JPS63308291A - 流路用スイベル継手装置 - 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】 〔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に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を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、海底面の複数の坑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、処理装置から坑口装
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、抗日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０
１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−ジエ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
もので、油圧式メインシールと油圧式エマ−ジエンシー
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−ジ
エンシーシールとをそなえ、上記の油圧式メインシール
と油圧式工マージエ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
シーバルブヲ介し上記油圧式エマ−ジエンシーシールに
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−ジエンシーシールと
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、上記エマ−ジエ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−
ジエ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■−■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−ジエンシーシ
ールを示す縦断面図、第６図は上記エマ−ジエンシーシ
ールの作動状態を示す部分縦断面図、第７図は上記エマ
−ジエ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
ポル１−１０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て
回転部分となっている。

また、内筒部材ｌ内の空間には、流路用配管の他に抗日
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ｌ内の空間には、流路用配管１５８がそ
なえられていて、配管１５ａ内に入口流路Ｉ５が形成さ
れている。さらに、外筒部材２外にも、流路用配管１６
ａ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、１６ｇ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
４１．４　ｂをもっていて、上側の環状傾斜面４！がそ
の上方の単一ニレメン）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と大径円筒面Ｄ２と各円筒面り、、Ｄ。

相互を結ぶ環状平面Ｄ３とで構成され２段径摺動部分り
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がラジアル
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の環状平面り、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−ジエンシ
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
円筒面り、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−ジエンシーシール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
状凹部内にＯリング４８．４９がそなえられている。ま
た、エマ−ジエンシーシール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０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、０リング５３の脱落を防止しな
がら、同０リング５３を確実に保持する。

エマ−ジエンシーシール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Δｂ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、０リン
グ５３は、スリーブ１８の平面部に大きな力Ｆで圧接さ
れるようになる。

上記の力Ｆは、Ｏリング４８．４９の押付は力Ｆ１゜Ｆ
２の和よりも大きくなり、第７図に模式的に示スヨウに
、エマ−ジエンシーシール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、０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、０リング１１１がそなえられて、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へ給油管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とを連通ずる導管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
−ジエンシーバルブ３３を介し油圧式エマ−ジエンシー
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２８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４０
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Ｐ、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３０ａ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１以上降下するのに伴い、突起３０ａ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−ジエンシーバルブ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−
ジエンシーシール２３への給油が行なわれて、エマ−ジ
エンシーシール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ヘゲリースが送られるほか、適
宜の慴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に高圧ポンプ４
２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７ラツシングを行なえるようになっている。

また高圧ポンプ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−ジエンシーシー
ルへ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−ジエンシーシ
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
路とを連通ずる導管に、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■−■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−ジエンシーシールを示
す縦断面図、第６図は上記エマ−ジエンシーシールの作
動状態を示す部分縦断面図、第７図は上記エマ−ジエン
シーシールの作動概念を模式的に示す説明図あり、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■−■矢視線に沿う縦断面図、第９図
は第８図のｆｆ−Ｉ！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、４＊、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、ｌｌ
・・シール押え、１３・・ピン、１４・・ボルト、１５
・・入口流路、１５１・・配管、１６・・出口流路、１
６１・・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、２
０．２１・・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−ジエンシーシール、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、３０１・・突起、３１・・レベ
ルスイッチ、３２・・制御ライン、３３・・エマ−ジエ
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・・０リング、５０・・環状凹所、５１・・
カギ溝５２の低圧側縁部の下面、５１！・・カギ溝５２
の高圧側縁部の下面、５２・・カギ溝、５３・・０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・・０リング、Ａ・・継
手装置、Ｄ・・２段径摺動部分、ＤＩ・・小径円筒面、
Ｄ２・・大径円筒面、Ｄ、・・環状平面、Ｅ・・単一エ
レメント、Ｓ・・隙間。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 第１図 第５図 第６図 第７図 第　８　図 第　９　図 ＣＪ５　　　０２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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たことを特徴とする、流路用ス
   イベル継手装置。
2. （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。
3. （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。