NO155257B - Kuleleddkobling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en kuleleddkobling for å forbinde to rørender, hvilken kobling omfatter

to koblingselementer som hvert er festet til én

ende av hver sin av nevnte rørender, idet ett av nevnte to koblingselementer ved sin andre ende har et radialt utvidet parti som har to konsentriske, sfæriske ytre flatepartier, hvor ett vender forover, dvs. bort fra førstnevnte ende av koblingselementet, og hvor det andre vender bakover, dvs. mot førstnevnte ende av koblingselementet ,

en krave som er anordnet rundt det radialt utvidede parti og som omfatter første og andre ringformede deler og midler for å holde de ringformede deler sammen, hvor den første ringformede del har et innvendig flateparti i kontakt med den forovervendende sfæriske ytre flate på det radialt utvidede parti, og hvor den andre ringformede del har et sfærisk innvendig overflateparti i sammenpassende kontakt med det bakovervendende sfæriske ytre flateparti på det radialt utvidede parti, hvor det andre av nevnte to koblingselementer ved sin andre ende har en holder for å oppta det radialt utvidede parti og kraven, idet kraven er slik at i det minste før den og det radialt utvidede parti opptas i holderen, er kraven fastholdt til og i stand til å dreie seg i forhold til det radialt utvidede parti.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en rørkobling for bruk under spesielle forhold, så som f.eks. undr vann, hvor det kan være vanskelig å innrette nøyaktig to rørlengder som skal forbindes med hverandre, ende mot ende. Under slike forhold er det nødvendig å holde kulen og holderen i koblingen skjøvet sammen med en meget betydelig forspenningskraft fordi det meget høye rørledningstrykk som kan foreligge, vil ha en tendens til å skyve kulen og holderen fra hverandre, hvilket lett kan føre til svikt i tetningen mellom disse deler.

I tidligere kjente kuleledd-rørkoblinger utøves forspen-ningskraften av kiler som angriper den bakre flate på kulen. På grunn av den relativt lille helning av de effektive flater på kilene i forhold til kulens bevegelsesretning, må det utøves en meget stor radialt innadrettet kraft på kilene for å gi en meget mindre kraft som virker på kulen og søker å skyve denne aksialt i nevnte retning. På den annen side vil det innvendige trykk i rørledningen, som søker å skyve kulen ut av holderen i motsatt aksial retning, bli forstørret av denne relativt lille helningsvinkel og således gi opphav til en meget stor kraft som søker å skyve kilene radialt utad. Resultatet er at den utvendige låse- eller sikringsring som skal holde kilene i kontakt med kulen, ekspanderes av det meget høye trykk, slik at kulen tillates å bevege seg ut av metallisk kontakt med holderen. Fig. 10 - 13 i NO-PS nr. 145 996 viser en modifisert konstruksjon hvor aksial kompresjon utøves på den ikke-sfæriske "kule", men denne konstruksjon har den meget betydelige praktiske ulempe at kilene er i punktkontakt, i beste fall linjekontakt, med den bakre flate på "kulen", slik at det, ved de meget høye trykk som denne form for utstyr utsettes for, vil oppstå meget høye overflatespenninger med derav følgende lokal flyting, innpresning og/eller rivning av flatene, noe som fører til lekkasje og svikt i koblingen.

DE-PS nr. 177 503 beskriver en konstruksjon hvor en aksialt glidende bevegelse er mulig, men hvor det i motsetning til foreliggende oppfinnelse ikke er noen aksial forspenning som gir den nødvendige metalliske tetningskontakt.

Formålet med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en kuleleddkobling av den innledningsvis nevnte type, hvor det karakteristiske er at den videre omfatter kompresjonsmidler innrettet til å utøve en kontinuerlig aksial forspenningskraft mot kravens andre del som søker å skyve kraven og holderen mot hverandre og forhindre relativ bevegelse mellom kraven og holderen.

I en slik kuleleddkobling utøves forspenningen aksialt på kraven som omgir kulen i kuleleddet slik at det blir meget god kontakt med kulen på hele dennes bakre flate. Den aksiale forspenningskraft blir således utøvet hovedsakelig jevnt på denne relativt store kontaktflate, med derav følgende sterkt redusert tendens til innpresninger eller andre permanente deformasjoner som ville kunnet føre til lekkasje og svikt i koblingen.

Den ringformede krave er dertil meget motstandsdyktig mot periferispenning som ville søke å ekspandere kraven og føre til utadrettet bevegelse av kulen i holderen og bevirke lekkasje ved opphør av den nødvendige metalliske tetningskontakt. Da kraven har form av to ringformede deler som holdes sammen, hvorav den ene del er i kontakt med den fremre flate på kulen og den andre del er i kontakt med den bakre flate på kulen, kan kraven lett monteres på kulen før denne innføres i holderen. Kraven vil være i stand til å dreie seg om kulen for derved å lette innføring av kulen og kraven i holderen selv når de to rørlengder som skal forbindes ikke befinner seg i nøyaktig innretting med hverandre.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen og for å vise hvorledes denne kan utføres, skal det henvises til de utførelseseksempler som er vist på de vedføyede tegninger, hvor:

Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en kuleleddrorkobling ifolge oppf innelsen; Fig. 2 viser et ,-3ni>-.t langs linjen I-l på fig. 1; Fig. 3 er en perspektivisk skisse av de to deler av en krave som benyttes i koblingen på fig. 1} Fig. 4 er et delvis gjennomskåret oppriss tilsvarende fig. 1, men som viser koblingen i delvis demontert tilstand; Fig. 5 er et delvis gjennomskåret oppriss av en andre kuleleddrorkobling ifolge oppfinnelsen; Fig. 6 viser forstorret en del av koblingen på fig. 5; Fig. 7 viser et snitt langs linjen III-III på fig. 8 av en tredje kuleleddrorkobling; Fig. 8 viser et snitt langs linjen II-II på fig. 7; Fig. 9 og .10 er skisser som illustrerer en fremgangsmåte for sammensetting av en kobling ifolge oppfinnelsen; Fig. 11 er en skisse av en rorledning som er blitt reparert ved bruk av en kobling ifolge oppfinnelsen; Fig. 12 og 13 er henholdsvis et sideriss og et oppriss av en avlands oljeproduksjonsplattform; Fig. 14 viser et sideriss av et undervanns bronnhode;

Fig. 15 er et sideriss av et avlands svingende tårnj

Fig. 16 viser et snitt gjennom et kuleledd benyttet i tårnet på fig. 13; Fig. 17 er en skisse som illustrerer en fremgangsmåte for installasjon av en undervanns rorledning.

Kuleleddrorkoblingen på fig. I til 4 omfatter en del 1 som har en gjennomgående boring, som sr forbundet i en ende med et forste ror 23, og som har et kuleformet, forstorret parti i sin andre ende med forover- og bakovervendende sfæriske cwer-flatepartier 2, henholdsvis 3. En krave omfattende to ringformede deler 4 og 5 befinner seg i kontakt rundt delen 1. Kraven omfatter et sfærisk, indre overflateparti dannet av innerflaten av dens del 4 som passer sammen med det forovervendende sfæriske overflateparti 2 på delen 3, og et sfærisk in-nerflateparti dannet av innerflaten av dens del 5 som passer sammen med det bakovervendende sfæriske overflateparti 3 av delen 1. De to ringformede deler 4 og 5 er sammenbundet av et antall skruer 6. Frontpartiet av den fremre del 4 av kraven har en ytterflate 7 av form som en avkortet kjegle, mens den bakre del 5 av kraven har en sylindrisk ytterflate. Det bakre parti av den fremre del 4 av kraven har en flate som er jevnt krummet i aksial retning, idet krumningen er tangensiell med overflaten av den bakre del 5 av kraven og går over i det avkortede kjegleparti av den fremre kravedel 4. To tetningsringer 9 laget av ettergivende, deformerbart materiale er anordnet i ringformede spor i innerflaten av kraven, slik at de er innskutt mellom den bakre flate 3 av det forstbrrede parti av delen 1 og den bakre del 5 av kraven.

En holder 10, som i den ene ende er forbundet med et andre ror 24, er forsynt med en flens 11 i den andre ende. Flensen 11 har et antall radiale boringer eller sylindere, hvori det er anordnet stempeldrevne kiledeler 12 som er tettet for hydraulisk påvirkning ved hjelp av tetninger 13 og 14. Gjengede plugger 15 lukker enden av sylinderne med tetningsskiver 16. Den radiale konfigurasjon av boringene og kiledelene 12 fremgår best av fig. 2. Ved sammensetning av kuleledd anordnes forst de to delene 4 og 5 av kraven rundt delen 1, og skruene 6 strammes slik at de sfæriske indre overflatepartier av kraven befinner seg i glidekontakt med de sfæriske overflatepartier 2 og 3 av delen 1. Dette sikrer at kraven fastholdes rundt delen 1, men at delen og kraven kan dreies i forhold til hverandre. Når koblingen benyttes for en undervanns rorledning, befinner kraven seg rundt delen 1, og delen 1 og holderen 10 festes til de respektive rorlengder som skal forbindes for rorlengdene neddykkes. Rorlengdene senkes så ned på bunnen, dvs. sjobunnen eller lignende, og deretter fores kraven og delen 1 inn i holderen 10.

Når kraven og delen 1 er fort helt inn i holderen 10, tilfores trykkfluid gjennom innlopet 17 for å bevege kiledelene 12 radialt innover. Under denne bevegelse vil kileflatene 19 av delene 12 komme i kontakt med kraven og tvinge den ytterligere inn i holderen 10. Etter at kraven og delen 1 er blitt skjovet inn i holderen 10 så langt som de kan gå, resulterer ytterligere radial innadgående bevegelse av delene 12 i at det utoves en forspenningskraft på kraven som motvirker en adskillende kraft, på grunn av trykk i det fluid som strommer i rorledningen, som sbker å skyve kraven og delen 1 ut av holderen 10.

Trykkfluid kan innfores gjennom innlopet 18 for å bevege kiledelene 12 til deres ytterposisjon, noe som tillater frigjoring av delen 1 og holderen 10. De avsmalnende kileflater 19 på kiledelene 12 og den tilsvarende skrådde bakre flate på kraven som kileflatene 19 ligger an mot, har en vinkel i forhold til delenes 12 bevegelsesretning på omtrent 5° for å gi et forhold mellom den distanse som kiledelene 12 beveger seg mens de er i inngrep med kraven og den distanse som kraven beveger seg som et resultat av kiledelenes bevegelse på omtrent 10:1. Generelt sett bor dette forhold fortrinnsvis være mindre enn 2:1, eller enda bedre, mindre enn 5:1.

Tetning mellom den ytre sylindriske overflate av den bakre del 5 av kraven og den indre overflate av flenspartiet av holderen 10 oppnås ved hjelp av to parallelle, ringformede tetninger 8 plassert i spor 21 dannet i innerflaten av holderen 10. Et spor 22c er dannet i innerflaten av delen 5 av kravf.i mellom de to tetninger 9, og et spor 22d er dannet i innerflaten av holderen 10 mellom de to tetninger 8. De to sporene er innbyrdes forbundet ved hjelp av et hull 22a og er forbundet med en trykkinnlopsport 20 ved hjelp av et hull 22b. Ved å tilfore trykk til porten 20 kan tetningseffekten av tetningene 8 og 9 proves.

Det avkortede kjegleflateparti 7 av den fremre del 4 av kraven passer sammen med en tilsvarende utformet innerflate av holderen 10. Ringtetninger 25 er anordnet i spor i de indre og ytre flater av delen 4 for å gi tetning mellom denne del og delen 1 og holderen 10.

Den vinkel med holderaksen, dvs. den retning i hvilken kraven skyves av kraften som utoves på denne av kiledelene 12, av det indre overflateparti av holderen 10 som passer sammen med det avkortede kjegleparti 7 av delen 4 av kraven, er tilstrekkelig liten til at kraften som det avkortede kjegleflateparti 7 skyves mot det sammenpassende overflateparti av holderen 10 kan reorienteres til å bli en radialt innadrettet kraft som virker på delen 4 av kraven med en forsterkning på omtrent 2,5 ganger, dvs. at dersom kraven skyves forover av kiledelen 12 med en kraft på omtrent 100 tonn, vil den resulterende radialt innad-rettede kraft på delen 4 av kraven være omtrent 250 tonn.

Den foroverrettede kraft som utoves av kiledelene 12 kan gjores tilstrekkelig store til å gi en metall-mot-metall-tetning ved de sammenpassende flater av kraven og holderen og mellom kraven og delen 1, dvs. slik at funksjonen av ringtetningene 25 og 9 kun tetter mulige ufullkommenheter såsom skrapemerker i de sammenpassende flater og ikke å fylle ut store gap mellom disse flatene, idet hovedtetningseffekten gis av kontakten metall-mot-metall. For å muliggjore dette gis alle sammenpassende flater en overflatejevnhet på 800 mikron eller bedre. Det kan være bedre å gi disse sammenpassende flater en jevnhet på 400 mikron, eller enda bedre, 200 mikron. Den fremadrettede kraft bor i alle tilfelle være minst rundt halvparten av den forven-tede aksiale adskillelseskraft som vil bli utovet av det fluid som strommer under trykk i rorledningen, hvilken adskillelses-kraf t soker å skyve delen 1 ut av holderen 10. Trykket av fluid i rorledningen vil også soke å utvide delen 1, kraven og holderen 10, og der er også en radial komponent av separasjons-kraften på grunn av kilevirkningen av den bakre sfæriske flate av delen. Kraven kan ha ringstrekk for å motvirke de radiale krefter, men for ytterligere å motvirke disse, og også for å motvirke holderens lo tendens til å ekspandere radialt, er flensen 11 slik dimensjonert at den har betydelig styrke og slik at det sylindriske bakre parti 5 av kraven passer trangt

inn i flensen 11.

På grunn av formen av det fremre parti 4 av kraven kan sammensetningen av kraven og delen 1, slik det fremgår av fig. 4, fores inn i holderen 10 selv når aksen av delen og/eller aksen av kraven ikke er innrettet med aksen av holderen. Aksen av delen 1 kan f.eks. være 10° ut av innretning med aksen av holderen, og kraven kan da være maksimalt omtrent 20° ut av innretning med holderens akse.

De to deler 4 og 5 av kraven er relativt plassert i et plan perpendikulært på kraveaksen av en ringformet, bakoverragende forlengelse 4a av delen 4, hvilken forlengelse omslutter med overgangspasning det fremre parti 5a av delen 5 som en muffe, dvs. med en pasning et sted imellom en glidepasning og en press-pasning. Som et alternativ (ikke vist) til denne måte å loka-lisere relativt de to deler 4 og 5 kan i det minste to av skruene 6, som de to deler er innbyrdes forbundet med, ha overgangspasning i sine respektive boringer.

Storrelsen av den forannevnte aksiale komponent av adskillel-seskraften på grunn av trykket i rorledningen kan beregnes ved å multiplisere trykket av fluid i rorledningen og tverrsnitts-arealet som dette virker på for å gi den aksiale komponent. Dette areal er tilnærmet lik arealet som omsluttes av ytter-diameteren av tetningen 25 anordnet mellom overflatepartiet 7 av kraven og den sammenpassende flate av holderen 10. Eksempelvis kan komponenten ha en storrelse på rundt 1000 tonn i en 35 tommers oljerorledning ved et rortrykk på 140 kp/cm 2. Ad-skillelsestendensen mellom delen og holderen i aksial retning motvirkes av krefter som overfores gjennom kontaktpunkter eller -flater mellom delen 1 og den bakre del 5 av kraven, mellom den bakre del 5 og kiledelene 12 og mellom kiledelene 12 og flensen 11 av holderen 10. Koblingen er konstruert slik at disse kontaktflater, eller i det minste deres ytre deler som befinner seg nærmest kravens akse, holdes samlet slik at i den grad det er mulig vil kreftene som overfores gjennom dem helt og holdent være skjærkrefter, strekkrefter eller trykkrefter, dvs. slik at ingen av de kraftoverforende deler påvirkes av to motsatt rettede krefter som er adskilt i retning perpendikulært på den retning kreftene virker for å forårsake boyning. I utforelseseksemplet på fig. 1 oppnås dette ved at kraven har relativt liten veggtykkelse, dvs. at forskjellen mellom radiene av de indre og ytre overflater av kraven er relativt liten på grunn av det faktum at kontaktflaten mellom hver kiledel 12 og den bakre flate av kravedelen 5 i det minste ved sitt ytterpunkt i forhold til kraveaksen befinner seg i en avstand fra kraveaksen som ikke er storre, eller i det minste ikke særlig storre, enn radien av delen 1, dvs. halvparten av den maksimale tverr-dimensjon av delen 1. Det indre ytterpunkt av kontaktflaten mellom hver kiledel 12 og den del av flensen som befinner seg bak hver kiledel 12 er også i en avstand fra kraveaksen som ikke er særlig storre enn radien av delen 1. Alle disse kontaktpunkter befinner seg i en avstand fra kraveaksen som er mindre enn 20% storre enn radien av delen. Det er enda bedre dersom avstanden er mindre enn 10% storre enn radien av delen. Ved hjelp av de ovenfor beskrevne midler minimaliseres den aksiale defleksjon. Den aksiale separasjonskraft danner en radial komponent på grunn av kilevirkningen av den bakre sfæriske flate av delen, og mulige tendenser holderen har til å innta bjellefasong minimaliseres av ringstrekkspenninger i det bakre parti av kraven og den sterke flens 11.

Det vil ses at de to deler 4 og 5 av kraven har en åpning seg imellom når de settes sammen i delen 1. Når kraven og delen fores inn i holderen og kiledelene 12 beveges innover, forer denne åpning til at kraften som utoves av kiledelene presser de to deler av kraven sammen slik at delen 1 klemmes fast i kraven og det dannes en stivt sammenkoblet rorledning.

Rorkoblingen på fig. 5 og 6 er lik koblingen vist på fig. 1 til

4 med folgende unntagelser. Den fremre del 4 av kraven er redusert i lengde og har kun som funksjon å holde kraven mot delen 1 for delen og kraven fores inn i holderen lo. Delen 4 har en aksialt krummet frontflate for å lette innforing av kraven i holderen, men denne flate samvirker ikke med en tilsvarende indre flate i holderen. Istedenfor er holderen forsynt med en indre flate lOa som samvirker med det fremre sfæriske flateparti 2 av delen 1. En tetningsring lob er anordnet i et ringformet spor dannet i flaten loa for å gi tetning mellom delen og holderen.

Tetning mellom den bakre del 5 av kraven og holderen oppnås

ved hjelp av ringtetninger 8 plassert i spor i ytterflaten av delen 5 (istedenfor i innerflaten av holderen som i utforelseseksemplet på fig. 1 til 4). Tetningsprovesporet 22d er dannet i ytterflaten av kravedelen 5 mellom ringtetningene 8. Tetningene 14 er montert i spor dannet i kiledelene 12 istedenfor som på fig. 1 i spor dannet i veggene av boringene i flensen 11.

Kraven omfatter et hovedlegeme som består av de forbundne ringformede deler 4 og 5 og en ring 5b som er forbundet med bakparten av hovedlegemet ved hjelp av skruer 5c for å danne den bakre flate av kraven. Mellom ringen 5b og delen 5 av kraven er det innskutt pakningsstykker 5d som tillater justering av avstanden mellom delen 5 og ringen 5b og således justering av kravens totallengde. Selv når ingen pakningsdeler er til stede, er det likevel nyttig å la kraven være formet av et hovedlegeme og en ring såsom 5b fordi ringen lett kan fjernes fra hovedlegemet og bearbeides maskinelt til onsket aksial lengde for å gi kraven den foronskede lengde, idet slik maskinell behandling gjor det unodvendig å håndtere det dyrere og storre hovedlegemet eller den bakre ringformede del 5 av kraven for avdreining eller sliping ved endelig justering av totallengden.

De gjengede plugger 15 på fig. 1 til 4 er erstattet av flens-forsynte, ugjengede plugger 15a som hver er festet på plass av et flertall skruer 15d og tettet i forhold til innerflaten 15b av den respektive sylinder ved hjelp av en ringtetning 15c.

Ved skjoting av to avlands rorlengder 23 og 24 ved hjelp av en kobling ifolge fig. 5 og 6 blir som i det forste utforelses-eksempel delen 1 og holderen 10 som vist sveiset til rbrleng-dene 23 og 24, og kraven er anbrakt i anlegg rundt delen 1, idet de to deler av kraven har sammenstotende flater for å holde kraven i glidende kontakt med delen 1.

Rorlengdene senkes så ned på sjobunnen, og deretter beveges rorlengdene slik at kraven og delen fores inn i holderen 10, idet de to rorlengdene og holderen og kraven ikke behover å være aksialt innrettet for at dette skal kunne skje. Trykkfluid tilfores deretter innlopet 17 for å drive kiledelene 12 innover. Disse kiledelene bringes da til kontakt med kraven og skyver denne forover inn i holderen, slik at den festes inne i holderen. Delen blir klemt mellom den flate av holderen 10 som passer sammen med den fremre flate 2 på delen og innerflaten av kravedelen 5.

Deretter kan kiledelene 12 låses i stilling, f.eks. ved å fylle opp sylinderne i flensen 11 med flytende epoksy som så tillates å herde.

For å tillate sammensetning av skjoten kan den ytre krummede flate av kraven, den bakre flate av kraven som passer sammen med kiledelene (dvs. den bakre flate av delen 5 på fig. 1 eller ringen 5b på fig. 5 og 6) og de samvirkende flater av kiledelene 12 smores med molybdendisulfid-smoremiddel. Disse flater og flatene på kiledelene 12 som er i glidekontakt med det indre av boringene i flensen 11, kan under tilvirkning av leddet gis en fosfatoverflatefinish og så impregneres med molybdendisulfid.

Koblingene som er beskrevet hittil er beregnet for bruk i situa-sjoner hvor vanlige flenser ville være meget vanskelige eller umulig å forbinde med hverandre. Disse forhold eksisterer under installasjon og reparasjon av rbrledninger på store dyp hvor dykkere har begrenset sikt og kun er i stand til å utfore lettere arbeid eller på dyp hvor dykkere ikke kan operere slik at mindre undervannsbåter eller fjernstyrte manipulatorer må benyttes. De hydraulisk betjente kiledeler 12, som utgjor et fjernstyrt eller ikke-manuelt betjent middel for sammenfesting av koblingens deler, er spesielt egnet for slike vanskelige arbeidsomgivelser. Andre fjernstyrte eller ikke-manuelt betjente festemidler (ikke vist) kan benyttes, f.eks. skruebe-tjente kilemidler som betjenes fra et enkelt punkt, dvs. ved dreining av en enkelt skrue eller aksling. For mindre vanskelige arbeidsomgivelser kan forskjellige andre festemidler benyttes, f.eks. slike som inngår i utforelseseksemplet på fig. 7 og 8. Utforelseseksemplet på fig. 7 og 8 omfatter en del 161 lik delen 1 på fig. 1, dvs. den har en forstorret sfærisk ende med forovervendende og bakovervendende sfæriske overflatepartier. Den andre enden av delen 161 er forbundet med et forste ror 162, og en krave som omfatter to ringformede deler 163 og 164 er anbrakt rundt delen 161. De to ringformede deler er forbundet ved hjelp av et flertall skruer 165. Delen 161 med den påsatte kraven er blitt fort inn i en holder 168. Kraven i dette utfbrelseseksempel ligner kraven som inngår i utforelseseksemplet på fig. 1 til 4, bortsett fra at her er det ikke anordnet noen tetningsringer for å tilveiebringe tetning mellom bakparten 164 av kraven og holderen 168 og delen 161. I tillegg er bakparten 164 delvis segmentert slik det skal beskrives senere. Fire tetningsringer 166 er anordnet i ringformede spor i frontpartiet 163 av kraven, to i ytterflaten av delen 163 for å gi tetning mellom denne del og holderen og to i innerflaten av delen 163 for å gi tetning mellom delen 163 og delen 161. Disse tetninger kan trykkproves ved å tilfore trykk gjennom et hull 167 i holderen 168 og et innbyrdes forbindende hull 169 i kraven.

En ende av holderen 168 er festet til et andre ror 170, mens dens andre ende 168a har et flertall aksialt forlopende, gjengede boringer. I disse boringene er det skrudd inn et antall tapper 171. Kraven har en flens 172 i sin bakre ende, og denne flens er forsynt med hull som tappene 171 er fort igjennom. Muttere 17 3 er skrudd inn på de frie ender av tappene og truk-ket til mot flensen 172 for å gi den nodvendige aksiale forspenningskraft på kraven. Flensen 172 er festet til den bakre del 164 av kraven ved hjelp av skruer 174. I tillegg er flensen lokalisert i forhold til delen 164 ved hjelp av en ringformet krave 172a som strekker seg aksialt fra innerkanten av den fremre flate av flensen inn i en tilsvarende utsparing i innerkanten av den bakre flate av delen 164, idet flensen 172 ikke i særlig grad begrenser ekspansjon av delen 164 og således lukking av mulig klaring mellom delen 164 og innerflaten av enden 168a av holderen 168.

Den bakre del 164 av kraven er delvis segmentert, dvs. at den er forsynt med et flertall radiale spalter 175 som strekker seg forover fra den bakre ende av delen 164 frem til et punkt nær den fremre ende av denne del, hvor den er muffeskjott inn i delen 163, men ikke helt gjennom delens 164 hele lengde,

slik at det gjenstår et parti i fremkant av delen 164 hvor segmentene er forbundet med hverandre. Hensikten med segmen-teringen er å redusere delens 164 motstand mot ekspansjon,

dvs. å gjore det lettere for delen 164 å ekspandere på grunn av den aksiale forspenningskraft i forbindelse med kilevirkningen av det bakre sfæriske overflateparti av delen 161, for å lukke mulig klaring mellom delen 164 og innerflaten av enden 168a av holderen 168 uten å redusere i særlig grad delens 164 evne til å motstå "kompresjon på tvers av denne dels vegg, dvs. slik at delen 164 lett kan ekspandere til kontakt med innerflaten av holderen 168. Dog skjer dette slik at så snart denne ekspansjon er skjedd, vil ytterligere radialt utadrettede krefter som virker på innerflaten av delen 164 overfores til innerflaten av holderen 168 uten at veggen av delen 164 defor-meres i særlig grad. Det vil kunne ses at veggtykkelsen ved enden 168a av holderen 168 er relativt stor, ikke bare for å muliggjore gjengede boringer for tappene 171, men også for å

gi den radielle motstandskraft som i utforelseseksemplene på fig. 1 til 6 tilveiebringes av flensene 11.

Istedenfor å være delvis segmentert kan den bakre del 164 av kraven være fullstendig segmentert, dvs. den kan omfatte helt separate metalliske segmenter, eller den kan omfatte separate metalliske segmenter festet til en gummiinnretning slik at det dannes en ring som er radielt deformerbar, men som er relativt inkompressibel av krefter som utoves på ringens tverrsnitt. Eksempelvis kan slik en ring konstrueres på lignende måte som den som benyttes for pakningsenhetene for enkelte sikkerhets-ventiler mot utblåsning.

Det vil forstås at kravene i utforelseseksemplene på fig. 1 til 6 også kan konstrueres på de måter som er beskrevet i forbindelse med fig. 7 og 8. Istedenfor de gjengede tapper 171 og mutterne 17 3 som forbinder enden 168a av holderen 168 og flensen 172 i utforelseseksemplet på fig. 7 og 8, kan enden 168a formes som en flens (som i utfdrelseseksemplene på fig. 1 til 6), og denne flens og flensen 172 kan så forbindes med hverandre ved hjelp av en segmentert ringklemme som omfatter to ringformede vegger som strekker seg radialt innover mot klemme-aksen, idet segmentene av klemmen kan trekkes sammen for å redusere diameteren av klemmen mens flensene av holderen og kraven holdes mellom de to ringformede vegger.

For å gi en forspenningskraft som vil soke å skyve kraven forover inn i holderen kan innerflatene av de ringformede vegger av ringklemmen og/eller ytterflåtene av flensene skrås slik at de to flenser tvinges mot hverandre når diameteren av klemmen reduseres.

I alle de beskrevne utforelseseksempler kan klemmingen av delen hjelpes ved oppruing av kravens innerflate, f.eks. ved ruilete-ring av denne flate, eller ved å forsyne denne flate med ringformede tenner (ikke vist). Alternativt kan forbruk ved lave trykk innerflaten av kraven utgjores av et materiale, f.eks. plast, som er lettere deformerbart enn det materiale som delen er laget av. F.eks. kan hele kraven, bortsett fra en hardere ringformet del i kontakt med kiledelene 12, være laget av slikt lett deformerbart materiale, eller den kan ha en indre foring av slikt materiale.

De sammenpassende flater mellom kraven og delen og/eller kraven og holderen og/eller delen og holderen kan forsynes med midler (ikke vist) for å tillate fluider, såsom fett som kan påfores flatene for å lette sammensetningen, å stromme ut fra mellom hvert par sammenpassende flater. Slike midler kan omfatte en rekke innbyrdes forbundne aksiale og ringformede spor dannet i en av hvert par av de sammenpassende flater. Disse spor bor naturligvis ikke bryte inn i noe spor i de sammenpassende flater som inneholder en ringtetning, men være slik at det etter-lates en rygg på hver side av tetningen.

Som beskrevet ovenfor kan koblingene rettes for rorledninger med en diameter i området fra 1 1/2 tomme til over 36 tommer. Koblinger for rorledninger av stor diameter veier mange tonn og må hjelpes til sammenpassende kontakt, forst ved bruk av en undervannskran for å bringe delene nær hverandre og deretter et jekksystem for å trekke eller skyve koblingens kuledel inn i

hoIderdelen.

Fig. 9 viser en rbrkobling etter at holderen 31 og kraven og kuleinnretningen 32 er blitt brakt i nærheten av hverandre. Holderflensen 33 vil være dannet i ett med holderen 31 dersom radiale stempelpåvirkede kiledeler inngår, og flensen 34 er dannet i ett med et kort rorlengdestykke sveiset mellom rorledningen 35 og den kuleformede koblingsdel av innretningen 32. Som vist på fig. 10, plasseres en forste hesteskoformet ramme 36 som bærer hydrauliske donkrafter 37 over flensen 33,

og en andre hesteskoformet ramme 38 plasseres over flensen 34. Donkraftene 37 forlenges slik at de kan gripe fatt i rammen 38, og dersom den kuleformede koblingsdel delvis har entret hoIder-koblingsdelen 31, settes donkraftene under trykk for retur for å trekke koblingsdelene fast sammen. Etter festing av kulen i holderen fjernes rammene og donkraftene og kan brukes i om-vendt rekkefolge dersom frigjbring er nbdvendig på et senere tidspunkt.

Eksempler på bruk av koblingen er vist på fig. 11 til 15.

For bruk ved reparasjon av en skadet rorledning, se fig. 11, bor kuleleddkoblingen 42 brukes i forbindelse med en hylse 43 som er i stand til å gripe den kappede ende av rorledningen 44 etter at det skadede parti er blitt fjernet. En slik anordning er kjent kommersielt som "Hydrocouple" og markedsfbres av Hydro-Tech International, Inc.

På fig. 12 og 13 er en rorledning 51 forbundet med en stigeled-ning 52 til en plattform ved hjelp av to korte rbrlengder eller mellomstykker 53 og 54 og tre kuleleddkoblinger 55, 56 og 57. Når en slik forbindelse utfores ved hjelp av vanlige flenskoblinger, må lengden av mellomstykkene og vinkelforholdet mellom rorledningen 51 og stigeledningen 52 være helt nbyaktig. Den nbyaktighet som kreves blir mye mindre kritisk ved bruk av kuleleddkoblinger fordi disse kan tolerere vinkelinnretnings-feil, og med to mellomstykker plassert i rett vinkel i forhold til hverandre kan betydelig unøyaktighet i mellomstykkenes lengde tolereres. Dersom koblingene 55 og 57 er lost satt sammen, kan mellomstykkene 53 og 54 dreies om 55 og 57 slik at koblingen 56 kan forbindes uten å bevirke noe boyepåkjenning i roret, forutsatt at de nodvendige vinkelavvik ikke ligger utenfor den frie bevegelses grenser.

Ved utfdreise av en forbindelse som vist på fig. 12 og 13 kan koblingsdelene være festet til plattformens stigeror 5 2 og til rorledningen 51. Mellomstykker kan lages som spenner over de gjenstående perpendikulære avstander, og de ender av koblingsdelene 55 og 57 som er forsynt med kuler, kan innsettes i sine respektive holderdeler på sjobunnen. Tetninger 8 og 9 (som vist på fig. 5, dvs. anordnet i spor i leddets krave) kan så proves ved å sette trykk på porten 20, og dersom proven er util-fredsstillende, kan kraven heves til overflaten for inspeksjon og/eller utskiftning av tetningene.

Fig. 14 viser en lignende mellomstykkeforbindelse mellom et undervanns bronnhode 61 og en stromningsledning 62. Et eksempel på bruk av koblingen i en situasjon som krever fri vinkelbeve-gelse er vist på fig. 15. Tårnet 71 kan være en boreplattform, en enkeltpunktsfortoyning eller et avbrenningstårn og er festet ved hjelp av et kuleledd 7 2 til en sokkel 7 3 som er fast for-ankret på sjobunnen for tårnet 71 anbringes. Tårnet 71 og sok-kelen 7 3 kan med letthet forbindes og adskilles. Leddet 7 2 omfatter (se fig. 16) en kuleformet del 74 festet til tårnets 71 nedre parti, hvilken del er omgitt av de to delene 75 og 76 av en krave, hvilke to deler er muffeskjott sammen, men uten at det er noen åpning mellom delene som tillater relativ bevegelse av disse mot hverandre. De indre kuleflater av kraven kan være behandlet for at de skai gi gode lagaregenskaper eller kraven kan være laget av et materiale som har gode lageregen-skaper. Den opprinnelige klaring mellom kraven og kvlen holdes slik at fri svingebevegelse tillates, men lagerbelastningen, som kan variere opp eller ned avhengig av tårnets oppdrift,

vil forårsake lokal overflatekontakt på ovre eller nedre del av kraven. Kiledeler 77 er anordnet sirkumferensielt rundt holderen 78 og kan beveges radialt for å bevirke inngripen eller frigjoring av kraven.

Kuleleddet 12 er nettopp dette - ikke en rorkobling som på

fig. 1 til 8. Imidlertid kan det som et alternativ (ikke

vist) tilveiebringes gjennomgående boringer i delen 74 og holderen 78, og tetninger kan tilveiebringes, slik at det dannes en gjennomstromningspassasje for fluider derigjennom.

Ved installasjon av strbmningsledninger med en diameter på mellom 4 tommer og 20 tommer mellom undervanns brbnnhoder/manifold-sentrer/plattformer kan de vanlige metoder ved hjelp av rorleg-gings lektere være uokonomiske for korte lengder, f.eks. på mellom 300 og 3600 meter. En annen metode under prbvning består av pre-fabrikasjon av rorledningen, tauing av rorledningen opphengt under overflaten i boyer til bruksstedet og nedhaling av rorledningen under oppdriftskontroll. Denne metode har også sine ulemper.

I en utforelsesform av rorledningsleggingsfremgangsmåten ifolge foreliggende oppfinnelse benyttes et relativt lite fartby med dynamisk posisjonering til å installere korte lengder av opp til 150 meter, fortrinnsvis mellom 30 og 60 meter, og koblinger i henhold til oppfinnelsen, fortrinnsvis slike som er vist på fig. 1 til 4 eller fig. 5 og 6, benyttes til å forbinde rorlengdene. Kuleleddelen/kraven på hver kobling sveises til en-dene av to rbrlengder som skal forbindes for disse neddykkes, dvs. på fartbyet, og deretter legges rorlengdene og forbindes på bunnen av dykkere eller fjernstyrte manipulatorer. Denne konstruksjonsmetode ville være meget vanskelig å gjennomfbre dersom konvensjonelle sveisede koblinger eller flenskoblinger ble benyttet, men er mye lettere, når koblinger ifolge oppfinnelsen benyttes.

Fig. 17 viser et fartby på overflaten med daviter 8 2 anordnet langs siden for synkron betjening for nedsenkning av en rbr-lengde 83, hvilken rorlengde i hver ende enten er forsynt med en fastsveiset kulekoblingsdel 84 eller en holderkoblingsdel 83. Dykkere fra en dykkerklokke 86 kan så foreta forbindelsen til de allerede installerte rbrlengder 87.

Rbrleggingsoperasjonen kunne utfores fullstendig under vannet dersom et antall rbrlengder ole båret av et neddykkbart kjbretby forsynt med rørhåndterende manipulatorer og en dykker-sluseanordning. Denne teknikk ville være spesielt egnet for legning av rørledninger under isflak.

En kabel strukket mellom to punkter som skal forbindes før utlegningsoperasjonen ville kunne tjene som en nyttig retningsstyring.

Claims (1)

1. Kuleleddkobling for å forbinde to rørender, hvilken kobling omfatter: to koblingselementer som hvert er festet til én ende av hver sin av nevnte rørender (23, 24), idet ett av nevnte to koblingselementer ved sin andre ende har et radialt utvidet parti (1) som har to konsentriske, sfæriske ytre flatepartier (2, 3), hvor ett (2) vender forover, dvs. bort fra førstnevnte ende av koblingselementet, og hvor det andre (3) vender bakover, dvs. mot førstnevnte ende av koblingselementet, en krave (4, 5) som er anordnet rundt det radialt utvidede parti (1) og som omfatter første (4) og andre (5) ringformede deler og midler (6) for å holde de ringformede deler (4, 5) sammen, hvor den første ringformede del (4) har et innvendig flateparti i kontakt med den forovervendende sfæriske ytre flate på det radialt utvidede parti (1), og hvor den andre ringformede del (5) har et sfærisk innvendig overflateparti i sammenpassende kontakt med det bak overvendende sfæriske ytre flateparti ( 3) på det radialt utvidede parti (1), hvor det andre av nevnte to koblingselementer ved sin andre ende har en holder (10) for å oppta det radialt utvidede parti (1) og kraven (4, 5), idet kraven (4, 5) er slik at i det minste før den og det radialt utvidede parti (1) opptas i holderen (10), er kraven (4,

5) fastholdt til og i stand til å dreie seg i forhold til det radialt utvidede parti, karakterisert ved at den videre omfatter kompresjonsmidler (12) innrettet til å utøve en kontinuerlig aksial forspenningskraft mot kravens andre del (5) som søker å skyve kraven (4, 5) og holderen (10) mot hverandre og forhindre relativ bevegelse mellom kraven (4, 5) og holderen (10).

2. Kobling ifølge krav 1, karakterisert ved at påføringen mot kravens andre del (5) av nevnte forspenningskraft som søker å skyve kraven (4, 5) og holderen (10) mot hverandre bevirker at kravens første del (4) kommer i anlegg mot holderen (10) og også bevirker at nevnte første og andre ringformede deler (4, 5) av kraven beveger seg mot hverandre for å komme til tettere anlegg mot det radialt utvidede parti (1) og klemme det radialt utvidede parti (1) fast i kraven (4, 5).

3. Kobling ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at utøvelsen mot kraven (4, 5) av forspen-ningskraften som søker å skyve kraven (4, 5) og holderen (10) mot hverandre, klemmer det radialt utvidede parti (1) mellom det sfæriske innvendige flateparti på den andre ringformede del (5) og et sfærisk innvendig- flateparti (10a) på holderen (10).

4. Kobling ifølge et foregående krav, karakterisert ved at den aksiale lengde av kraven (4,

5) er justerbar.

5. Kobling ifølge krav 4, karakterisert ved at kraven (4, 5) omfatter en ring (5b) som er forbundet med den andre ringformede del (5) for å danne den bakre flate på kraven, idet den aksiale dimensjon av ringen (5b) og/eller dens avstand fra den andre ringformede del (5) kan velges for således å justere den aksiale lengde av kraven (4, 5) .

6. Kobling, ifølge et foregående krav, karakterisert ved at i det minste et parti av kraven (4, 5) i tilknytning til dennes front har en utvendig flate (7) som blir mindre i diameter i retning mot kravens front.

7. Kobling ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte utvendige flate er en avkortet kjegleflate.

8. Kobling ifølge et foregående krav, karakterisert ved at holderen (10) har en stort sett trompetformet åpning for jevnt å kunne motta kraven (4, 5) på selvinnrettende måte under innføring av det radialt utvidede parti (1) og kraven (4, 5) i holderen (10).

9. Kobling ifølge et foregående krav, karakterisert ved at en innvendig flate på holderen (10) og en forovervendende flate (7) på kraven (4, 5) er innrettet til å passe sammen med hverandre.

10. Kobling ifølge krav 1, karakterisert ved at en innvendig flate (10a) på holderen (10) og det forovervendende sfæriske overflateparti (2) på det radialt utvidede parti (1) er innrettet til å passe sammen med hverandre .

11. Kobling ifølge et foregående krav, karakterisert ved at nevnte festemidler (12) er innrettet til å inngripe med en bakre flate på kraven (4, 5).

12. Kobling ifølge et foregående krav, karakterisert ved at festemidlene (12) omfatter i det minste ett anslagselement som er understøttet for radial bevegelse i forhold til holderen (10), idet anslagselementet er bevegelig mellom en første stilling hvor det muliggjør innføring av det radialt utvidede parti (1) og kraven (4, 5) i holderen (10) og en andre stilling i hvilken det fastholder det radialt utvidede parti (1) og kraven (4, 5) i holderen (10) .

13. Kobling ifølge krav 12, karakterisert ved at den omfatter drivmidler (13) for å bevege nevnte anslagselement (12) mellom nevnte første og andre stillinger.

14. Kobling ifølge krav 13, karakterisert ved at hvert anslagselement (12) omfatter en kileflate (19) som når anslagselementet (12) beveges til nevnte andre stilling, kommer til inngrep med en bakovervendende flate (5) på kraven (4, 5) med overflatekontakt og utøver nevnte forspenning mot kraven (4, 5).

15. Kobling ifølge krav 1, karakterisert ved at holderen (168) og kraven (163, 164) har respektive ringformede flenser (168a, 172), og at festemidlene (173) omfatter midler (171) for å forbinde flensene (168a, 172) med hverandre.

16. Kobling ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved at kraven (163, 164) har åpninger (175), hvilke åpninger reduserer dens motstand mot ekspansjon på grunn av radiale krefter, hvorved kraven (163, 164) lettere kan ekspandere for å oppta klaring mellom kraven (163, 164) og holderen (168) .