が第１の管状部材の溝に圧入係
   合した後に両管状部材間の圧力検査を行なう装置を備え
   る特許請求の範囲第１項記載の管を接合する装置。 ３、前記第１の管状部材を接続フランジを有するベル部
   材とする特許請求の範囲第１項記載の管を接合する装置
   。 ４、内面溝と外部フランジとを有する第１の管状部材と
   第１の管状部材内に挿入可能の直径の第２の管状部材と
   を接合する方法であって、接合装置の弾性スリーブを挿
   入した第２の管状部材を第１の管状部材内に挿入し、 弾性スリーブ内に流体圧力を作用させて第２の管状部材
   を変形させて第１の管状部材の溝内に圧入して両管状部
   材間の封鎖した接手を形成させ、上記弾性スリーブが第
   ２の管状部材内にある間に第１．第２の管状部材間の接
   手を検査して気密であることを確認することを特徴とす
   る管を接合する方法。 ５、前記流体圧を作用させる前に第１の管状部材の溝内
   に容積補償装置を入れる過程を含む脣許請求の範囲第４
   項記載の管を接合する方法。 ６．内面溝と外部フランジとを有する第１の管状部材と
   第１の管状部材内に挿入可能の直径を有する第２の管状
   部材とを接合する方法であって、接合装置の弾性スリー
   ブを挿入した第２の管状部材を第１の管状部材内に挿入
   し、弾性スリーブ内に流体圧力を作用させて第２の管状
   部材を変形させて第１の管状部材の溝内に圧入して両部
   材間を封顧し、上記溝内を第１の管状部材を通って搬出
   することなく第１の管状部材の溝の容積変化を補償する
   ことを特徴とする管を接合する方法０７、　前記容積補
   償過程には、第２の管状部材を第ｌの管状部材内に挿入
   する過程の前に前記溝内に変形可能のガス充填管を入れ
   る過程を含む特許請求の範囲第６項記載の管を接合する
   方法。 ８６　第２の管状部材に接合すべき第１の管状部材であ
   って、第２の管状部材を挿入し得る内径を有する管状本
   体と、管状本体内の少なくとも１本の内面溝と、上記溝
   内に係合した容積補償装置とを備え、第２の管状部材を
   半径方向外方に変形して接手を形成する時に両部材間に
   抑留された流体が所定圧力値以下を保つことを特徴とす
   る管状部材。 ９、前記溝を有する端部とは反対側の管状本体の外方端
   を囲むフランジを備える特許請求の範囲第８項記載の管
   状部材。 １０、前記容積補償装置が、前記溝内に係合した変形可
   能のガス充填管を含む特許請求の範囲第８項記載の管状
   部材。 １１、前記管状本体が互に近接して離れた複数の内面溝
   を含み、各構内に容積補償装置を係合させる特許請求の
   範囲第８項記載の管状部材。 １２、前記容積補償装置が第１の管状部材内面溝内に係
   合した変形可能ガス充填管を含む特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 １３、前記容積補償装置が第１の管状部材内面溝内に係
   合したマトリックス内の変形可能小球を含む特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 １４、前記容積補償過程が、第２の管状部材を第１の管
   状部材に挿入する過程の前に前記溝内にマトリックス内
   の変形可能小球を係合させる過程を含む特許請求の範囲
   第６項記載の方法。