NO871004L - Undervanns-svivel-fluidumoverfoeringsinnretning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en undervanns-svivel-fluidumover-føringsinnretning innbefattende en stator beregnet for montering på enn stasjonær undervannsbasis, en rotor som er roterbart montert på statoren om en rotorakse, en fluldumpassasje i statoren og en fluldumpassasje i rotoren, idet de to fluidumpassasjer er svivelforbundne koaksialt med rotoraksen .

Utviklingen av dynamiske posisjoneringssystemer for skip har

i dag nådd et slikt nivå at dynamisk posisjonering har vunnet generell anerkjennelse som et fordelaktig system for holding av skip på et ønsket sted under lasting og lossing i sjøen. Det er også kjent at undervannsinstallsjoner under den vanlige av bølger og strøm påvirkede vannmasse har mange fordeler. He-nsikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fluidumoverførings- svivelinnretning som kan plasseres under vann og kan bringes i fluidumoverførende forbindelse med et dynamisk posisjonert skip på overflaten gjennom en fleksibel stigeledning, slik at således svivelen kan plasseres under påvirkningsdypet for bølger og strøm såvel som skipstrafikk, såvel som det muliggjøres bruk av et dynamisk posisjoner-ingssystem for skipet med mulighet for dette å legge segpå været. Slik legging av skipet vil minimalisere de ytre belastninger og/eller minimalisere energiforbruket når skipet er under dynamisk posisjonering.

En hensikt med oppfinnelsen er også å tilveiebringe en undervanns-svivel-overføringsinnretning som kan koples løsgjørbart til en undervannsbasis, hvorved det muliggjøres en lett utbytting av innretningen. En slik løsbar kopling gjør det naturligvis mulig å bringe innretningen på plass når det er behov for den, med eventuell etterfølgende fjerning.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe et lekkasjedetekteringssystem i forbindelse med den nevnte undervanns-svivel-fluidumoverføringsinnretning.

Det skal vises til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et generelt offshore-lastearrangement hvor

oppfinnelsen utnyttes,

fig. 2 viser en innretning ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et vertikalsnitt av innretningen i fig. 2, fig. 4 viser et 1ekkasjedetektorarrangement ifølge

oppfinnelsen, og

fig. 5a,b,c

og d viser et arrangement som benyttes for å mulig-gjøre en oppfisking av en fleksibel stigeledning tilknyttet innretningen ved klargjøring for lasting/lossing.

Fig. 1 viser -en basiskonstruksjon 1 plassert på en havbunn 2.

En produksjonsledning 3 strekker seg opp gjennom basisen 1 og ender ved toppen av basisen. En svivel-fluidumoverførlngs-innretning 4 ifølge oppfinnelsen er anordnet på toppen av basisen 1. En fleksibel stigeledning 5 går fra svivelinnretningen 4 opp gjennom vannmassen og til et dynamisk posisjonert skip 6 på overflaten. Ombord i skipet er den fleksible stigeledning 5 tilknyttet et rørledningsarrangement (ikke vist) for fordeling av fluidumstrømmen til fluidum-tanker ombord i skipet.

Skipet 6 er dynamisk posisjonert og kan legge seg på været om svivelaksen 7, som antydet med de to piler.

Svivel-fluidumoverføringsinnretningen 4 skal nå forklares nærmere under særlig henvisning til fig. 2 og 3. Hoveddelene i svivelinnretningen 4 er en stator 8 og en rotor 9.

Statoren 8 har en stumpkonisk nedre del 10 med en nedre flens

11 som er sampasset med en flens 12 på toppen av basisen 1.

De to flensene 11,12 er sammenkoplet ved hjelp av en for-bindelseanordning 13 som innbefatter klør 14. Disse klørne er svingbart montert på den avkortede konus 10 for koplings- samvirke med flensen 12 på basisen 1. Forbindelsesanordningen 13 er bare vist som en av mange mulige tekniske løsninger som vil være velkjent for en fagmann og ytterligere beskrivelse av denne forbindelsesanordning er her derfor ikke gitt.

Statoren 8 fortsetter oppover i fra konusen 10 i form av et svingelager.

Rotoren 4 er dreibart montert på svingelageret 15 ved hjelp av bronsehylser 16 og 17.

Sentralt plassert i statoren 8 er det en strømningsledning 18 som er fiksert i statoren og ved sin nederste ende bærer en kompresjonspåkning 18 som er beregnet for tettende samvirke med et strømningskoplingselement 20 på basisen 1. På toppen har strømningsledningen et nedre svivellager 21 som inngår som en del av et svivellager 22. Svivellagerets 22 øvre del 23 er festet til et rørlednlngselement 24 som strekker seg radielt utover og er fiksert ien oppragende del 25 av rotoren 4. En fleksibel ledning 5 er forbundet med ytterenden til rørledningselementet 24, ved 26.

En fleksibel membran 27 er festet til rørledningselementet 24 og strekker seg ned mot rotorlegemet 9 og er festet på avtettet måte til dette. Membranen 26 omgir således et rom 28. Dette rom 28 er fylt med olje. Rommet har fluidumforbindelse med gapet 29 mellom stator og rotor. På rotorens 9 bunnside er det et tetningsarrangement 30 som sørger for avtetting av rommet mellom rotor og stator i dette område.

Innretningen er forsynt med en løfteanordning 31.

Når innretningen 4 skal plasseres på toppen av basisen 1 blir en avkortet konus 10 styrt slik på plass at dens flens 11 sampasses med flensen 12. Denne styring kan tilveiebringes på mange forskjellige måter, som alle er velkjente for fagmannen. Så snart innretningen er plassert på toppen av basisen 1 låses forbindelsesanordninen 13. Kompresjonspak-ningen 19 vil tette mot fluidumledningsforlengelsen 20, som danner den øvre avslutning av strømningsledningen 3. Det etableres således en fluidumoverføringspassasje fra strøm-ledningen 3 og til den fleksible ledning 5. Som vist i fig. 1 strekker denne ledning 5 seg under bruk opp mot skipet 6.

Rommet 28 vil virke som et tetningskammer for svivellageret

22. Da olje er lettere enn det omgivende vann vil det bare være en minimumslekkasje av olje ved tetningsarrangementet 30. Denfleksible membran 27, fortrinnsvis en fleksibel stålmembran, muliggjør dannelsen av et oljebad som gjør det mulig å oppnå sikker drift av en standard svivelskjøt. I tillegg kari "en slik fleksibel membran 27 muliggjørestørre forskyvninger mellom stator og rotor uten at det derved overføres noen betydelig belastning til svivellageret 22. Slike eventuelle forskyvninger skyldes vanlige mekaniske toleranser.

En oljereserve kan eventuelt forefinnes. I fig. 3 utgjøres en slik oljereserve av en oljefylt sekk 32 anordnet under rotoren 9. Denne oljefylte sekk 32 har fluidumforbindelse med gapet 29 og rommet 28 gjennom de indikerte oljepassasjer 33

og 34.

Fig. 4 viser et unikt lekkasjedetekteringssystem som inngår i innretningen. Svivellageret 22 innbefatter tre konsentriske pakninger 48,49 og 50. Et lekkasjerør 51 går fra ringområdet mellom de to innerste pakningene 50 og 49. Et andre lekkas jerør 52 går fra ringområdet mellom de to ytterste pakningene 49 og 48. Begge rørene 51,52 innbefatter en ventil 53

og 54 og møtes ved 55. Fra dette punkt går et felles lekk-asjerør 56 til en vertikal tank 57 som inneholder sjøvann 58

og råolje 59. Tanken 57 har strømningsforbindelse med et observasjonsrør60, hvis bunnende er åpen mot sjøen gjennom et sjøvannsfilter 61.

Under normal drift vil ventilen 53 være åpen og ventilen 54

er lukket. En lekkasje over pakningen 50 vil bevirke en endring i det observerte nivå 62 mellom olje og vann i observasjonsrøret 60. Dersom en slik lekkasje observeres (av en dykker) lukkes ventilen 53 og ventilen 54 åpnes. Dette gjør det mulig å observere lekkasjesituasjonen over den andre pakning 49. Nivået 62 kan reetableres ved å slippe ut olje gjennom en ventil 63 på toppen av røret 60.

Fig. 5 viser et foretrukket stand-by-arrangement ved en lastestasjon. Den fleksible ledning 5 strekker seg nedover i vannet med J-form fra svivelinnretningen 4. Ledningens ende 35 er forbundet med en kj edel inj e-kabel 36 som ved B er forbundet med en anke r kabel 36 som går til et anker A på sjøbunnen 2. -Fra B går en bøyekabel 38 opp til en bøye 38 på overflaten. En pilotkabel 39 går fra bøyen 38 til en pilot-bøye 40.

Ved hjelp av det beskrevne arrangement holdes ledningen 5 vekk fra -basisen 1 under stand-by-perloden. Ledningen 5 henger ned fra svivelinnretningen 4 og vil være utenfor påvirkningene til bølger og strøm i vannet og vil således være sikret en lang levetid.

Når et skip ankommer vil en servicebåt 41 plukke opp pilot-kabelen 39 og vinsje kablene 36 og 37 ombord. Kabelen 36 koples løs fra B og kabelen 37 senkes ned igjen som vist i fig. 5C. Kabelen 36 bringes til skipet 6 og ved hjelp av en vinsj ombord i skipet blir så ledningen 5 bragt ombord og tilknyttet rørledningsarrangementet ombord i skipet. Nå kan lastingen påbegynnes.

For løskopling etter lasting reverseres de foran nevnte arbeidsoperasjoner.

Ledningen 5 frikoples ombord i skipet og kabelen 36 gis ut og leveres til servicebåten 41. Servicebåten går til oppfisk- ingsbøyen og vinsjer ombord kabelen 37, hvorved punktet B bringes opp til servicebåten. Kabelen 36 tilknyttes ved punktet B og kabelen 37 gis så ut, hvorved punktet B bringes ned til havbunnen igjen.

Hele operasjonen kan naturligvis foretas direkte fra tank-skipet, med tilhørende eliminering av behovet for en servicebåt.

Undervanns-svi vel innretningen ifølge oppfinnelsen behøver ikke nødvendigvis plasseres på toppen av et basistårn som vist i fig. 1 og 5. Basisen kan f.eks. være i form av et leddtårnsom strekker seg opp gjennom vannmassen. Svivelinnretningen ifølge oppfinnelsen kan også plasseres på en lav basis nede på havbunnen. Velges en slik løsning, så kan den fleksible ledning 5 hvile på havbunnen i stand-by-periodene, eller strekke seg opp gjennom vannet og derved ha en hvilken som helst kjent form, eksempelvis en såkalt lazy wave-form, idet herunder ledningen holdes på plass ved hjelp av egnede bøyer ell-er flottørelementer, slik det vil være kjent for fagmannen.

Selv om svivelinnretningen er vist bare med en fluidumover-føringspassasje, så er det naturligvis mulig å ha en svivel-skjøt med flere løp.

Av fig. 2 og 3 vil man se at svivelinnretningen ifølge oppfinnelsen er forsynt med en bøyebegrenser 45 for den fleksible ledning 5, se også fig. 1. Denne bøyebegrenser er i form av et krummet legeme som bæres av rotoren 9 ved hjelp av armer 46,47.

Rotoren 9 kan være forsynt med ballast/deballasterings-midler

for derved å kunne oppnå et ønsket godt kontakttrykk mellom de to lagerdelene 23 og 21 i svivellageret 22. Slike ballasterings/deballasterings-midler kan innbefatte opp-driftselementer såsom flottører.

Avstanden F bestemmes under hensyntagen til eventuelle forskyvninger av de aktuelle komponenter, slik at slike forskyvninger kan opptas ved deformering av rørlednings-elementet 24. Den radielle avstand R bestemmes ut fra behovet for lett rotasjonsbevegelse av rotoren ved kretsende beveg-else av den fleksible ledning 5.

Claims (10)

1. Undervanns-svivel-fluidumoverføringsinnretning, innbefattende en stator (8) beregnet for montering på en undervannsbasis (1), en rotor (9) dreibart montert på statoren (8) om en rotorakse, en fluldumpassasje (18) i statoren og en fluldumpassasje (24) i rotoren, idet disse to fluidumpassasjer er svivelforbundne (22) koaksialt med rotoraksen, karakterisert ved at rotorfluidumpassasjen innbe-fattter et radielt utenfor rotoraksen i rotoren (9,25) fiksert rørlednlngselement (24), hvilket rørlednlngselement (24) strekker seg fritt fra fikseringsstedet og til svlvelforblndelsen "(22).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at svlvelforblndelsen (22) er anordnet i et lukket rom (28) over statoren (8), hvilket lukkede rom (28) begrenses av rotoren (9-), statoren (8) og en fleksibel membran (27) som er innspent mellom rørledningselementet (24) og rotoren (9).

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at det lukkede rom (28) er fyllt med olje.

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved en oljebeholder (32) som kan komprimeres av vanntrykket og har fluldumforblndelse (34) med det nevnte lukkede rom (28).

5. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fluidumpassasjen (18) i statoren (8) er forsynt med en kompresjonspakning (19) mot en fluid-umstrømningspassasje (3) i basisen (1), hvilken kompresjons pakning er beregnet for tettende samvirke med fluidumstrøm-ningspassasjen når statoren (8) er montert på basisen (1).

6. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at statoren (8) er forsynt med en f orbindelsesanordning (13) for løsgjørbar kop lings samvirke med basisen (1).

7. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at rotoren (9) er forsynt med ballasterings/deballasteringsmidler.

8. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det nevnte fikserte rørled-nlngselement (24) er forbundet med en fleksibel ledning (5).

9. - Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved en bøyebegrenser (45) for den nevnte fleksible ledning (5).

10. Innretning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved et lekkasjedetekteringssystem som innbefatter flere konsentriske pakninger (48,49,50) i svlvelforblndelsen (22), et lekkasjerør (51,52) fra de respektive ringområder mellom pakningene, idet hvert slikt rør har en stengeventll (53,54 ) og lekkasjerøréne (51,52) møtes på oppstrømsiden av disse ventiler og derfra har f luldumforblndelse (56) med en vertikal tank (57) som inneholder sjøvann og råolje, og et observasjonsrør (60) som strekker seg vertikalt langs tanken (57) og har fluldumforblndelse med denne, idet observasjonsrørets (60) bunnende er åpen (61) mot sjøen, og observasjonsrøret videre har en øvre stengeventll (63).