NO170904B - Roerforbindelsesskjoet - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår rørforbindelsesskjøter, særlig, men på ingen måte utelukkende, for havbunn-rørnett.

Det er ofte et behov for en ikke-sveisbar, men permanent rør f orbindelsesskjøt både ved undervanns- og overflateanven-delser. Dessuten er det ønskelig, særlig for undervannsanvendel-ser, at en rør f orbindelsesskjøt også skal ha evne til teleskopisk bevegelse for å tillate fråkopling av et tilstøtende koplings-stykke.

Ved installasjon av en undervannsboremal eller et grenrørsystem på havbunnen må havbunn-forbindelsesledninger legges enten fra en plattform eller en landinstallasjon. Ved dypvannsanvendelse er det vanlig, på grunn av operasjonens kompleksitet, å trekke en rørledning til sin endelige posisjon og, etter at den er fastholdt i forbindelsespunktet, å utføre den endelige tilkopling til grenrøret eller boremal-rørnettet i en separat operasjon. Denne endelige tilkopling kan utføres på en rekke måter, men i alle tilfeller er det vanlig å spre rørendene fra hverandre for å anbringe tetninger eller en tetningsbærer, og deretter å trekke dem sammen og trykk-fastklemme rørendene.

Det har således vært sørget for foranstaltninger for å tillate utspiling av rørendene når den endelige tilkopling utføres. For dette formål er teleskopskjøter blitt foreslått tidligere, og selv om slike skjøter i sin natur er attraktive, har de av to hovedgrunner tiltrukket seg alvorlig kritikk. For det første kunne det ikke garanteres at de fjærende tetninger som har vært nødvendige for å hindre lekkasje, ville holde seg effek-tive over lange tidsperioder, og for det andre måtte skjøtene vanligvis være innspent for å hindre slutt-trykkatskillelse.

Den nåværende, kjente teknikk angående undervanns-installasjoner unngår vanligvis problemene med teleskopiske skjøter ved at det inne i grenrør-rørnettkonstruksjonen benyttes enten fleksible rørspoler eller bøyesløyfer som avbøyes på passende måte for å tillate spredning av rørendene som skal til-koples. Som man vil forstå, krever dette at store rørbøyninger må innbygges for å gi rom for den nødvendige avbøyning uten overbelastning av rørsløyfene. Det ønskede resultat kan oppnås med utenbords havbunn-forbindelsesledningsavbøyning, og selv om dette reduserer størrelsen av boremal- og grenrørkonstruksjonen, er vellykket tilbakebøyning av forbindelsesledningen for å danne den endelige tilkopling, ikke forutsigelig, og det vellykkede resultat av denne operasjon kan virkelig ikke garanteres.

Formålet med oppfinnelsen er følgelig å tilveiebringe en metalltettende rør f orbindelsesskjøt som for undervannsanven-delser kan! konstrueres som en teleskopisk rørforbindelsesskjøt som på veljlykket måte overvinner den foran omtalte kritikk av tidligere kjente, teleskopiske skjøter for sådanne anvendelser.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en rørforbin-delsesskjøt som omfatter to koaksiale, rørformede, indre og ytre skjøtdeler som er teleskopisk sammenkoplet, den ene inne i den andre, og som er kjennetegnet ved at skjøtdelene er sammenkoplet med en presspasning som tilveiebringer både en tetning mot lekkasje fira skjøten, og en friksjonslås som utelukker relativ, aksial atskillelse av skjøtdelene, under de tilsiktede driftstrykkforhold, idet én av skjøtdelene omfatter en utvendig tilkoplingsbar kanal som fører til grenseflaten mellom skjøtdelene, slik at fluidum under trykk kan innføres for å løsne friksjonslåsen og tillate relativ, teleskopisk bevegelse av skjøtdelene.

Presspasningen av den ene av skjøtdelene inne i den andre kan være trykkassistert, idet en økning av det innvendige driftstrykk forsøker å utvide den indre skjøtdel ved grenseflaten og således' øker både tetningseffektiviteten og friksjonslåsen.

Tetninger kan være anordnet ved hver ende av det grenseflateområde som tilveiebringer presspasningen. Disse tetninger jopptar det fluidumtrykk som innføres via den nevnte kanal for å løsne f riksjonslåsen, og de kan være elastomere eller

! i

metalliske tetninger. I sistnevnte tilfelle kan tetningene eller tetningsflåtene være maskinert av selve skjøtdelene. Sådanne tetninger,; men ikke de enkle tetningsf later, er tilfeldige under normal driftsoperasjon av skjøten når presspasningstetningen er virksom.

Den ytre skjøtdel er fortrinnsvis forsenket med en avtrappet forsenkning som opptar den indre del.

Ved en skjøt som ikke er ment å være teleskopisk forlengbar for tilkopling og sammentrekkbar for fråkopling, tilveiebringes fortrinnsvis presspasningen av i hovedsaken hele lengden av forsenkningen, idet den indre skjøtdel har en komplementær, sammenpassende ytterflate. I dette tilfelle letter den

i

avtrappede formasjon den innledende montering av skjøten, da de

indre og ytre deler kan være delvis sammenkoplet før inngrep opptrer, og de nevnte tetninger er fortrinnsvis anordnet ved henholdsvis den indre ende av den indre skjøtdel og den ytre ende av den ytre skjøtdel.

Når skjøten har teleskopisk variabel lengde, når et passende fluidumtrykk blir utvendig tilført via den nevnte kanal, kan et ytre parti av forsenkningen i den ytre skjøtdel tilveiebringe den nødvendige presspasning, idet den indre skjøtdel ved den indre ende har et hylseparti med redusert diameter som danner en fri glidepasning i et indre parti av forsenkningen. Dette gjør det mulig for de deler av boringene i de to skjøtdeler som er avdekket når skjøten er helt sammentrykket, å ha en felles diameter, og tilveiebringer i den forlengede driftstilstand en nesten kontinuerlig boring som tillater at pigger kan føres gjennom skjøten uten å miste piggens totale driv-tetningskontakt med boringen. En avstryker- og beskyttelsestetningsring er fortrinnsvis anordnet for å hindre inntrengning av faste stoffer mellom forsenkningen og hylsepartiet, og en sekundær avstryker-og beskyttelsestetningsring kan være anbrakt ved grenseflateom-rådets indre ende.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene som, som eksempel, viser to foretrukne utførelser av oppfinnelsen i aksialsnitt, og hvor fig. 1 viser en teleskopisk forlengbar rørforbindelsesskjøt som er særlig egnet for anvendelse i en undervannsinstallasjon, og fig. 2 viser en ikke-forlengbar rørforbindelsesskjøt som er egnet for benyttelse i undervanns- og overflateinstallasjoner.

Den øvre halvdel på fig. 1 viser rørforbindelsesskjøten helt sammentrykket, mens den nedre halvdel viser skjøten i en fullstendig forlenget driftstilstand.

Skjøten på fig. 1 omfatter to koaksiale, rørformede skjøtdeler 1 og 2 som er teleskopisk sammekoplet, den ene inne i den andre. Den ytre skjøtdel 1 har en boring 3 med samme diameter som diameteren av den rørledning med hvilken skjøten skal benyttes, og den indre skjøtdel 2 har en gjennomgående boring 4 med den samme diameter. En avtrappet forsenkning i skjøtdelen 1 oppviser et parti 5 med en mellomdiameter og et ytre endeparti 6 med større diameter. Denne forsenkning som er dannet i skjøtdelen 1, er underskåret over et mellomliggende ringspor 7.

Den indre skjøtdel 2 har en ytre overflate med komplementær, avtrappet form. Innenfor et underskjærings- eller klaringsspor 8 har skjøtdelen 2 et tetningsparti 9 som danner en presspasnirig inne i det ytre forsenkningsavsnitt 6, og denne pasning tilveiebringer både en tetning mot lekkasje fra skjøten og en friksjonslås som normalt utelukker relativ, teleskopisk bevegelse av skjøtdelene 1 og 2. Spesielt hindrer pasningen det indre driftstrykk fra å sprenge skjøten fra hverandre.

Ved hver ende av grenseflateområdet 10 som tilveiebringer presspasningen, er fjærende tetninger 11 og 12 anordnet mellom skjøtdelene 1 og 2, idet deri indre tetning 11 er innfelt i skjøtdelen 1 og den ytre tetning 12 er innfelt i skjøtdelen 2. Den indre skjøtdel 2 har ved den indre ende et hylseparti 13 som danner en fri glidepasriing i den ytre skjøtdels 1 mellomdiameter-parti 5. Dette gjør det mulig for de normalt avdekkede borings-partier - se den nedre halvdel av fig. 1 - å oppvise en neste kontinuerlig boring som tillater pigger å føres gjennom uten å tape piggens driv-tetningskontakt med boringene 3 og 4, da det tynne hylseparti 13 spenner over sporet 7.

En avstryker og beskyttelsestetning 14 er anordnet mellom hylsepartiet 13 og den ytre skjøtdel 1 ved boringspartiets 5 ytre ende. Denne tetning 14 er innfelt i den ytre skjøtdel 1 og plassert slik at den er beliggende nær den indre eller frie ende av hylsepartiet 13 ved den fulle skjøtforlengelse, som vist i den nedre halvdel av fig. 1. En andre avstryker og beskyttelsestetning! 15 som er innfelt i den ytre skjøtdel 1 nær, og på innersiden]av tetningen 11, tilveiebringer en sekundær beskyt-telse for grenseflateområdet 10.

En kanal 16 i den indre skjøtdel 2 har en utvendig forbindelse ved 17 og fører til en port 18 som står i forbindelse med et periferisk spor 19 i grenseflateområdet 10. Denne kanal 16 kan således forsynes med trykkfluidum som presser skjøtdelene 1 og 2 fra hverandre i grenseflateområdet 10, og derved avlaster presspasningen og tillater relativ, teleskopisk "slag"-bevegelse av skjøtdelene 1 og 2, idet skjøtens fulle forlengelsesområde eller slaglengde er angitt med betegnelsen S.

Den beskrevne rørforbindelsesskjøt er beregnet for å monteres inn i et havbunn-rørnettarrangement nær den innenbords/utenbords, forseglede tilkopling av et boremal- eller grenrørsystem under vann. Ved installasjon sveises den ene av skjøtdelene 1 og 2 til boremal- eller grenrørnettet, og den andre fastsveises til den tilsvarende tilkoplingsflens eller tilkop-lingsmuffe. Det er mulig at det innenbords rørnett vil måtte trekkes tilbake ved inntrekking av den utenbords side-forbindel-sesledning. Med den utenbords muffe låst eller sikret kan et tilkoplingsverktøy kjøres på plass og anbringes på både innenbords og utenbords muffer, idet det samtidig plugges inn i en hydraulisk slagbevegelses-følermottaker. Denne mottaker, som ikke er vist, kan være permanent rørforbundet (piped) med skjøtens trykkfluidumforbindelse 17.

Selv om denne skjøt er konstruert hovedsakelig for anvendelse på dypvannssteder som en dykkerløs fjernforbindelse, kan den også benyttes på grunnere farvann i forbindelse med dykkerassistanse.

For å tillate slagbevegelse av skjøten, tilføres et passende, høyt trykk til slagbevegelsesporten 18, hvilket for-årsaker at skjøtdelene 1 og 2 presses fra hverandre og således tillater fri, relativ, teleskopisk bevegelse ut til den forlengede stilling. Så snart rørforbindelsen er endelig oppkoplet, kan rørskjøten trykkprøves ved at den trykksettes via slagbevegelsesporten 18 til et trykk som er likt det indre driftstrykk. Da presspasningen opprettholdes via den fjærende tetning 12, prøves rørskjøtens trykkinneslutning på flater som ligger nær slagbeve-gelses-innløpsportsporet 19. Ytterligere omkretsspor 20 er anordnet i rørskjøtene 1 og 2 i grenseflateområdet 10. Disse bidrar til fordeling av trykkfluidumet i dette område og virker således som antilåsingsspor for å utjevne trykk ved løsning av skjøten ved tilførsel av ytre trykk til forbindelsen 17.

Man vil innse at det i en installasjon er sannsynlig at både det innenbords og det utenbords rørnett vil være positivt sikret (locked down). I dette tilfelle må friksjonslåsmotstanden som tilveiebringes av presspasningen mellom skjøtdelene 1 og 2, bare ta seg av eller tilfredsstille forskjellen i trykkareal mellom rørboringen og glide-grenseflatediameteren, og ikke det totale boringstrykkareal pluss det indre rørs differanseareal.

Selv om skjøten på fig. 1 er blitt beskrevet slik den er installert i et boremal- eller grenrørsystem, vil man videre innse at den også tilveiebringer fordeler for midtforbindelsen for havbunn-forbindelsesledninger. I dette tilfelle tillater skjøten utsleping av fullstendige rørledningslengder, hvilke lengder kan sammenføyes på stor avstand på havbunnen uten anvendelse av store, ekspanderende rørsløyfer.

i'Ved siden av sin generelle enkelhet tilveiebringer skjøten betydelig fleksibilitet, hvilket tillater den endelige driftsstilling å ligge innenfor et betydelig toleransebånd samtidig som skjøten fremdeles arbeider effektivt. En eventuell tendens til at rørskjøten skal bevege seg under trykk-slutt-belastning vil bare øke den forinnstillende belastning av for-bindelsesledningsforbindelsen. Sammenliknet med den nåværende, normale praksis på området, avløser skjøten ifølge oppfinnelsen et ekvivalent 360° bend med en diameter som er minst fire ganger lengden av den foreliggende skjøt.

!En fleksibel slange 21 er anordnet for å beskytte overflaten av skjøtdelen 2 som går inn i skjøtdelen 1 under slagbevegelse av skjøten, og som ellers ville være avdekket. Dette ung&r beleggavsetninger på denne overflate, hvilket ville hindre slagbevegelse etter en periode i drift på havbunnen. Slangen 2jl er ved den ene ende fastspent rundt skjøtdelen 1 ved hjelp av en klemring 22, og ved den andre ende rundt skjøtdelen 2 ved hjelp av en klemring 23.

■Utførelsen på fig. 2 likner i prinsipp på utførelsen på fig. 1, men er forenklet på grunn av utelatelsen av evnen til teleskopisk forlengelse under trykk. Like, grunnleggende deler av denne utførelse er identifisert ved hjelp av de samme hen-visningstall som de som er benyttet på fig. 1, men øket med '100'. De ytre og indre skjøtdeler 101 og 102 har gjennomgående boringer l103 og 104 med felles diameter som passer til diameteren av den rørledning i hvilken skjøten skal monteres. I den monterte tilstand jsom er vist, ligger skjøtdelens 102 indre ende an mot et trinn :130 i den ytre skjøtdel 101 ved den indre ende av den avtrappede forsenkning 105, 106 i sistnevnte. I dette tilfelle er det mellomliggende spor 7 på fig. 1 utelatt, og delene 101 og 102 danner en presspasning over forsenkningens hele lengde, dvs. over begge partier 105 og 106 av denne.

De fjærende tetninger 111 og 112 som er anbrakt ved de respektivI e ender av g: renseflateomriådet som tilveiebringer presspasningen, ligger således forholdsvis langt fra hverandre. Den i indre tetning 111 er nå montert på den indre del 102 ved dennes indre ende, og den ytre tetning 112 er montert i den ytre del 101 ved dennes ytre ende. Forsenkningspartiene 105 og 106 har i hovedsaken lik, effektiv lengde, og den forholdsvis korte, radiale kanal 116 og den utvendige tilkopling 117 er dannet i den ytre del 101 og anbrakt sentralt i forsenkningspartiet 106. Det periferiske spor 119 i grenseflateområdet, med hvilket kanalen 116 kommuniserer, er følgelig nå dannet i den ytre skjøtdel 101. De ytterligere, atskilte spor 120 som bistår ved fordeling av utvendig tilført fluidumtrykk i grenseflateområdet, er nå dannet dels i forsenkningspartiet 106 og dels på det nå sammenpassende, indre endeparti 113 med mindre diameter av den indre skjøtdel 102.

For å montere rørforbindelsesskjøten innføres den indre del 102 delvis i den ytre del 101 inntil den indre tetning 111 går inn i forsenkningspartiet 105, når den ytre tetning 112 også operativt danner kontakt med den indre del 102. Fluidumtrykk tilføres nå utvendig, via forbindelsen 117 og kanalen 116 mellom delene 101 og 102. Dette trykk opptas av tetningene 111 og 112 og sprer de sammenkoplede, rørformede partier av skjøtdelene radialt fra hverandre, slik at delen 101 utvides og delen 102 sammentrykkes. Dette tillater delene å skyves helt sammen til den normale driftsstilling som er vist på fig. 2, og ved frigjøring av det tilførte trykk oppnås en permanent metalltetningsskjøt, slik at det tilveiebringes en metalltetning og en friksjonslås ved utnyttelse av et sammensatt, rørformet arrangement med en presspasning i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Så snart skjøten er montert, kan den trykkprøves via den utvendige forbindelse 117 ved et lavere trykk enn det som kreves for å atskille skjøtdelene, dvs. ved det indre driftstrykk for skjøten. En trykkassistert tetning oppnås, da det ved anvendelse av det innvendige driftstrykk tilveiebringes en større trykktetning og friksjonslås på grunn av virkningen av en økning av periferispenningen i det rørformede parti av den ytre del 101 som omgir den indre del 102.

Dersom det senere er nødvendig at skjøten brytes, til-føres fluidumtrykk via den utvendige forbindelse 117 for å presse skjøtdelene 101 og 102 fra hverandre radialt, slik at de tillates å atskilles aksialt. Ved siden av forenklet konstruksjon har denne forbindelsesskjøt de generelle fordeler med raskhet i tilkopling j (og fråkopling), evne til å trykkprøveskjøten eksternt, og en dimensjonsmessig lav profil.

I begge de beskrevne utførelser kan den indre fjærende tetning 11 eller 111 sløyfes dersom det ønskes. I dette tilfelle tilveiebringer tilførsel av et prøvetrykk til den ytre forbindelse 17 eller 117 en positiv kontroll, dersom skjøten "holder" dette trykkj, av integriteten av presspasningstetningen mellom

i

skjøtdelene^1 og 2. Dersom det er passende for installasjonsfor-mål, kan kanalen 16 i den første utførelse alternativt være anordnet ved hjelp av en radial boring gjennom den ytre skjøtdel 1 slik som med den tilsvarende kanal 116 i den på fig. 2 viste utførelse.

Claims (16)

1. Rørforbindelsesskjøt omfattende to koaksiale, rørfor-mede, indre; og ytre skjøtdeler (1, 2; 101, 102) som er teleskopisk sammenkoplet, den ene inne i den andre, KARAKTERISERT VED at skjøtdelene er sammenkoplet med en presspasning som tilveiebringer både en tetning mot lekkasje fra skjøten, og en friksjonslås som utelukker relativ, aksial atskillelse av skjøtdelene (1, 2; 101, 1102) under de tilsiktede driftstrykkforhold, idet én av skjøtdelene (2; 101) omfatter en utvendig tilkoplingsbar kanal (16; 116) som fører til grenseflaten mellom skjøtdelene, slik at fluidum undjer trykk kan innføres for å løsne f riksjonslåsen og tillate relativ, teleskopisk bevegelse av skjøtdelene (1, 2; 101, 102).

2. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tetningsflater er maskinert av selve skjøtdelene (1, 2; 101, 102).

3. Rg&r f orbindelsesskjøt ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED ajt tetninger (11, 12; 111, 112) er anordnet eller maskinert ved hver ende av det grenseflateområde som tilveiebringer skjøtdelenes (1, 2; 101, 102) presspasning, hvilke tetninger (11,! 12; 111, 112) opptar fluidumtrykk som innføres via den nevnte kanal (16; 116) for å løsne friksjonslåsen.

4. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at tetningene (11, 12; 111, 112) er elastomere tetninger, eller metalliske tetninger som er maskinert av selve skjøtdelene (1, 2; 101, 102).

5. Rørforbindelsesskjøt ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den nevnte kanal (16; 116) står i forbindelse med et periferisk spor (19; 119) i den nevnte grenseflate, og som er dannet på eller i den del (2; 101) i hvilken kanalen (16; 116) er innlemmet.

6. Rørforbindelsesskjøt ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at den ytre skjøtdel (101) er forsenket med en avtrappet forsenkning (5, 6).

7. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at i hovedsaken hele lengden av den avtrappede forsenkning (5, 6) tilveiebringer presspasningen, idet den indre skjøtdel (2) har en komplementær, sammenpassende, ytre overflate.

8. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 3 og 7, KARAKTERISERT VED at tetningene (111, 112) er anordnet henholdsvis ved den indre ende av den indre skjøtdel (102) og ved den ytre ende av den ytre skjøtdel (101).

9. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 7 eller 8, KARAKTERISERT VED at kanalen (116) er innlemmet i den ytre skjøtdel (101).

10. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at skjøten har teleskopisk variabel lengde når et passende fluidumtrykk tilføres utvendig via kanalen (16), og at et ytre parti (6) av forsenkningen (5, 6) i den ytre skjøtdel (1) tilveiebringer presspasningen med den indre skjøtdel (2) som ved den indre ende har et hylseparti (13) med redusert diameter som danner en fri glidepasning i forsenkningens (5, 6) indre parti (5).

11. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at de deler av boringene (3, 4) i de to skj øtdeler (1, 2) som er avdekket når skjøten er helt sammentrykket, har en felles diameter, slik at det i den forlengede driftstilstand tilveiebringes en nesten kontinuerlig boring.

12. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 10 eller 11, KARAKTERISERT VED at en avstryker- og beskyttelsestetning (14) er anordnet for å hindre inntrengning av faste stoffer mellom forsenkningen (5, 6) og det nevnte hylseparti (13) av den indre skjøtdel (2).

13. Rørforbindelsesskjøt ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at en sekundær avstryker- og beskyttelsestetning (15) er anordnet ved den indre ende av det grenseflateområde som tilveiebringer presspasningen.

14. Rørforbindelsesskjøt ifølge ett av kravene 10-13, KARAKTERISERT VED at kanalen (16) er innlemmet i den indre I skjøtdel (2).

15. Rørforbindelsesskjøt ifølge ett av kravene 10-14, KARAKTERISERT VED at en fleksibel slange (21) som er innkoplet mellom skjøtdelene (1, 2), omgir et parti av den indre skjøtdel (2) som ellers ville være avdekket i skjøtens forlengede driftstilstand, og som er opptatt i den ytre skjøtdel (1) når skjøten er helt sammentrykket.

16. Rørforbindelsesskjøt ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at det grenseflateområde som tilveiebringer skjøtdelenés (1, 2; 101, 102) presspasning, er forsynt med spor (19, 20; 119, 120) for å lette fordeling over hele dette område av et fluidumtrykk som innføres via kanalen (16; 116). j