NO175071B - Teleskopskjöt - Google Patents

Description

Teleskopskjøter for rørledninger har lenge vært kjent ettersom det er viktig ved reparasjon av rørledninger, særlig undervanns-rørledninger, at den skadete seksjon blir fjernet og at et stykke med den riktige lengde blir innsatt istedenfor den fjernete seksjon. Ved undervannsanlegg blir reparasjon på rørledninger utført ved hjelp av dykkere eller fjernstyrte fartøyer. Reparasjon av undervanns-rørledninger krever van-ligvis at utskiftingsoperasjonen omfatter en teleskopskjøt og at den kan håndteres lettvint og enkelt slik at dykkere eller fjernstyrte fartøyer kan utføre slike reparasjoner mest mulig effektivt.

US patent nr. 4 371 198 viser en teleskopskjøt med me-tallbelger for tetting og låsing av skjøten. Metallbelgene er plassert i et ringrom mellom ytterelementenes innvendige overflate og innerelementenes utvendige overflate. Aktiveringen er trykkpåvirkbar, idet ringstempler bringes i trykkinngrep med belgene for derved å bringe disse til å bevege seg radielt utad og innad til tetningsinngrep med ovennevnte overflater.

US patent nr. 4 109 945 viser en annen teleskopskjøt med separate tetnings- og gripeorganer. Tetningshylsen beveges ved hjelp av flensbolter for å spenne den ringformete tetning og gripehylsen blir beveget på samme måte for å spenne gripe-kilene.

US patent nr. 4 131 287 viser en ringformet tetning for bruk i en olje- og gassbrønn. Denne tetning omfatter et sentralt metalltetningselement som har indre og ytre lepper som vender i begge retninger og kileelementer plassert mellom leppene for å tvinge dem til fast tetningsinngrep med inner-og ytterveggene. Hvert av benene har en avsmalnende skulder som er innrettet for inngrep med en tilsvarende avsmalning på sin kile. Inngrepet mellom disse avsmalninger gjør at leppene blir tvunget bort fra den vegg mot hvilken hver leppe er i tetningsinngrep ved tilbaketrekking av kilen og bidrar således ved løsgjøring av tetningsenheten.

En nylig innlevert US patentsøknad, serie nr. 06/761692, innlevert 2. august 1985 av W. M. Taylor og T. R. Schmitz viser en teleskopskjøt med svakt serraterte sylindriske over flater og med en presspasning på inner- og ytterelementene og bevegelse av de to elementer foregår ved innføring av trykk mellom elementene for å overvinne presspasningen som tillater lengderegulering av skjøten. Ved trykkavlasting kommer disse overflater i inngrep med hverandre for å låse skjøten i stilling og gi en metallisk (metall mot metall) tetning. En utføringsform ifølge denne søknad tillater bruk av trykk for å bevege elementene i skjøten til en utskjøvet stilling.

Som et ytterligere eksempel på kjent teknikk på området kan nevnes EP 0 053 901.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret teleskopskjøt som kan plasseres mellom endene av to rørseksjoner og lett lengdereguleres ved utskyving eller innskyving, låses i den ønskete lengdeinnstilling og som har en metallisk tetning mellom de to elementer i skjøten som er adskilt fra organene som låser elementene i stilling.

Et annet formål er å tilveiebringe en forbedret teleskop-skjøt som kan utskyves eller innskyves til en ønsket stilling mellom to rørseksjoner i et undervannsområde og enkelt anbrin-ges og deretter avtettes.

Nok et formål er å tilveiebringe en forbedret, robust og lett betjent teleskopskjøt som kan monteres ved hjelp av en dykker i et undervannsområde uten at dykkeren manuelt må regulere skjøtens lengde.

Disse og andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse oppnås ved en teleskopskjøt som angitt i de etterføl-gende krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 er et snitt gjennom den forbedrete teleskopskjøt ifølge foreliggende oppfinnelse i dens innskjøvne stilling. Figur 2 er et annet lignende snitt gjennom skjøten vist i figur 1, men i dens utskjøvne stilling. Figur 3 viser en del av et snitt gjennom skjøtens tetningsorganer vist i utløst stilling. Figur 4 er et lignende snitt av tetningsorganene i skjø-ten vist i figur 3, men viser den i spent stilling. Figur 5 viser en del av et detaljsnitt gjennom låseorganene til skjøten vist i dens utløste stilling. Figur 6 er et lignende snitt gjennom låseorganene til skjøten vist i figur 5, men viser den i spent stilling.

Den forbedrete teleskopskjøt J ifølge foreliggende oppfinnelse som vist i tegningene, omfatter et rørformet innerelement Ml som ved sin ende er utformet for å forbindes (f.-eks. ved sveising) med den frilagte ende av en rørledning Pl (vist med brutte linjer) og et rørformet ytterelement M2 som ved sin ende er utformet for å forbindes (f.eks. ved sveising) med den frilagte ende av en rørledning P2 (vist med brutte linjer). Skjøten J omfatter også utskyvingsorganer E og innskyvingsorganer R, låseorganer L samt tetningsorganer S som forklart i det følgende.

Det rørformete innerelement Ml er rørformet, har et stort sett sylindrisk indre og omfatter en ytre overflate 10 som strekker seg fra enden 12 som er forbundet med rørledningen Pl med en ribbe 14 og utvendig overflate 16 som strekker seg fra ribben 14 til enden 18 som skal plasseres i elementet M2. En skulder 20 dannes av ribben 14 ved enden av overflaten 10 og en skulder 22 dannes også av ribben 14 ved begynnelsen av overflaten 16. Et spor 24 er utformet i ribbens 14 sentrale parti og vender utad for å oppta en O-ring 2 6 som vist.

Det rørformete ytterelement M2 omfatter et endeelement 28, hylseelement 30 forbundet med endeelementet 28 og låseen-het 32 forbundet med hylseelementet 30. Endeelementet 28 omfatter ende 34 innrettet til å forbindes med rørledningen P2 og med en innvendig diameter lik rørelementets Ml diameter, flens 36 og hoveddel 38 som har en innvendig overflate 40 med en diameter som er tilstrekkelig stor til å oppta rørelemen-tets Ml ende 18. En skulder 4 2 er utformet ved enden av overflaten 40. Overflatens 40 ende motsatt skulderen 42 ender i en ribbe 41 med 0-ring-spor 41a og lagerring-spor 41b for å oppta O-ring 43a og lagerring 43b som vist. Flensen 36 er utformet med en avsmalnende utsparing 44 på sin innvendige overflate. Hylseelementet 30 omfatter flenser 46 og 48 ved hver ende og en hoveddel 50 mellom flensene 46 og 48. Flen sens 46 indre ende omfatter en avsmalnende utsparing 52 som samvirker med utsparingen 44 på endeelementet 28 for å oppta en tetningsring 54 for tetning mellom flensene. Pinneskruer 56 og muttere 58 utgjør midler for sammenkopling av flensene 46 og 36. Som best vist i figur 3 og 4 omfatter flensen 46 et utspring 60 som strekker seg inn i en utsparing 62 på flensens 36 fremside og en fas 64 er utformet mellom utsparingen 62 og flensens 36 fremside, slik at en O-ring 66 er opptatt deri for å danne en ytterligere tetning mellom flensene. Flensen 48 omfatter et utspring 68 for å danne en utsparing 70 mellom utspringets 68 øvre overflate og flensens 48 fremside. Hylse-elementets 3 0 innside omfatter en innvendig overflate 72 som strekker seg fra utspringet 68 til en skulder 74. Skulderen 74 er forsynt med en ribbe 76 som omfatter et 0-ring-spor 78 for en O-ring 79 og lagerring-spor 80 for en lagerring 81. Ribben 76 danner en skulder 82 med innvendig overflate 84. Hylsens 30 indre fra skulderen 82 omfatter en overflate 84, avsmalnende overflate 86, overflate 88, avsmalnende overflate 90, overflate 92 og forsenket overflate 94.

Låseenheten 32 omfatter et gripe- eller inngrepselement 96 og en aktiveringsinnretning 98 som vist i figur 5 og 6. Gripeelementet 96 omfatter en hoveddel 100 som har en flens 102 og fingre 104 som strekker seg til venstre for hoveddelen 100 som vist. En ring 106 er avtettet i en utsparing 108 på fremsiden av flensen 102 og er festet i stilling ved hjelp av pinneskruer 105 som strekker seg gjennom ringen 106, flensen 102 og flensen 48 og muttere 107. Ringen 106 har innadragende leppe 110 hvis innvendige overflate befinner seg i en liten avstand radielt utad fra hoveddelens 100 utside. Ringens 106 form samvirker med hoveddelen 100 og flensen 102 til elementet 96 for å danne en ringformet sylinder 112 i hvilken et stempel 114 er anordnet for frem- og tilbakebevegelse. Stempelet 114 omfatter passende indre og ytre tetninger. En rørforlengelse 116 strekker seg fra stempelet 114 på avtettet måte i forhold til den indre kant av lappen 110 og hoveddelens 100 utside til omsluttende inngrep med fingrenes 104 utvendige avsmalnende overflate 118. Den indre overflate til fingrenes 104 ender omfatter tenner 120 som fortrinnsvis er maskinert slik at de danner en toppvinkel på ca. 50° og vil i en tolv tommers skjøt ha seksten tenner med 0,250 deling. Toppunktet til tennene 120 i den utløste posisjon, som vist i figur 1 og 5, bør befinne seg i liten avstand fra den utvendige overflate 10 på rørelementet Ml (f.eks. en maksimal avstand på ca. 0,254 mm). Ringen 122 er ved hjelp av skruer 123 festet til forlengelsens 116 ytre ende og kan forskyves på pinneskruer 124 som er inn-skrudd i ringen 106 med muttere 125 påskrudd pinneskruenes 124 ytre ende i en posisjon som tillater full utløsning eller låsing av låseenheten 32.

En kanal 126 strekker seg gjennom flensen 102 inn i sylinderens 112 utløsningsende og en kanal 128 strekker seg gjennom ringen 106 inn i sylinderens 112 spennende. En ytterligere kanal 130 strekker seg gjennomm flensen 102 til en posisjon for levering av trykkfluid på innsiden og mellom flensene 102 og 48. En kanal 132 strekker seg gjennom hylse-elementets 30 hoveddel 50 for levering av trykkfluid til en posisjon på ribbens 14 utvendige overflate til høyre for 0-ringen 26. En kanal 134 strekker seg gjennom hoveddelen 50 til en posisjon som munner ut gjennom venstre ende av overflaten 84. En kanal 13 6 strekker seg gjennom hoveddelen 50 til en posisjon som munner ut gjennom overflaten 92. En kanal 138 strekker seg gjennom flensen 46 til en posisjon som strekker seg gjennom høyre parti av andre forsenkete overflate 139 for å levere trykkfluid som tvinger stempel 140 til venstre. Stempelet 140 er ringformet og er plassert mellom elementets Ml utvendige overflate 16 og den innvendige overflate 94 og omfatter fingre 142 som strekker seg inn i og danner inngrep med indre ben 144 hos en ringformet, kanalformet metall-tetningsring 146. Den indre overflate i fingrenes 142 distale ende omfatter et spor 148 som et utspring 150 på benet 144 griper inn i. Når stempelet 140 er i den i figur 3 viste posisjon, vil tetningsringens 146 indre ben 144 ikke berøre det indre rørelements Ml overflate 16 og skjøten J kan utskyves eller innskyves uten å skade tetningsbenet 144. Fingrenes 142 utspring 152 har en ytre overflate 154 som avsmalner og en plan overflate 156. Overflatene 154 og 156 er innrettet til å samvirke med overflatene 90 og 88 for å frembringe en innad-rettet kraft på fingrene 142 for å bringe tetningsringens 146 indre ben 144 i tetningskontakt med det indre rørelements Ml overflate 16 og for å holdes i denne tilstand ved hjelp av residualspenningen i fingrene 142.

Når den forbedrete skjøt J ifølge foreliggende oppfinnelse skal brukes til å erstatte en skadet seksjon i en under-vanns-rørledning, blir den skadete seksjon først skåret lås og fjernet og deretter nedsenkes erstatningsskjøten J i stilling mellom rørledningens frie ender. Dersom skjøten J er kortere enn spalten mellom rørledningsendene Pl og P2 som vist, akti-viseres utskyvingsorganene E ved hjelp av en dykker eller et fjernstyrt fartøy, ved at trykkfluid innføres gjennom kanalen 132 og trykket i kanalen 130 avluftes eller avlastes. Trykkfluidet som leveres gjennom kanalen 132 virker på et ringformet areal mellom tetningen til O-ringen 26 på overflaten 72 og tetningen til O-ringen 79 på det indre rørelements Ml overflate 16. Trykket på dette areal utøves for å bevege det indre rørelement Ml mot venstre som vist i tegningene og det ytre rørelement M2 til høyre. Dersom skjøten J i utskjøvet tilstand er lenger enn spalten mellom rørledningsendene, aktivi-seres innskyvingsorganene R ved hjelp av en dykker eller et fjernstyrt fartøy ved at trykkfluid innføres gjennom kanalen 130 og trykket i kanalen 132 avluftes eller avlastes. Trykkfluidet som leveres gjennom kanalen 130 virker på et ringformet areal mellom tetningen til O-ringen 79 mot overflaten 10 og tetningen til O-ringen 2 6 på overflaten 72. Trykket på dette areal utøves for å bevege det indre rørelement Ml mot høyre som vist i tegningene og det ytre rørelement M2 mot venstre. Når den ønskede lengde for skjøten J er oppnådd stenges kommunikasjonene med kanalene 103 og 132 for å låse skjøten J i dens ønskede lengdestilling.

Hydraulikk-fluidet som er innesluttet mellom nevnte arealer vil motvirke lengdeendring av skjøten J. Det fore-trekkes imidlertid at skjøten J er positivt låst i stilling ved aktivisering av låseorganene L. Dette oppnås ved å slippe trykkfluid gjennom kanal 128 samtidig som det sørges for tilbakeføring eller avløp gjennom kanalen 12 6. Fluidet som leveres gjennom kanalen 128 kommer inn i venstre ende av den ringformete sylinder 112 og beveger stempelet 114 mot høyre. Derved vil også rørforlengelsen 116 og ringen 122 beveges mot høyre. Forlengelsens 116 innvendige overflate 162 står i inngrep med den utvendige avsmalnende overflate 118 på fingrenes 104 ytre ender. Stempelets 114 slaglengde er tilstrekkelig til at overflaten 162 ved kamvirkning skyver tennene 120 i låseinngrep med det indre rørelements Ml utvendige overflate 10 for opprettelse av den positive lås mellom elementene Ml og M2. I denne stilling tiltrekkes mutterne 125 på pinneskruene 124 for å sikre låsenheten i dens låste stilling. Dersom det er ønskelig å utløse denne positive lås er det bare nødvendig å skru løs mutterne 125 og tilføre trykkfluid gjennom kanalen 126 og avlufte eller tilbakeføre fluid fra kanalen 128.

Ved låsingen av låseorganene L aktiveres tetningsorganene S for å danne den ønskete metalliske tetning mellom det indre rørelements Ml utside og det ytre rørelements M2 innside ved en posisjon nær skjøtens J indre ende og oppstrøms fra låseorganene L, utskyvingsorganene E og innskyvingsorganene R. Denne tetning tilveiebringes ved tilføring av trykkfluid gjennom kanalen 138 og avlufting eller tilbakeføring av fluid gjennom kanalen 136. Trykkfluidet i det ringformete område mellom overflaten 94 og overflaten 16 tvinger stempelet 140 til å bevege seg mot venstre. Stempelets 140 bevegelse fører metall-tetningsringen 146 til inngrep med skulderen 82 i det innesluttete rom mellom overflaten 16 på det indre rørelement Ml og overflaten 84 på innsiden av hylseelementet 30. Denne bevegelse overføres til tetningsringen 14 6 via stempelfingrene 142 til tetningsringens 146 ben 144. Avstanden mellom overflatene 16 og 84 er slik at tetningsringens 146 ytre ben bringes til å bøye innad på grunn av den minskete radielle utstrekning av det rom som tetningsringen 146 er plassert i. Dette forårsaker spenning av den ytre legg slik at den opp-rettholder en positiv metallisk tetning mot slike overflater som vist i figur 4. Samtidig beveges det indre tetningsben 144 til tettende kontakt med det indre rørelements Ml overflate 16 på grunn av kamvirkning av overflatene 90 og 88 som samvirker med overflatene 154 og 156 og derved inntrykker fingrene 142. Utløsing av låseorganene L oppnås ved å foreta de samme trinn i motsatt rekkefølge. Trykkfluid leveres gjennom kanalen 136 og kanalen 138 avluftes eller tilbakefø-res. Dette bringer stempelet 140 til å bevege seg mot høyre. Fingrene 142 som holdes i inngrep med det indre ben 144 eller tetningsringen 146 trekker tetningsringen 146 til høyre inntil den er i stillingen vist i figur 5. Fingrenes 142 kamvirkning mot benet 144 ved utspring-overflåtenes 154 og 156 anlegg mot overflatene 90 og 88 sikrer at den metalliske tetning vil bli utløst ved motsatt bevegelse av stempelet 14 0.

Så snart tetningsringen 146 er beveget til spent stilling, er det ofte ønskelig å foreta en prøve med sikte på å bestemme hvorvidt der er dannet en tett tetning eller ikke. Dette utføres før skjøten J fikseres til rørledningens frie ender. Prøving utføres ved å tilføre trykkfluid gjennom begge kanaler 136 og 138 og kontrollere for lekkasje ved kanalen 134. Fluidtilførselen til begge kanaler 13 6 og 138 sikrer at stempelet 140 ikke beveger seg fra spenn-stillingen samt også utøver fluidtrykk på tetningsringen 146. Dersom det ved prøving ble konstatert at tetningsringen 14 6 er fluidtett så kan reparasjon av rørledningen fullføres ved å feste skjøtens J ender til rørledningens frie ender f.eks. ved sveising. Prøving av tetningsringen 54 kan utføres ved å kontrollere trykket i fluider i kanalen 164 som strekker seg gjennom flensen 36.

Claims (8)

1. Teleskopskjøt omfattende et indre rørformet element (Ml), et ytre rørformet element (M2) med tilstrekkelig stor innvendig diameter til å oppta det indre rørformete element (Ml), et antall tetninger (26, 79) som er anordnet med aksiell innbyr-des avstand mellom innsiden av det ytre rørformete element

(M2) og utsiden av det indre rørformete element (Ml) og har ulike effektive tetningsdiametre for mellom seg å danne et skjøt-utskyvingsområde og et skjøt-innskyvingsområde, organer (130, 132) for tilføring av trykkfluid til utskyvings- og inn-skyvingsområdene for å bevirke relativ utskyvings- og innskyvingsbevegelse av elementene (Ml, M2),karakterisert vedinngrepsorganer som bæres av det ytre rørformete element (M2), trykkpåvirkbare kamorga-ner (114) som samvirker med inngrepsorganene (120) for å låse og utløse inngrepsorganene til og fra det indre rørformete element (Ml), en metallisk tetning (S) for tetting mellom de indre og ytre rørformete elementer (Ml, M2), hvilken tetning (S) er beliggende mellom de rørformete elementer (Ml, M2) i et område som har en minskende radial dimensjon i én aksial retning, idet tetningen (S) er en U-formet ring (146) med et indre ben (144) og et ytre ben som begge vender i retning av det innvendige trykk fra det indre rørformete element, samt trykkpåvirkbare organer (140) for spenning av tetningen (S) ved bevegelse i den smalnende aksialretning, for å bevege tetningen (S) til tetningsanlegg mot de rørformete elementer (Ml, M2) samt for utløsing av tetningen (S) ved bevegelse i den utvidende aksialretning for å bevege tetningen fra dens tetningsanlegg.

2. Teleskopskjøt ifølge krav 1,karakterisertved at den metalliske tetning (S) omfatter organer (136, 138) for tilføring av fluid under trykk til de tetningstrykk-påvirkbare organer (14 0).

3. Teleskopskjøt ifølge krav 1,karakterisertved at den omfatter en port (134) for trykktesting av den metalliske tetning (S).

4. Teleskopskjøt ifølge krav 2,karakterisertved at den metalliske tetning (S) også omfatter et antall fingre (142) som strekker seg fra de trykkpåvirkbare organer (140) og står i inngrep med tetningsringen (146), slik at tetningsringen (14 6) beveger seg med bevegelsen til de trykkpåvirkbare tetningsorganer (140) mellom utløst og spent stilling.

5. Teleskopskjøt ifølge krav 4,karakterisertved at tetningsringen (146) i spent tilstand er anbrakt i en ringformet utsparing mellom de rørformete elementer (Ml, M2), at tetningsringens (146) indre ben (144) omfatter en leppe (150) ved sin ende, og at fingrene (142) står i inngrep med benleppen (150).

6. Teleskopskjøt ifølge krav 5,karakterisertved at den omfatter organer (154, 156) som er utformet på fingrene (142) og samvirker med nevnte minskende diameter for å skyve fingrene (142) til fast inngrep med benleppen.

7. Teleskopskjøt ifølge krav 2,karakterisertved at de trykkpåvirkbare organer (140) er i form av et ringformet tetningsstempel som er anbrakt i en ringformet utsparing mellom de rørformete elementer (Ml, M2) for aksiell bevegelse i denne og med tetningsorganer mellom stempelet og de rørformete elementer, og at tilførselsorganene (136, 138) omfatter porter i hver ende av den ringformete tetningsstempelutsparing.

8. Teleskopskjøt ifølge krav 7,karakterisertved at den omfatter en prøveport (134) som strekker seg gjennom det ytre rørformete element (Ml) nedstrøms for tetningsringen (146), hvorved trykk som tilføres begge porter (136, 138) i den ringformete tetningsstempelutsparing låser tetningsstempelet (140) og setter tetningsringen (146) under trykk og eventuell lekkasje forbi tetningsringen detekteres ved trykktestingsporten (134).