PL174718B1

PL174718B1 - Układ do łączenia i rozłączania statku z boją przeładunkową, zwłaszcza statku do morskiej produkcji węglowodorów

Info

Publication number: PL174718B1
Application number: PL94312432A
Authority: PL
Inventors: Martin Sigmundstad
Original assignee: Norske Stats Oljeselskap
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1998-09-30
Also published as: ES2124418T3; EP0706471A1; ATE171127T1; BR9406935A; DE69413397D1; JPH08512374A; GB9526604D0; CA2166392A1; GB2294671B; CA2166392C; KR960703754A; NO177778B; FI960060A7; DE69413397T2; FI960060A0; NO932460L; EP0706471B1; PL312432A1; WO1995001904A1; NO177778C

Abstract

1. Uklad do laczenia i rozlaczania statku z boja przela- d unkowa, zwlaszcza statku do morskiej produkcji weglowodorów, zawierajacy statek, zanurzona boje przeladunkowa i urzadzenie obrotowe, przy czym boja zawiera zewnetrzny element plywako- wy, wprowadzany i zwalnialnie mocowany w zanurzonej otwartej od spodu komorze odbiorczej statku przechodzacej w pionowy szyb siegajacy pokladu, oraz ustalony obrotowo w zewnetrznym elemencie plywakowym element srodkowy zakotwiczony na dnie morza i polaczony z co najmniej jednym pionowym przewodem przemieszczania medium wydobywanego z dna morza, zas urza- dzenie obrotowe osadzone jest na górnym koncu boi i zawiera pare wspólosiowych elementów obrotowych wyznaczajacych miedzy soba pierscieniowe kanaly laczone ze sciezkami plynów w tych elementach obrotowych dla przemieszczania plynów po- miedzy pionowymi przewodami przemieszczania a ukladem ru- rowym na statku, znamienny tym, ze elementy obrotowe (10, 11, 72, 82) stanowia elementy wzajemnie laczone i rozlaczane po- przez osiowe wsuwanie i wyciaganie jednego do i z drugiego, z których jeden stanowi zewnetrzny zenski element obrotowy (10, 72), a drugi wewnetrzny meski element obrotowy (11, 82) odpowie- dnio, przy czym jeden z nich jest mocowany trwale do obrotowe- go elementu srodkowego (5, 73) boi (3, 70), zas na statku wewnatrz szybu (7) powyzej urzadzenia obrotowego (9, 71) usy- tuowany jest mechanizm osiowego przemieszczania (17, 100) polaczonego z nim drugiego elementu obrotowego, natomiast wspólne pierscieniowe kanaly (23 - 25, 93, 94) miedzy soba elementy obrotowe (10, 11, 72, 82) wyznaczaja w stanie polacze- nia, a na kazdej stronie pierscieniowych kanalów (23 - 25, 93, 94) umieszczone sa srodki uszczelniajace (34, 3 5 , 106, 108) odpo- wiednio aktywne w stanie polaczenia i zwalniane w momencie wzajemnego rozlaczania elementów obrotowych (10, 11, 72, 82) odpowiednio. Fig. 3. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do łączenia i rozłączania statku z boją przeładunkową, zwłaszcza statku do morskiej produkcji węglowodorów, przeznaczony do stosowania pomiędzy miejscami wydobycia płynnych lub ciekłych mediów z dna morza łączonych z boją przewodami ich przemieszczania wprost z odwiertów Iub pośrednio z platform wiertniczych na statek pływający poprzez boję przeładunkową.

Znane dotychczas układy do łączenia z rozłączania statku z boją przeładunkową opisane zostały między innymi w norweskich zgłoszeniach patentowych nr 922043, 922044 i 922045. Rozwiązania te oparte są na tak zwanym układzie ładowania zanurzoną wieżyczką, który najpełniej został ujawniony między innymi w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr PCT/NO92/00054, którego efektem jest między innymi polski opis patentowy nr 170090 Int. Cl⁶ B63B 27/34.

Przedstawiony w nim zespół do przeładunku substancji płynnych do Iub ze statku pływającego zawiera statek i zakotwiczoną na dnie morza boję przeładunkową. Boja przeładunkowa sprzęgnięta jest z co najmniej jednym przewodem przemieszczania substancji płynnych. Statek zawiera zanurzoną poniżej lustra wody, otwartą od spodu i połączoną z pokładem za pośrednictwem pionowego szybu obsługowego komorę bunkrową, a także

174 718 umieszczone na statku urządzenie dźwigowe do wciągania boi przeładunkowej do komory bunkrowej.

Komora bunkrowa w postaci prefabrykowanego ustroju konstrukcyjnego, jest osadzona w części dziobowej statku.

Wnętrze tego prefabrykowanego ustroju konstrukcyjnego jest ukształtowane w postaci dwóch połączonych komór, z których dolna, stanowiąca gniazdo boi przeładunkowej, ma kształt zbieżny w górę i przystający do stożkowego kształtu zewnętrznego tej boi. Górna komora, służąca do połączenia z szybem obsługowym, jest wyposażona w obrotowo osadzoną żaluzję do odcinania przelotu z komory dolnej do górnej, w której ponadto jest usytuowany mechanizm blokujący boi przeładunkowej oraz zespół· sprzęgający do łączenia zablokowanej boi przeładunkowej z zespołem rurowym na statku.

Jednocześnie w szczytowej części szybu obsługowego jest osadzony sprzęgnięty z przewodem gazu obojętnego mechanizm zamykający, a komora bunkrowa jest połączona z co najmniej jednym przewodem odwadniającym. Zespół rurowy statku jest sprzężony z przewodem dennym prowadzącym do co najmniej jednego zbiornika statku.

Boja przeładunkowa zawiera zewnętrzny element pływakowy, który jest obrotowo osadzony na jej elemencie środkowym. Część szczytowa i część podstawowa zewnętrznego elementu pływakowego mają postacie zbliżone do dwóch stożków ściętych, z których stożek ścięty szczytowej części ma swą dolną podstawę w postaci kołnierza oporowego ze skierowaną w dół pierścieniową powierzchnią oporową do współpracy z mechanizmem blokującym.

Element środkowy boi ma postać walca z co najmniej jednym wzdłużnym kanałem przelotowym, przy czym w części szczytowej element środkowy jest połączony, za pośrednictwem złącza podatnego, z obrotowym gniazdem sprzęgającym, zaś w części dolnej element środkowy ma ramieniowy element konstrukcyjny do mocowania lin cumowniczych. Ponadto pomiędzy elementem środkowym, a zewnętrznym elementem pływakowym boi jest osadzony wymienny łożyskowy człon wsporczy.

Mechanizm blokujący składa się z co najmniej dwóch, osadzonych obrotowo na poziomych osiach i napędzanych hydraulicznie zaczepów, przeciwległe usytuowanych w górnej komorze komory bunkrowej.

Zespół sprzęgający zawiera osadzoną odchylnie 2-kolankową rurę sprzęgającą, na której końcu, za pośrednictwem złącza podatnego, osadzona jest głowica sprzęgająca, przeznaczona do łączenia z obrotowym gniazdem sprzęgającym elementu środkowego boi przeładunkowej, którym to element środkowy od dołu jest sprzęgnięty za pośrednictwem kolejnego złącza podatnego z przewodem przemieszczania substancji płynnych.

W opisanym układzie zanurzona boja tworzy punkt zbiorczy dla jednego lub więcej przewodów pionowych przemieszczania i połączeń z zespołem produkcyjnym na dnie morza. Boja jest przystosowana do podnoszenia i mocowania w komorze bunkrowej-odbiorczej statku dla utworzenia układu przemieszczania produktów wydobywanych z dna morza do zbiorników ładunkowych na statku. Gdy boja jest zamocowana w komorze odbiorczej, statek jest sztywno przymocowany do zewnętrznego elementu pływakowego boi i jest obracalny wokół elementu środkowego boi zakotwiczonego na dnie morza. Stąd boja stanowi zanurzoną wieżyczkę obrotową, wokół której statek w czasie przemieszczania wydobywanych z dna mediów może obracać się pod wpływem wiatru, fal i prądów wodnych.

W układzie do łączenia i rozłączania statku z boją przeładunkową, zwłaszcza statku do morskiej produkcji węglowodorów, według wynalazku zawierającym statek, zanurzoną boję przeładunkową i urządzenia obrotowe, przy czym boja zawiera zewnętrzny element pływakowy, wprowadzany i zwalnialnie mocowany w zanurzonej otwartej od spodu komorze odbiorczej statku przechodzącej w pionowy szyb sięgający pokładu, oraz ustalony obrotowo w zewnętrznym elemencie pływakowym element środkowy zakotwiczony na dnie morza i połączony z co najmniej jednym pionowym przewodem przemieszczania medium wydobywanego z dna morza, zaś urządzenie obrotowe osadzone jest na górnym

174 718 końcu boi i zawiera parę współosiowych elementów obrotowych wyznaczających między sobą pierścieniowe kanały łączone ze ścieżkami płynów w tych elementach obrotowych dla przemieszczania płynów pomiędzy pionowymi przewodami przemieszczania, a układem rurowym na statku, istota rozwiązania polega na tym, że elementy obrotowe stanowią elementy wzajemnie łączone i rozłączane poprzez osiowe wsuwanie i wyciąganie jednego do i z drugiego, z których jeden stanowi zewnętrzny żeński element obrotowy, a drugi wewnętrzny męski element obrotowy odpowiednio, przy czym jeden z nich jest mocowany trwale do obrotowego elementu środkowego boi, zaś na statku wewnątrz szybu powyżej urządzenia obrotowego usytuowany jest mechanizm osiowego przemieszczania połączonego z nim drugiego elementu obrotowego, natomiast wspólne pierścieniowe kanały między sobą elementy obrotowe wyznaczają w stanie połączenia, a na każdej stronie pierścieniowych kanałów umieszczone są środki uszczelniające, aktywne w stanie połączenia i zwalniane w momencie wzajemnego rozłączania elementów obrotowych urządzenia obrotowego, Jeden z elementów obrotowych na każdej stronie każdego pierścieniowego kanahi ma obwodowy pierścieniowy rowek mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element współpracujący ze środkami uszczelniającymi, stanowiącymi uszczelnienie statyczne względem drugiego elementu obrotowego, zaś drugi element obrotowy ma obwodowe rowki pierścieniowe z kanałem zasilającym dla cieczy barierowej, przy czym uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem a ściankami bocznymi obwodowych pierścieniowych rowków stanowią środki uszczelniające uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia.

Korzystnie jest według wynalazku, gdy wewnętrzny męski element obrotowy połączony z mechanizmem osiowego przemieszczania go względem boi jest zamontowany na jednym końcu ruchomego ramienia, które jest osadzone w pewnej odległości od wymienionego końca obrotowo w płaszczyźnie poziomej wewnątrz szybu ponad boją, z zakresem obrotu pomiędzy pozycją przy boku wnętrza szybu, a pozycją z wewnętrznym elementem obrotowym ześrodkowanym z usytuowaną pod nim boją.

Zgodnie z istotą wynalazku, wewnętrzny męski element obrotowy zawiera część dolną i część górną przy czym część górna jest osadzona ślizgowo w tulei prowadzącej przymocowanej trwale do wymienionego jednego końca ruchomego ramienia, a część dolna w pozycji połączenia jest sytuowana w zewnętrznym żeńskim elemencie obrotowym, zaś tuleja prowadząca i część górna wewnętrznego męskiego elementu obrotowego w pozycji połączenia wyznaczają wspólne kanały pierścieniowe łączone ze ścieżkami płynów wewnętrznego męskiego elementu obrotowego i z rurowymi przewodami ułożonymi wzdłuż ruchomego ramienia, a przez nie połączone z układem rurowym statku wewnątrz szybu. Nadto część górna wewnętrznego męskiego elementu obrotowego na każdej stronie pierścieniowych kanałów ma statyczne uszczelki stanowiące statyczne uszczelnienie pomiędzy częścią górną, a tuleją prowadzącą uaktywniane hydraulicznie.

Korzystnie jest również, gdy na wymienionym końcu ruchomego ramienia osadzona jest obudowa oparta na tulei prowadzącej, usytuowana współosiowo względem górnej części wewnętrznego męskiego elementu obrotowego, w której to obudowie sytuowana jest część górna wewnętrznego męskiego elementu obrotowego w pozycji rozłączania go z zewnętrznym żeńskim elementem obrotowym.

Korzystnie jest także, gdy mechanizm osiowego przemieszczania wewnętrznego męskiego elementu obrotowego do i z zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego stanowi urządzenie hydrauliczne osadzone na górnej stronie wymienionej obudowy.

Jednocześnie według wynalazku wymienione ruchome ramię drugim końcem jest przymocowane do obrotowego wspornika mającego postać sprzęgu obrotowego, który zawiera nieruchomy wewnętrzny element i osadzony na nim obrotowo zewnętrzny element, do którego przyłączone jest drugim końcem wymienione ramię, przy czym wewnętrzny element i zewnętrzny element sprzęgu obrotowego wyznaczają między sobą wspólne kanały pierścieniowe łączone z przewodami rurowymi ułożonymi wzdłuż ruchomego

174 718 ramienia i ze ścieżkami płynów w elemencie wewnętrznym sprzęgu obrotowego łączonymi z układem rurowym statku.

Ponadto wewnętrzny element sprzęgu obrotowego na każdej stronie pierścieniowych swych kanałów ma statyczne uszczelki stanowiące uszczelnienie pomiędzy wewnętrznym elementem i zewnętrznym elementem sprzęgu obrotowego uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową, przy czym wewnętrzny element sprzęgu obrotowego ma odrębny kanał zasilający cieczą barierową.

Usytuowane na każdej stronie pierścieniowych kanałów części górnej wewnętrznego męskiego elementu obrotowe uszczelki statyczne są uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową, przy czym górna część wewnętrznego męskiego elementu obrotowego ma odrębny kanał zasilający cieczą barierową.

Każdy środek uszczelniający, stanowiący uszczelnienie statyczne względem zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego, współpracujący z promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem usytuowanym w obwodowym pierścieniowym rowku na danej stronie danego pierścieniowego kanału wewnętrznego męskiego elementu obrotowego, składa się z pary uszczelek wargowych w kształcie litery U mających osiowo skierowane zewnętrzne odnogi, przy czym te zewnętrzne odnogi są uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej.

Środek uszczelniający, stanowiący uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym elementem pierścieniowym, a ściankami bocznymi obwodowego pierścieniowego rowka na danej stronie pierścieniowego kanału wewnętrznego męskiego elementu obrotowego, składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych w kształcie litery U, mających promieniowo skierowane zewnętrzne odnogi uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej, przy czym uszczelki te są usytuowane w tych obwodowych pierścieniowych rowkach.

Według wynalazku w innym wykonaniu wymieniane wcześniej ramię zawiera pewną liczbę przewodów rurowych, które jednymi końcami są przyłączone do tulei prowadzącej, a drugimi końcami do zewnętrznego elementu sprzęgu obrotowego.

W kolejnym wykonaniu według wynalazku wymienione ruchome ramię zawiera ułożoną wzdłuż niego pewną liczbę przewodów rurowych, które na swoich obrotowo osadzonych końcach mają połączenia kołnierzowe, łączone ze współpracującymi łącznikami na końcach rur układu rurowego statku.

W kolejnym wykonaniu układu według wynalazku korzystnie jest, gdy wewnętrzny żeński element obrotowy jest sztywno przymocowany do wymienionego końca ruchomego ramienia, a jego ścieżki płynów są przyłączone przewodami rurowymi ułożonymi wzdłuż tego ramienia do wewnętrznych ścieżek płynów w elemencie sprzęgającym sztywno zamocowanym do ramienia w pewnej odległości od wymienionego końca tego ruchomego ramienia, a mechanizm osiowego przemieszczania stanowi zespół podnoszenia ruchomego ramienia wraz z wewnętrznym męskim elementem obrotowym i elementem sprzęgającym i obracania tego zestawu w pozycji podniesionej, przy czym pod elementem sprzęgającym usytuowana jest współosiowa tuleja sprzęgająca mieszcząca w sobie element sprzęgający w pozycji opuszczonej, w której wewnętrzne ścieżki płynów elementu sprzęgającego połączone są z układem rurowym statku.

W wykonaniu tym element sprzęgający jest współosiowy z osią obrotu ruchomego ramienia, a mechanizm osiowego przemieszczania stanowi hydrauliczny manipulator o określonym zakresie ruchu w górę i w dół.

Nadto układ według wynalazku korzystnie zawiera cylindryczno-tłokowy manipulator przemieszczania ramienia w płaszczyźnie prostopadłej do osi wzdłużnej pionowego ruchu ruchomego ramienia.

Korzystne jest także i możliwe wykonanie według wynalazku, w którym oś obrotu ruchomego ramienia usytuowana jest pomiędzy wewnętrznym męskim elementem obrotowym, a elementem sprzęgającym.

174 718

W drugim wykonaniu układu według wynalazku środek uszczelnienia dynamicznego składa się z pary środków uszczelniających umieszczonych w obwodowych pierścieniowych rowkach po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu, przy czym każda dolna część każdego obwodowego pierścieniowego rowka jest połączona z kanałem zasilającym cieczą barierową i mieści nadto w sobie sprężynę dociskową stykającą się jedną stroną ze środkiem uszczelniającym.

Układ według wynalazku nadto zawiera zespół kontroli ciśnienia i/lub objętości cieczy barierowej sprzężony z kanałami zasilającymi cieczą barierową elastycznymi przewodami.

Układ według wynalazku zapewnia szybkie, skuteczne i bezpiecznie szczelne połączenie miejsca wydobywczego na dnie morza pionowymi przewodami przemieszczania mediów produkcyjnych, poprzez boje przeładunkową z urządzeniem obrotowym, z układem rurowym statku pływającego. Usytuowanie środków sprzęgających w postaci boi przeładunkowej i urządzenia obrotowego pod dnem statku w jego komorze odbiorczej i szybie sięgającym pokładu, pozwala uniknąć budowy dużych konstrukcji na pokładzie statku, a jednocześnie umożliwia bezpieczne łączenie i rozłączanie boi przeładunkowej ze statkiem w każdych okolicznościach. Sprzęg układem według wynalazku między boją, a statkiem zapewnia ustalenie dużych luzów pomiędzy nimi i ogranicza do minimum ryzyko uszkodzenia. Zastosowany układ uszczelnień statycznych i dynamicznych pomiędzy łączonymi elementami układu, w którym stosuje się dla ich uaktywniania ciecz barierową mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia, pozwala sterować operacją wzajemnego łączenia i rozłączania elementów obrotowych sprzęganych w układzie według wynalazku. Również zdalnie sterowane są operacje przemieszczania członów układu do pozycji łączenia i w czasie rozłączania.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w niżej opisanych przykładach wykonania objaśnionych rysunkiem, na którym na kolejnych figurach przedstawiono:

Fig. 1 - schematyczny boczny przekrój części dziobowej statku z boją w komorze odbiorczej i innymi elementami układu wewnątrz szybu statku.

Fig. 2 - częściowy przekrój boi w komorze odbiorczej z pozostałymi elementami układu pokazanymi w widoku osiowym.

Fig. 3 - powiększony częściowy przekrój osiowy części układu z Fig. 2 w stanie wzajemnego połączenia elementów obrotowych urządzenia obrotowego oraz ramienia łączącego je ze sprzęgiem obrotowym.

Fig. 4 - elementy układu z Fig. 3 w stanie rozłączenia.

Fig. 5 - schematyczny widok z góry mechanizmu obracania ramienia z urządzeniem obrotowym w pozycji rozłączenia.

Fig. 6 - widok jak na Fig. 5 w pozycji połączenia.

Fig. 7 - powiększony przekrój osiowy układu środków uszczelniających statycznych i dynamicznych w wykonaniu układu według Fig. 2 - Fig. 4 pomiędzy elementami obrotowymi urządzenia obrotowego.

Fig. 8 - schematyczny przekrój - widok boczny drugiego wykonania układu według wynalazku.

Fig. 9 - częściowy przekrój wzdłużny boi w wykonaniu z Fig. 8.

Fig. 10 - przekrój wzdłużny części wewnętrznego męskiego elementu obrotowego w wykonaniu według Fig. 8.

Fig. 11 - powiększony przekrój schematyczny środków uszczelniających statycznych i dynamicznych układu według Fig. 8.

Fig. 12 - schematyczny częściowy przekrojony widok boczny wykonania według Fig. 2 - 4, z odmienną realizacją zespołu ramienia i połączenia z układem rurowym statku.

Fig. 13 - schematyczny widok z góry wzdłuż linii XIII - XIII na Fig. 12.

Układ zawiera statek 1, którego przekrój boczny części dziobowej uwidoczniono na Fig. 2. Statek 1 od strony dennej ma otwartą w dół komorę odbiorczą 2, do której wprowadzana jest i mocowana przeładunkowa zanurzona boja 3. Boja 3 zawiera zewnętrzny

174 718 element pływakowy 4, który jest zwalnialnie mocowany w komorze odbiorczej 2 statku 1 i element środkowy 5, który jest obrotowo ustalony w zewnętrznym elemencie pływakowym 4 i jest zakotwiczony na dnie morza lub oceanu za pomocą lin kotwicznych 6. Ponad komorą odbiorczą 2 statek 1 ma pionowy szyb 7 usytuowany pomiędzy komorą odbiorczą 2 i pokładem 8 statku 1.

Układ zawiera również urządzenie obrotowe 9 stanowiące urządzenie dwudzielne złożone z zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10, który jest na stałe mocowany do górnego końca elementu środkowego 5 boi 3 i z wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11, usytuowanego w stanie rozłączenia w dolnej części szybu 7 ponad boją 3.

W wykonaniu układu według wynalazku uwidocznionym na Fig. 2, układ zawiera trzy pionowe przewody przemieszczania 12, 13 i 14 mediów płynnych i/lub gazowych na statek 1, wprowadzone od dołu do elementu środkowego 5 boi 3. Przykładowo, jeden przewód przemieszczania 12 dla przepływu z odwiertu węglowodorów, drugi 13 dla wtrysku wody i trzecie 14 dla wtrysku gazu. Wymienione przewody przemieszczania 12,13 i 14 są połączone przez odrębne zawory zamykające 15 z odpowiednimi ścieżkami płynów w zewnętrznym żeńskim elemencie obrotowym 10 urządzenia obrotowego 9.

Wewnętrzny męski element obrotowy 11 urządzenia obrotowego 9 jest zamontowany na przemieszczanym w płaszczyźnie poziomej końcu ruchomego ramienia 16, którego drugi koniec jest mocowany obrotowo, tak, że element obrotowy 11 jest przemieszczany wraz z nim pomiędzy pozycją przy ścianie bocznej szybu 7 obok komory odbiorczej 2 statku 1, a pozycją poprzedzającą połączenie lub następującą po rozłączeniu, w której wewnętrzny męski element obrotowy 11 jest usytuowany współosiowo ponad boją 3 z zamocowanym na niej zewnętrznym żeńskim elementem obrotowym 10 urządzenia obrotowego 9. Układ jest wyposażony nadto w mechanizm osiowego przemieszczania 17 połączonego z nim wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11, poprzez opuszczanie go do i podnoszenie z zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10 w pozycji, gdy ruchome ramię 16 sytuuje ten element obrotowy względem drugiego elementu obrotowego urządzenia obrotowego 9 współosiowo.

Wewnętrzny męski element obrotowy 11 jest osadzony ślizgowo w tulei prowadzącej 18, która jest mocowana do wymienionego przemieszczanego końca ruchomego ramienia 16. Z kolei tuleja prowadząca 18 wspiera usytuowaną nad nią obudowę 19, w której w pozycji podniesienia po rozłączeniu sytuowana jest górna część wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11. Jednocześnie obudowa 19 wspiera osadzony na niej od góry mechanizm osiowego przemieszczania 17 elementu obrotowego 11.

Ruchome ramię 16 zawiera rurowe przewody 20 połączone z urządzeniem obrotowym 9 poprzez tuleję prowadzącą 18 z jednej strony i z drugiej strony z układem rurowym 21 w szybie 7 statku 1 poprzez sprzęg obrotowy 22, stanowiący równocześnie wspornik obrotowy mocowanego do niego drugiego końca ruchomego ramienia 16.

Układ według wynalazku w wykonaniu z Fig. 2 jest bardziej szczegółowo przedstawiony na Fig. 3 i 4 na których zewnętrzny żeński element obrotowy 10 i wewnętrzny męski element obrotowy 11 urządzenia obrotowego 9 są pokazane w stanie połączonym i odpowiednio w stanie rozłączonym.

W stanie połączonym wymienione elementy obrotowe 10 i 11 wyznaczają między sobą wspólne kanały pierścieniowe łączące się ze współpracującymi z nimi ścieżkami płynów wykonanymi w tych elementach obrotowych 10,11.

W przedstawionym przykładzie wykonania z trzema pionowymi przewodami przemieszczania 12, 13 i 14 zgodnie z istotą rozwiązania liczba pierścieniowych kanałów i ścieżek płynów odpowiada liczbie użytych pionowych przewodów przemieszczania 12, 13 i 14.

Zewnętrzny żeński element obrotowy 10 ma wykonane trzy pierścieniowe kanały 23, 24, 25 łączące się każdy oddzielnie z jedną z trzech ścieżek płynów 26, 27, 28 w zewnętrznym żeńskim elemencie obrotowym 10 i oddzielnie z jedną z trzech ścieżek płynów 29, 30, 31 w wewnętrznym męskim elemencie obrotowym 11.

174 718

Zgodnie z wynalazkiem pierścieniowe kanały mogą być również wykonane w wewnętrznym męskim elemencie obrotowym 11 lub łącznie wyznaczone przez wnęki w obydwu elementach obrotowych 10 i 11 na przykład dla utworzenia pierścieniowych kanałów mających przekrój poprzeczny zbliżony do kołowego zarysu.

W opisywanym wykonaniu na każdej stronie każdego pierścieniowego kanału 23,24,25 wewnętrzny męski element obrotowy 11 wykonany jest obwodowy pierścieniowy rowek 32 mieszczący ruchomy promieniowo pierścieniowy element 33. Ten pierścieniowy element 33 współpracuje ze środkami uszczelniającymi 34, 35, z których środek uszczelniający 34 stanowi statyczne uszczelnienie względem zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10, a środek uszczelniający 35 stanowi uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem 33, a ściankami bocznymi obwodowego pierścieniowego rowka 32. Wymienione środki uszczelniające 34, 35 są uaktywniane hydraulicznie dla uszczelnienia wzajemnego styku połączonych elementów obrotowych 10,11 i zwalniane w przypadku ich rozłączania. Ich uaktywnianie hydrauliczne realizowane jest za pomocą cieczy barierowej mającej ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia, a więc ciśnienie przemieszczanego medium. Ciecz barierowa jest doprowadzana poprzez kanał zasilający 36 usytuowany w tym elemencie obrotowym urządzenia obrotowego 9, w którym wykonane są obwodowe pierścieniowe rowki 32. W przykładzie wykonania tym elementem jest wewnętrzny męski element obrotowy 11. Jak pokazano na Fig. 7, kanał zasilający 36 cieczą barierową prowadzi do przestrzeni buforowej, która ograniczona jest powierzchnią dna obwodowego pierścieniowego rowka 32 i współpracującym promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem 33, współpracującym ze środkami uszczelniającymi 34, 35. Konstrukcja promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu 33 umożliwia jego samocentrowanie się z zewnętrznym żeńskim elemencie obrotowym 11 ze względnie dużymi tolerancjami rzędu ± 12 mm. Każdy pierścieniowy element 33 może przesuwać się swobodnie w kierunku promieniowym i dlatego może przejmować możliwe odchylenia lub przemieszczenia środka uszczelniającego 34, 35 pomiędzy zewnętrznym elementem obrotowym 10 i wewnętrznym elementem obrotowym 11.

Wewnętrzny męski element obrotowy 11 zawiera część dolną 37 i część górną 38, przy czym część górna 38 jest osadzona, ślizgowo w tulei prowadzącej 18, zaś część dolna jest wprowadzana do zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10, jak pokazano na Fig. 3. W przedstawionej tam pozycji tuleja prowadząca 18 i część górna 38 wyznaczają wspólne pierścieniowe kanały 39, 40, 41 łączące się z odpowiednimi ścieżkami płynów 29, 30, 31 wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11, a przez nie z rurowymi przewodami 20 w ruchomym ramieniu 16, przy czym tuleja prowadząca 18 ma przelotowe otwory pomiędzy pierścieniowymi kanałami 39, 40 i 41, a przewodami rurowymi 20.

Pomiędzy pierścieniowymi kanałami 39,40,41 część górna 38 ma statyczne uszczelki 42, uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową odpowiadające środkom uszczelniającym 34, przy czym ciecz barierowa jest doprowadzana kanałem zasilającym 36.

Jedynym ruchem względnym pomiędzy wewnętrznym elementem obrotowym 11, a tuleją prowadzącą 18 podczas łączenia i rozłączania obu elementów obrotowych 10 i 11 jest ruch osiowy. W czasie tych operacji wewnętrzne ciśnienie cieczy barierowej jest niskie i układ uszczelniający jest odciążony. Jak wynika z Fig. 4, część górna 38 wewnętrznego elementu obrotowego 11, w momencie, gdy jego część dolna 37 jest wyciągana z zewnętrznego elementu obrotowego 10 przez mechanizm osiowego przemieszczania 17, sytuowana jest w obudowie 19, a część dolna wsuwana jest w tuleję prowadzącą 18.

Mechanizm osiowego przemieszczania 17 wewnętrznego elementu obrotowego 11 jest hydraulicznym siłownikiem tłokowym. Sprzęg obrotowy 22 zawiera stały element wewnętrzny 43 sztywno mocowany na układzie rurowym 21 statku 1 i zewnętrzny element 44 obrotowo osadzony na wewnętrznym elemencie 43 oraz połączony z drugim końcem ruchomego ramienia 16. Element zewnętrzny 44 ma postać tulei, odpowiadającej konstrukcyjnie tulei prowadzącej 18. Wewnętrzny element 43 i zewnętrzny element 44 sprzęgu obrotowego 22 wyznaczają między sobą pierścieniowe kanały 45, 46, 47 łączące się z

174 718 przewodami rurowymi 20 w ruchomym ramieniu 16 i z odpowiednimi ścieżkami płynów 48, 49, 50 w wewnętrznym elemencie 43 oraz z układem rurowym 21 statku 1.

Na każdej strome pierścieniowych kanałów 45,46,47 usytuowane są statyczne środki uszczelniające 51, odpowiadające środkom uszczelniającym 34, uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej doprowadzanej kanałem zasilającym 52 w elemencie wewnętrznym 43. Kanał zasilający 52, podobnie jak kanał zasilający 36 są połączone z zasilaniem cieczą barierową, nie pokazanym na rysunku.

Przewody rurowe 20 ułożone wzdłuż ruchomego ramienia 16 mogą być utworzone przez pewną liczbę rur 53, 54, 55, które na swoich końcach, przykładowo przez spawanie, zamocowane są z jednej strony do tulei prowadzącej 18, a z drugiej do zewnętrznego elementu 44 sprzęgu obrotowego 22.

Dla przemieszczania ruchomego ramienia 16 w płaszczyźnie poziomej układ wyposażony jest w hydrauliczny zespół cylindra-tłoka 56 mocowanego przegubowo z jednej strony do ściany szybu 7, a drugą stroną do ruchomego ramienia 16 w jego części środkowej, jak pokazano na Fig. 5 i Fig. 6. Na Fig. 7 uwidoczniony jest układ środków uszczelniających 34 statycznych i 35 dynamicznych.

Środek uszczelniający 34 uszczelniający statycznie, składa się z pary uszczelek wargowych 57, w przekroju w kształcie litery U, usytuowanych w obwodowym rowku 58 w promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie 33, stanowiącym rodzaj obudowy, gniazda uszczelek statycznych 57. Pierścieniowy element 33 składa się z pary pierścieni stalowych zmontowanych i złączonych ze sobą, jak pokazano na Fig. 7, tak, że środki uszczelniające 34 mogą być usytuowane w obwodowym rowku 58, zanim jego pierścienie stalowe zostaną zamontowane i złączone ze sobą. Uszczelki wargowe 57 wykonane są z odpowiednio dobranego materiału elastomerowego i mają osiowo skierowane zewnętrzne odnogi 59, przy czym zewnętrzne odnogi 59 pod działaniem ciśnienia cieczy barierowej dociskane są na zewnątrz dla ciernego blokującego połączenia z przeciwległą powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10.

Środek uszczelniający 35, dynamiczny, składa się także z pary elastomerowych uszczelek wargowych 60, o przekroju w kształcie litery U, które są usytuowane w oddzielnych pierścieniowych rowkach 61 w bocznych ściankach obwodowego pierścieniowego rowka 32. Uszczelki wargowe 60 mają promieniowo skierowane zewnętrzne odnogi 62, które pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej dociskane są do pierścieniowego elementu 33 i pierścieniowych rowków 61 stanowiąc uszczelnienie dynamiczne.

Elastomerowe uszczelki wargowe 57, 60 zawierają, nie pokazane na Fig. 7, osadcze pierścienie wsporcze dla zapobieżenia wytłaczaniu ich materiału uszczelniającego pomiędzy wzajemnie stykającymi się ich powierzchniami uszczelniającymi pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej.

Statyczne uszczelki 42 i statyczne środki uszczelniające 51, osadzone w górnej części 38 wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11 i w elemencie wewnętrznym 43 sprzęgu obrotowego 22 odpowiednio, mają konstrukcję odpowiadającą statycznym środkom uszczelniającym 34.

W pozycji wzajemnego połączenia wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11 i zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10, jak wspomniano wcześniej, promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 33 samodzielnie centrują się względem zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10. Podawana pod ciśnieniem ciecz barierowa, przykładowo olej hydrauliczny lub woda, wymusza rozprężanie się statycznych uszczelek wargowych 57 w kierunku powierzchni uszczelniającej zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10 i blokuje pierścieniowe elementy 33 w ich położeniu.

Pod względem uszczelnienia dynamicznego element obrotowy 11 i pierścieniowy element 33 są wspólnie zrównoważone hydraulicznie. Małą szczeliną pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi pierścieniowego elementu 33 i obwodowego pierścieniowego rowka 32 ciecz barierowa pod ciśnieniem dociera do dynamicznego środka uszczelniającego 35, złożonego z uszczelek wargowych 60. Różnica ciśnienia pomiędzy ciśnieniem cieczy

174 718 barierowej i ciśnieniem płynu przemieszczanego w układzie, wymusza mocny styk dynamicznego środka uszczelniającego 35 z powierzchnią uszczelniającą pierścieniowego elementu 33.

W czasie, gdy środki uszczelniające 34 i 35 są uaktywniane, statyczne środki uszczelniające 57 blokują pierścieniowe elementy 33 ciernie względem zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10, zaś pierścieniowe elementy 33 i stykające się ścianki boczne pierścieniowych rowków 32 stanowią wzajemnie względem siebie poruszające się powierzchnie ślizgowe, uszczelnione uszczelkami wargowymi 60, stanowiącymi uszczelnienie dynamiczne.

Dla funkcji uszczelniającej statycznej uszczelki wargowej 57 istotne jest pewne mocne osadzenie cierne pomiędzy nią a powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10. Ruch pomiędzy nimi wskutek dużych różnic ciśnienia w poprzek uszczelki wargowej 57 spowoduje wyciek cieczy barierowej.

Decydujące znaczenie dla wyboru rodzaju materiału uszczelniającego będzie miał współczynnik ciśnienia i współczynnik tarcia. Stąd jako materiał uszczelniający dla uszczelnienia statycznego wybrano materiał elastomerowy o największym możliwym współczynniku tarcia. Z kolei, dla uszczelnienia dynamicznego wybrano materiał elastomerowy mający niski współczynnik tarcia pomiędzy ślizgającymi się powierzchniami, co umożliwia osiągnięcie skutecznego uszczelnienia przy niskim współczynniku tarcia.

Gdy elementy obrotowe 10,11 mają być rozłączone, ciśnienie cieczy barierowej jest obniżane tak, by ruchome promieniowo pierścieniowe elementy 33 nie były blokowane w ich położeniu roboczym. Wewnętrzny męski element obrotowy 11 może być teraz wyciągnięty z zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 10. Mimo, że uprzednio rozprężone uszczelki wargowe 57, 60 są podczas tej operacji zluzowane, nadal pozostają one w styku z ich powierzchniami uszczelniającymi.

Przy użyciu cieczy barierowej, mającej ciśnienie wyższe niż płyn, któremu zapewnia się uszczelniony przepływ, przykładowo wyższe o 10 barów, uzyskuje się kontrolowaną drogę przepływu cieczy z czystego do brudnego medium. Można więc sterować kierunkiem przecieku, a powierzchnie uszczelniające są zabezpieczone przez kontrolowany przeciek bardzo małych ilości cieczy barierowej do płynu procesu przemieszczanego przez urządzenie obrotowe 9. Stąd przez sterowanie objętością i/lub ciśnieniem cieczy barierowej w czasie w sposób ciągły kontroluje się uszczelnienie urządzenia obrotowego 9.

Dla tego celu układ według wynalazku zawiera, nie pokazany na rysunku, zespół kontroli objętości i/lub ciśnienia cieczy barierowej. Zespół ten jest połączony z również nie pokazanym zespołem zasilania cieczą barierową kanałów zasilających 36, 52.

Należy podkreślić, że wewnętrzny męski element obrotowy 11 po rozłączeniu z zewnętrznym żeńskim elementem obrotowym 10 może być przemieszczany na boki i w górę względem ścian szybu 7 dzięki ruchomemu ramieniu 16 i sprzęgowi obrotowemu 22, z którym to ramię 16 jest połączone, w celu opróżnienia lub zwolnienia obszaru środkowego komory odbiorczej 2 ze względu na późniejsze wciąganie boi 3 do komory odbiorczej 2. Obrót ramienia 16 w płaszczyźnie poziomej zapewnia hydrauliczny zespół cylindra-tłoka 56.

Gdy wewnętrzny męski element obrotowy 11 jest podniesiony, zewnętrzny żeński element obrotowy 10 pozostaje otwarty i nie zabezpieczony. Dlatego, zanim boja 3 zostanie zwolniona ze statku 1 i opadnie z komory odbiorczej 2, korzystne jest umieszczenie czopu ochronnego w zewnętrznym elemencie obrotowym 11, w celu ochrony jego wewnętrznych powierzchni przed zabrudzeniem, wyciekami itd. Taki czop ochronny winien być sytuowany i usuwany przy zastosowaniu takiej samej zasady jak w sprzęganiu elementów obrotowych 10, 11 urządzenia obrotowego 9. Działania te mogą być również wykonane ręcznie, jeśli dostępna jest dostateczna ilość czasu.

Na Fig. 8 -10 przedstawione jest drugie wykonanie układu według wynalazku, które odpowiada wykonaniu z Fig. 2-4, lecz różni się rozwiązaniem konstrukcyjnym zespołu do przemieszczania wewnętrznego męskiego elementu obrotowego i środków do przemieszczania płynów procesu pomiędzy urządzeniem obrotowym, a układem rurowym statku 1.

W wykonaniu tym na boi 70 osadzone jest urządzenie obrotowe 71, którego zewnętrzny żeński element obrotowy 72, pokazany na Fig. 9, osadzony jest w elemencie środkowym 73 boi 70, która jest zwalnialnie mocowana w komorze odbiorczej 2 statku 1.

Pokazana schematycznie boja 70 jako zawierająca zewnętrzny element pływakowy 74, w którym osadzony jest obrotowo jej element środkowy 73 za pomocą pary łożysk poprzecznych 75, 76 i wzdłużnego łożyska 77. Zewnętrzny żeński element obrotowy 72 ma parę ścieżek płynu 78, 79, które są połączone z pionowymi przewodami 80, 81 wprowadzonymi do boi 70.

Wewnętrzny męski element obrotowy 82 jest sztywno przymocowany do swobodnego końca ruchomego ramienia 83, a jego ścieżki płynów 84, 85, widoczne na Fig. 10, są połączone przewodami rurowymi 86 (na Fig. 10 pokazano tylko jeden) ułożonymi wzdłuż ramienia 83 do wewnętrznych ścieżek płynów elementu sprzęgającego 87, który jest sztywno przymocowany do obrotowo osadzonego drugiego końca ruchomego ramienia 83. Wewnętrzny element obrotowy 82 zawiera również sprzęg czopowy, zawierający umieszczony od spodu centralnie element czopowy 88 dla wzajemnego łączenia z pionowym przewodem łączeniowym 89 sprzężonym z boją 70. Ten przewód łączeniowy 89 zawiera konieczne przewody sterownicze elektryczne i hydrauliczne, które są łączone, poprzez elektryczne taśmy stykowe 90 i nie pokazany na rysunku sprzęg hydrauliczny mieszczący się na dolnym końcu elementu czopowego 88, z zespołami sterującymi, zespołem kontroli objętości i/lub ciśnienia cieczy barierowej oraz zasilaniem cieczą barierową.

W wykonaniu przedstawionym na Fig. 9 pionowe przewody 80, 81 wraz z zewnętrznym żeńskim elementem obrotowym 72 mogą być wciągane poprzez element środkowy 73 boi 70 do statku 1, co jest korzystne dla celów konserwacyjnych.

W opuszczonej pozycji, w której wewnętrzny męski element obrotowy 82 jest połączony z zewnętrznym żeńskim elementem obrotowym 72, element sprzęgający 87 jest umieszczony w łączniku w postaci tulei sprzęgającej 91 dla połączenia wewnętrznych, nie pokazanych na rysunku, ścieżek płynów elementu sprzęgającego 87 z układem rurowym 92 statku 1 dla płynów procesu.

W urządzeniu obrotowym 71, którego fragment w powiększeniu pokazano na Fig. 9, zewnętrzny element obrotowy 72 ma obwodowe pierścieniowe kanały 93, 94 łączone ze ścieżkami płynów 84, 85 wewnętrznego elementu obrotowego 82, pokazanych na Fig. 10.

W podobny sposób tuleja sprzęgająca 91 ma pierścieniowe kanały, nie pokazane na rysunku, łączone ze ścieżkami płynów elementu sprzęgającego 87 i z układem rurowym 92 statku 1. Jak pokazano na Fig. 10, ścieżki płynów 84, 85 są ograniczone wewnątrz koncentrycznych elementów rurowych 95,96 i łączą się z pierścieniowymi kanałami 93,94 zewnętrznego elementu obrotowego 72 poprzez otwory w ściankach tych elementów rurowych 95,96. Ścieżki płynów elementu sprzęgającego 87 są utworzone odpowiednio.

Jak wynika z Fig. 10, długość i średnica wewnętrznego elementu obrotowego 82 mogą być znacznie zmniejszone, jeśli w układzie przesyłane będzie tylko jedno medium.

W wykonaniu przedstawionym na Fig. 8 dla podnoszenia, opuszczania i obracania zespołu ruchomego ramienia 83 wraz z wewnętrznym męskim elementem obrotowym 82 i z elementem sprzęgającym 87, to ruchome ramię 83 na swym obrotowo osadzonym końcu ma pionowy wał 97, który osadzony jest obrotowo i przesuwnie osiowo w łożyskach 98. Łożyska 98 są umieszczone w stojaku 99, który jest odpowiednio podparty na statku. Wał 97 jest od góry sprzęgnięty współosiowo z mechanizmem osiowego przemieszczania 100, stanowiącym hydrauliczny manipulator o określonym zakresie ruchu w górę i w dół, dla podnoszenia i opuszczania ruchomego ramienia 83 wraz z mocowanymi do niego elementem sprzęgającym 87 i wewnętrznym elementem obrotowym 82.

Dla przemieszczania ruchomego ramienia 83 w płaszczyźnie poziomej układ może być wyposażony w nie pokazany na rysunku hydrauliczny zespół cylindra-tłoka podobny do oznaczonego cyfrą 56 na Fig. 5 i Fig. 6 w pierwszym wykonaniu układu według wynalazku.

174 718

W wykonaniu na Fig. 8 wał 97 ma oś obrotu 101, a wiec również oś obrotu ruchomego ramienia 16 pokrywającą się z osią wzdłużną elementu sprzęgającego 87, a tym samym z osią tulei sprzęgającej 91.

To ich wzajemne współosiowe usytuowanie jest korzystne, gdy względy geometryczne i/lub wynikające z wymiarów wymuszają osadzenie wału 97 na przeciwległym końcu ruchomego ramienia 83 względem końca z wewnętrznym elementem obrotowym 82.

Możliwe jest jednak również usytuowanie osi obrotu ramienia 83 w wyznaczonym miejscu pomiędzy elementem sprzęgającym 87, a wewnętrznym elementem obrotowym 82, przez co można uzyskać korzystne zrównoważenie ruchomego ramienia 16 i wspieranych na jego końcach elementów układu, a przez to zmniejszenie momentów i sił obciążenia miedzy innymi na łożyskach 98.

Urządzenie obrotowe 71 w wykonaniu uwidocznionym na Fig. 8-10 skonstruowane jest w sposób odpowiadający uprzednio opisanemu pierwszemu wykonaniu, zarówno pod względem zastosowania promieniowo ruchomych pierścieniowych elementów jak i statycznych i dynamicznych środków uszczelniających uaktywnianych cieczą barierową mającą ciśnienie wyższe od ciśnienia otoczenia.

Również w tym wykonaniu współpracujące ze sobą pierścieniowe elementy i środki uszczelniające rozmieszczone są w wewnętrznym męskim elemencie obrotowym 82 dla sytuowania na każdej stronie pierścieniowych kanałów 93, 94 zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 72, gdy wewnętrzny element obrotowy 82 jest wprowadzany do zewnętrznego elementu obrotowego 72.

Na Fig. 10 zespoły pierścieniowych elementów i środków uszczelniających zilustrowane są tylko schematycznie jako bloki 102. Ciecz barierowa jest doprowadzana do tych zespołów poprzez nie pokazany na rysunku kanał zasilający łączony z przewodem zasilającym 103 cieczą barierową pokazanym na Fig. 8. Ciecz barierowa jest dostarczana także poprzez nie pokazany na rysunku przewód zasilający do statycznych środków uszczelniających w elemencie sprzęgającym 87 w sposób odpowiadający zasilaniu cieczą barierową zespołu uszczelnień części górnej 38 wewnętrznego męskiego elementu obrotowego 11 w wykonaniu pokazanym na Fig. 2 - 4.

Odmiana wykonania zespołu pierścieniowych elementów i środków uszczelniających według wynalazku pokazana jest na Fig. 11 w powiększonej skali.

W wykonaniu tym promieniowo ruchomy pierścieniowy element 104 jest umieszczony w obwodowym pierścieniowym rowku 105 wykonanym w rurowym elemencie 95 wewnętrznego elementu obrotowego 82. W pierścieniowym elemencie 104 osadzony jest środek uszczelniający statyczny w postaci uszczelki wargowej 106, o przekroju w kształcie litery U, której zewnętrzne odnogi są skierowane w kierunku przylegającej powierzchni uszczelniającej zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego 72. Ciecz barierowa jest dostarczana poprzez kanał zasilający 107 do objętości buforowej na dnie pierścieniowego rowka 105. Gdy ciecz barierowa jest podawana pod ciśnieniem, zewnętrzne odnogi uszczelki wargowej 106 są dociskane na zewnątrz do ciernej współpracy blokującej z przeciwległą powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego elementu obrotowego 72.

Środek uszczelniający dynamiczny w tym wykonaniu składa się z pary elementów uszczelniających 108, które są umieszczone w pierścieniowych rowkach 109 po każdej stronie pierścieniowego elementu 104, współpracując ciernie z przyległą powierzchnią uszczelniającą danego pierścieniowego elementu 104. Jak pokazano, każdy pierścieniowy rowek 109 jest połączony z kanałem zasilającym 107 cieczą barierową, zaś w dolnej części pierścieniowego rowka 109 umieszczona jest także dociskowa sprzężyna 110 działająca na element uszczelniający 108 uzupełniając nacisk cieczy barierowej. Każdy element uszczelniający 108 jest także utrzymywany dodatkowo w swej pozycji poprzez pierścień uszczelniający 111 typu O-ring usytuowany w pierścieniowym rowku 109.

Przy' odpowiednim doborze średnicy pierścienia uszczelniającego 111, docisku sprzężyny dociskowej 110 itd., nacisk uszczelniający może być zrównoważony tak, że osiąga się optymalne działanie uszczelnienia dynamicznego. Sposób działania i własności

174 718 funkcjonalne wykonania z Fig. 11 we wszystkich istotnych założeniach wynalazku są takie same jak w uprzednio opisanych wykonaniach.

W uprzednio opisanych wykonaniach koniec ruchomego ramienia 16,83 usytuowany przeciwlegle do urządzenia obrotowego 9,71 odpowiednio, jest sprzęgnięty albo ze sprzęgiem obrotowym 22, albo z elementem sprzęgającym 87 odpowiednio, które są konstrukcyjnie wyposażone w odpowiednie ścieżki płynów dla zapewnienia połączenia pomiędzy przewodami rurowymi 20, 86 ruchomego ramienia 16, 83 odpowiednio z układem rurowym 21,92 statku 1.

Na Fig. 12 i Fig. 13 pokazano alternatywne rozwiązanie takiego połączenia układu według wynalazku, które w zasadzie odpowiada wykonaniu według Fig. 2-4, oprócz zastosowanego tam sprzęgu obrotowego 22, i dlatego odpowiadające sobie elementy oznaczone są tymi samymi oznaczeniami liczbowymi, co na Fig. 2-4.

W wykonaniu tym ruchome ramię zawiera pewną liczbę przewodów rurowych 115, które na swoich obrotowo osadzonych końcach mają odpowiednie połączenie kołnierzowe 116 dla łączenia i rozłączania ze współpracującymi z nimi łącznikami 117 na końcu przewodów rurowych układu rurowego 21 statku 1. Łączniki 117 mogą stanowić łączniki dostępne w handlu pod nazwą Collet. Przewody rurowe 115 są wsparte przez środki wsporcze 118 i są obrotowo osadzone wokół podparcia 119.

Za pomocą nie pokazanego na rysunku mechanizmu przemieszczania w płaszczyźnie poziomej ruchome ramię z przewodami rurowymi 115 oraz z wewnętrznym elementem obrotowym 11 i pozostałymi elementami układu z nim połączonymi, może być przemieszczone na bok do pozycji pokazanej limami kreskowymi na Fig. 13, gdy przewody rurowe 115 są odłączone od łączników 117.

174 718

Fig. 10.

- Fig.11.

174 718

Fig.9.

174 718

Fig.7.

174 718

Fig.5.

Fig.6.

174 718

Fig.2.

174 718

Fig.1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ do łączenia i rozłączania statku z boją przeładunkową, zwłaszcza statku do morskiej produkcji węglowodorów, zawierający statek, zanurzoną boję przeładunkową i urządzenie obrotowe, przy czym boja zawiera zewnętrzny element pływakowy, wprowadzany i zwalnialnie mocowany w zanurzonej otwartej od spodu komorze odbiorczej statku przechodzącej w pionowy szyb sięgający pokładu, oraz ustalony obrotowo w zewnętrznym elemencie pływakowym element środkowy zakotwiczony na dnie morza i połączony z co najmniej jednym pionowym przewodem przemieszczania medium wydobywanego z dna morza, zaś urządzenie obrotowe osadzone jest na górnym końcu boi i zawiera parę współosiowych elementów obrotowych wyznaczających między sobą pierścieniowe kanały łączone ze ścieżkami płynów w tych elementach obrotowych dla przemieszczania płynów pomiędzy pionowymi przewodami przemieszczania a układem rurowym na statku, znamienny tym, że elementy obrotowe (10,11, 72, 82) stanowią elementy wzajemnie łączone i rozłączane poprzez osiowe wsuwanie i wyciąganie jednego do i z drugiego, z których jeden stanowi zewnętrzny żeński element obrotowy (10, 72), a drugi wewnętrzny męski element obrotowy (11, 82) odpowiednio, przy czym jeden z nich jest mocowany trwale do obrotowego elementu środkowego (5, 73) boi (3, 70), zaś na statku wewnątrz szybu (7) powyżej urządzenia obrotowego (9, 71) usytuowany jest mechanizm osiowego przemieszczania (17, 100) połączonego z nim drugiego elementu obrotowego, natomiast wspólne pierścieniowe kanały (23 - 25, 93, 94) między sobą elementy obrotowe (10, 11, 72, 82) wyznaczają w stanie połączenia, a na każdej stronie pierścieniowych kanałów (23 - 25,93,94) umieszczone są środki uszczelniające (34, 35,106,108) odpowiednio aktywne w stanie połączenia i zwalniane w momencie wzajemnego rozłączania elementów obrotowych (10,11, 72, 82) odpowiednio.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jeden z elementów obrotowych (10,11, 72, 82) na każdej strome każdego pierścieniowego kanału (23 - 25, 93, 94) ma obwodowy pierścieniowy rowek (32, 105) mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element (33, 104) współpracujący ze środkami uszczelniającymi (34, 35, 106, 108) stanowiącymi uszczelnienie statyczne względem drugiego elementu obrotowego (10, 72), zaś drugi element obrotowy (11, 82) ma obwodowe rowki pierścieniowe (32,105) z kanałem zasilającym (36, 107) dla cieczy barierowej, przy czym uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem (33, 104) a ściankami bocznymi obwodowych pierścieniowych rowków (32, 105) stanowią środki uszczelniające (34, 35, 106,108) uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia.
3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wewnętrzny męski element obrotowy (11, 82) połączony z mechanizmem osiowego przemieszczania (17, 100) go względem boi (3, 70), jest zamontowany na jednym końcu ruchomego ramienia (16, 83), które jest osadzone w pewnej odległości od wymienionego końca obrotowo w płaszczyźnie poziomej wewnątrz szybu (7) ponad boją (3, 70), z zakresem obrotu pomiędzy pozycją przy boku wnętrza szybu (7), a pozycją z wewnętrznym elementem obrotowym (11, 82) ześrodkowanym z usytuowaną pod nim boją (3,70).
4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że wewnętrzny męski element obrotowy (11) zawiera część dolną (37) i część górną (38), przy czym część górna (38) jest osadzona ślizgowo w tulei prowadzącej (18) przymocowanej trwale do wymienionego jednego końca ruchomego ramienia (16), a część dolna (37) w pozycji połączenia jest sytuowana w zewnętrznym żeńskim elemencie obrotowym (10), zaś tuleja prowadząca (18) i cześć

174 718 górna (38) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11) w pozycji połączenia wyznaczają wspólne kanały pierścieniowe (39 - 41) łączone ze ścieżkami płynów (29 - 31) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11) i rurowymi przewodami (20) ułożonymi wzdłuż ruchomego ramienia (16), a przez nie połączone z układem rurowym (21) statku (1) wewnątrz szybu (7).
5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że część górna (38) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11) na każdej stronie pierścieniowych kanałów (39 - 41) ma statyczne uszczelki (42) stanowiące statyczne uszczelnienie pomiędzy częścią górną (38), a tuleją prowadzącą (18) uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową poprzez kanał zasilający (36).
6. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że na wymienionym końcu ruchomego ramienia (16) osadzona jest obudowa (19) oparta na tulei prowadzącej (18), usytuowana współosiowo względem górnej części 38) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11), w której to obudowie (19) sytuowana jest część górna (38) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11) w pozycji rozłączania go z zewnętrznym żeńskim elementem obrotowym (10).
7. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że mechanizm osiowego przemieszczania (17) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11) do i z zewnętrznego żeńskiego elementu obrotowego (10) stanowi urządzenie hydrauliczne osadzone na górnej stronie obudowy (19).
8. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że ruchome ramię (16) drugim końcem jest przymocowane do obrotowego wspornika mającego postać sprzęgu obrotowego (22), który zawiera nieruchomy wewnętrzny element (43) i osadzony na nim obrotowo zewnętrzny element (44), do którego przyłączone jest drugim końcem ruchome ramię (16), przy czym wewnętrzny element (43) i zewnętrzny element (44) sprzęgu obrotowego (22) wyznaczają między sobą wspólne kanały pierścieniowe (45 - 47) łączone z przewodami rurowymi (20) ułożonymi wzdłuż ruchomego ramienia (16) i ze ścieżkami płynów (48 - 50) w elemencie wewnętrznym (43) sprzęgu obrotowego (22) łączonymi z układem rurowym (21) statku.
9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że wewnętrzny element (43) sprzęgu obrotowego (22) na każdej stronie pierścieniowych kanałów (45 - 47) ma statyczne uszczelki (51) stanowiące uszczelnienie pomiędzy wewnętrznym elementem (43) i zewnętrznym elementem (44) sprzęgu obrotowego (22) uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową, przy czym wewnętrzny element (43) sprzęgu obrotowego ma kanał zasilający (52) cieczą barierową.
10. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że uszczelki statyczne (42) są uaktywniane hydraulicznie cieczą barierową, przy czym górna część (38) wewnętrznego męskiego elementu obrotowego (11) ma kanał zasilający (36) cieczą barierową.
11. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że ruchome ramię (16) zawiera pewną liczbę przewodów rurowych (53 - 55), które jednymi końcami są przyłączone do tulei prowadzącej (18), a drugimi końcami do zewnętrznego elementu (44) sprzęgu obrotowego (22).
12. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że ruchome ramię (16) zawiera ułożoną wzdłuż niego pewną liczbę przewodów rurowych (115), które są na swoich obrotowo osadzonych końcach mają połączenia kołnierzowe (116) łączone ze współpracującymi łącznikami (117) na końcach rur układu rurowego (21) statku.
13. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że wewnętrzny męski element obrotowy (82) jest sztywno przymocowany do wymienionego końca ruchomego ramienia (83), a jego ścieżki płynów (84, 85) są przyłączone przewodami rurowymi (86) ułożonymi wzdłuż ruchomego ramienia (83) do wewnętrznych ścieżek płynów w elemencie sprzęgającym (87) sztywno zamocowanym do tego ramienia (83), w pewnej odległości od wymienionego końca tego ramienia (83), a mechanizm osiowego przemieszczania (100) stanowi zespół podnoszenia ruchomego ramienia (83) wraz z wewnętrznym męskim elementem

174 718 obrotowym (82) i elementem sprzęgającym (87) i obracania tego zestawu w pozycji podniesionej, przy czym pod elementem sprzęgającym (87) usytuowana jest współosiowa tuleja sprzęgająca (91) mieszcząca w sobie element sprzęgający (87) w pozycji opuszczonej, w której wewnętrzne ścieżki płynów elementu sprzęgającego (87) połączone są z układem rurowym (92) statku.
14. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że element sprzęgający (87) jest współosiowy z osią obrotu (101) ruchomego ramienia (83).
15. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że mechanizm osiowego przemieszczania (100) stanowi hydrauliczny manipulator o określonych ruchach w górę i w dół.
16. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że zawiera cylindryczno- tłokowy manipulator przemieszczania ruchomego ramienia (83) w płaszczyźnie prostopadłej do osi wzdłużnej pionowego ruchu tego ramienia (83).
17. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że oś obrotu (101) ruchomego ramienia (83) usytuowana jest pomiędzy wewnętrznym męskim elementem obrotowym (82) i elementem sprzęgającym (87).
18. Układ według zastrz. 13, znamienny tym, że środek uszczelnienia statycznego (34) składa się z pary uszczelek wargowych (57) o przekroju w kształcie litery U mających osiowo skierowane zewnętrzne odnogi (59), przy czym zewnętrzne odnogi (59) są uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej poprzez kanał zasilający (36).
19. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że środek uszczelniający (35) składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych (60) o przekroju w kształcie litery U usytuowanych w pierścieniowych rowkach (61) na każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu (33) i mających promieniowo skierowane zewnętrzne odnogi (62) uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej poprzez kanał zasilający (36).
20. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że środek uszczelnienia dynamicznego składa się z pary środków uszczelniających (108) umieszczonych w pierścieniowych rowkach (109) po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu (104), przy czym każda dolna część każdego pierścieniowego rowka (109) jest połączona z kanałem zasilającym (107) cieczą barierową i mieści w sobie sprężynę dociskową (110) stykającą się jedną stroną ze środkiem uszczelniającym (108).
21. Układ według zastrz. 9 albo 10, albo 18, albo 19, albo 20, znamienny tym, że kanał zasilający (36, 52, 107) cieczą barierową jest połączony elastycznym przewodem z zespołem kontroli ciśnienia i/lub objętości cieczy barierowej.