DE2629030A1

DE2629030A1 - Vorrichtung zum verbinden von aufeinanderfolgenden teilen einer rohrleitung

Info

Publication number: DE2629030A1
Application number: DE19762629030
Authority: DE
Inventors: Andre Capdebosc; Michel Moinard
Original assignee: ERAP; Entreprise de Recherches et dActivites Petrolieres SA
Current assignee: ERAP; Entreprise de Recherches et dActivites Petrolieres SA
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1977-01-13
Also published as: NO146788B; GB1521574A; DE2629030C3; AR210760A1; DE2629030B2; FR2316522A1; CA1042477A; NL7607228A; NO146788C; IT1061818B; JPS526119A; US4087119A; SE7607409L; NO762232L; FR2316522B1; ES449393A1; BR7604246A

Description

Br.-firg. Wilhelm Reichel
DipL-lng. Woligang Beichel

6 Frankfurt a. M. 1 _Q___

Parksiraß· 13 ⁸⁵⁰³

ENTREPRISE DE RECHERCHES ET D'ACTIVITES PETROLIERES E.R.A.P., Paris, Frankreich

Vorrichtung zum Verbinden von aufeinanderfolgenden Teilen einer Rohrleitung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von aufeinanderfolgenden Teilen einer Rohrleitung, insbesondere von im Wasser versenkten oder eingetauchten Rohren, zum Befördern von Kohlenwasserstoff verbindungen.

Bei der Erfindung geht es vor allem um eine Vorrichtung zum Sichern einer dichten Verbindung zwischen Elementen einer Leitung, die zum Befördern von Kohlenwasserstoffprodukten, einem FiItrat oder einer sonstigen Flüssigkeit geeignet ist, und bei der insbesondere ein Zusammenfügen dieser Elemente vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen einem Unterwasser-Lagertank für Kohlenwasserstoffe und einer Installation in Form einer Schwimmplattform herzustellen, die beispielsweise zum Beladen eines Ladetransportschiffs geeignet ist.

Es sind robuste, stabile, im Wasser versenkte Aufbauten bekannt, die dafür vorgesehen sind, eine Verbindung zwischen der

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Meeresoberfläche und einem Lagertank auf dem Meeresgrund herzustellen, wobei diese Aufbauten eine gelenkige Anordnung aus stabilen, aufeinanderfolgenden Elementen einer Kolonne bilden· Zwischen jeweils zwei Elementen einer Kolonne ist ein Gelenk von der Art eines Kardangelenks vorgesehen, das zwischen den benachbarten Elementen der Kolonne leichte gegenseitige Verschiebungen zuläßt, was erforderlich ist, da der Aufbau eine erhebliche Länge besitzt und diese Verschiebungen mit Rücksicht auf die Einflüsse der Unterwasser-Dünung und der Unterwasser-Wellen erforderlich sind. Insbesondere wird im folgenden ein Aufbau dieser Art beschrieben und beansprucht, ebenso ein besonderes Verfahren, daß das elementenweise Eintauchen dieses Aufbaus von der Meeresoberfläche bis zum Meeresboden ermöglicht. Bei einer bestimmten Ausführungsform dieses Aufbaus weist jedes stabile Element der Kolonne im Inneren eine axiale Leitung für den Transport des Kohlenwasserstoffs von dem Tanklager zu der Meeresoberflächeninstallation auf.

Es ist unmittelbar ersichtlich, daß beim Eintauchen einer stabilen Struktur die Dichtigkeit der axialen. Leitungsabschnitte über die Gesamthöhe der Struktur nachläßt. Auch wenn diese Dichtigkeit zunächst gegeben sein sollte, kann sie bei der üblichen Ausführung des Eintauchens der Elemente der Kolonne nicht aufrechterhalten werden. Bei dem herkömmlichen Verfahren des schrittweisen Einbringens der Struktur ist ein aufeinanderfolgendes Kippen jedes Elements der Kolonne notwendig. Dabei wird dieses aus einer im wesentlichen horizontalen Stellung an der Meeresoberfläche umgelegt, bis es seine vertikale Position für das Eintauchen einnimmt, wobei es nicht möglich ist, die aufeinanderfolgenden Teile der Leitung, d.h. ein Element mit dem anderen Element der Kolonne vor dem Eintauchen zu verbinden, da die klassischen Rohrverbindungsgelenke wegen der Abmessungen der infragekommenden Stücke nicht geeignet sind, eine Biegung von mindestens 90° zu vollziehen, die aufgrund der

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angewandten Eintauchweise erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsvorrichtung für aufeinanderfolgende Teile einer Rohrleitung, insbesondere einer Unterwasserrohrleitung für Erdöl und Erdölprodukte zu schaffen, die einen tragenden Aufbau für die eingetauchten Rohrteile aufweist, die die Dichtigkeit zwischen aufeinanderfolgenden Elementen des Aufbaus sicherstellt und ein schrittweises Absetzen der Vorrichtung ermöglicht, wobei beim Absenken des inneren Teils der Leitung eine Zusammensetzung in Richtung Wasseroberfläche ermöglicht wird und die im Bereich jeder Trennebene zweier aufeinanderfolgender Elemente in einfacher Weise wirksam und besonders zuverlässig ferngesteuert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein rohrförmiges flexibles Gelenk zwischen zwei zu verbindenden Teilen der Rohrleitung angeordnet ist, wobei die Teile unter Umständen miteinander nicht vollständig fluchten, daß dieses Gelenk an seinen Enden formschlüssig mit zwei zylindrischen Verbindungsstücken verbunden ist, die im Inneren zweier Rohrteile verschiebbar sind, daß Fernbedienungsglieder vorgesehen sind, die die Verbindungsstücke in dem jeweiligen entsprechenden Teil der Rohrleitung nahe an deren, deutlich abgesetzten Endlagerhülsen verankern, und daß ebenfalls ferngesteuerte Elemente die Dichtigkeit zwischen der Außenfläche der Verbindungsstücke und der Innenfläche der Rohrteile herstellen.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht das rohrförmige flexible Gelenk aus einem zylindrischen Rohr,das im Ende der in Lagerhülsen der Rohrteile verschiebbaren Verbindungsstücke eingesetzt ist, ist des weiteren das Gelenk am Ende mit VorSprüngen für das Zusammenfügen mit den Verbindungsstücken versehen und weist das Rohr auf seins· äußeren Oberfläche einen Schutzüberzug gegen .Umwelteinflüsse auf. ,

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Die weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß jedes verschiebbare Verbindungsstück eine innere Ausnehmung für einen zylindrischen Kolben aufweist, koaxial zu dem Verbindungsstück, mit einer konischen Auflagefläche, die mit Verankerungszapfen zusammenarbeitet, die verschiebbar in gleichmäßig über das Verbindungsstück sich um dessen Achse erstreckenden Querbohrungen sind, daß die Bewegung des Kolbens die Zapfen absatzweise aus der ümfangsfläche des Verbindungsstücks herausragen und zum Eingriff mit einer vertieft in der Innenfläche der zu dem entsprechenden Rohrteil zugehörigen Lagerhülse angebrachten Hohlkehle bringen läßt, daß dieser Kolben eine Endfläche besitzt,- die mit dem Boden der Ausnehmung einen Hohlraum mit variablem Volumen begrenzt, der einem gegen den Kolben wirkenden Mediumsdruck ausgesetzt ist, daß ein querverlaufender Anschlag im Kolbenkörper vorgesehen ist,· daß ein paralleler Vorsprung zu dem Anschlag an einer gleitbaren Hülse etwa in der Mitte koaxial zu dem Verbindungsstück angeordnet ist►und deren Verlängerung den Hohlraum ausfüllt, daß diese Hülse durch eine Feder zurückgeführt wird, die sich gegen einen Vorsprung und gegen einen Anschlag abstützt, und daß mindestens eine aufblasbare Dichtung in einer offenen Hohlkehle in der Außenfläche des Verbindungsstücks vorgesehen ist, wobei diese Dichtung gegen die Innenfläche der Lagerhülse anliegt.

In bevorzugter Weise ist die aufblasbare Dichtung durch einen im Verbindungsstück angeordneten Kanal mit dein Hohlraum variablen Volumens verbunden und ist ein querverlaufender Durchgang im Kolben vorgesehen, der den Kanal dann freigibt, wenn die Verankerungszapfen im Eingriff mit der versenkten Hohlkehle der Lagerhülse sind.

Die Erfindung zeichnet sich in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß ein Einstellelement vorgesehen ist, das eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist und axial in die Ver-

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bindungsstücke quer zu dem flexiblen rohrförmigen Gelenk eingefügt ist, daß das Einstellelement Mittel zum gleichzeitigen formschlüssigen Zusammenfügen der beiden Verbindungs-⁴ stücke besitzt, wobei in jedem von den Verbindungsstücken eine axiale Verschiebung der zentralen Buchse und eine Verbindung des Hohlraums variablen Volumens mit einem Austrittsquerschnitt einer im Einstellelement angeordneten Leitung stattfindet, und daß das Medium unter Druck in den Hohlraum einströmt. Die KolbenverSchiebung in der inneren Ausnehmung jedes Verbindungsstücks unter dem Einfluß des durch das Medium ausgeübten Drucks bewirkt eine Verankerung der Verbindungsstücke durch das Vorstehen der Zapfen nach dem Aufblasen bzw. Auffüllen der Gelenkdichtungen. Das Zurückziehen des Einstellelements kann daraufhin sicher durchgeführt werden, indem die zentrale Buchse freigegeben wird, deren Verlängerung des Endstücks den Hohlraum variablen Volumens abdichtet, in welchem einen Partialdruck bestehen bleibt, der den Kolben in seiner Position hält und die Zapfen absatzweise verriegelt, um die Verbindungsstücke und die Lagerbuchsen der Rohrteile fortdauernd miteinander formschlüssig zu verbinden.

In bevorzugter Weise bestehen die Mittel zum Verbinden des Einstellelements mit den Verbindungsstücken aus Bajonettverschlüssen oder ähnlichen Elementen, die in eine offene, abgesetzte Nut in jedem Verbindungsstück eingreifen.

Bei einer speziellen Ausführungsform, die für den herkömmlichen Fall gedacht ist, bei dem die Rohrleitungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart verbunden sind, daß die eine Achse im wesentlichen vertikal verläuft, weist das im unteren Teil der Vorrichtung angeordnete Verbindungsstück eine um die Achse . drehbare Spitze und das obere Verbindungsstück einen Füiirungs-» trichter für das Einstellelement auf,

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Vorteilhafterweise befinden sich an den beiden Enden des Einstellelements, zu beiden Seiten der Verbindungsstücke, der Zentrierglieder in den Rohrteilen, flexible Federblätter, die in den Körper des Einstellelements im Falle dessen Fortbewegung versenkbar sind, nachdem die Verbindungsstücke zusammengefügt sind. Das Einstellelement hängt bevorzugt an einem Trägerkabel, das eine Zulaufleitung für das unter Druck stehende Medium aufweist.

In einer Variante ist das Einstellelement an seinem oberen Ende mit einer hydraulischen Zentrale ausgerüstet, die in die mit dem Hohlraum variablen Yoiumens jedes Verbindungsstücks verbundene Leitung das unter Druck "befindliche Medium liefert.

Es Ist vorgesehen, daß das Einstellelement an seinem inneren Ende einen Dstektorkopf zum Messen einer Position gegenüber den Rohrteilen enthält« Bevorzugt weist das Einstellelement in seiner äußeren Oberfläche Dichtungsgelenke auf, die mit der Innenfläche der Verbindungsstücke im Falle einer axialen Yerbindung durch die Vorrichtung zusammenwirkt.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung werden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungs beispiels näher erläutert, wobei die Beschreibung dieses spe-ziellen Ausführungsbeispiels den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise beschränkt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisehe .Ansicht eines im Wasser versenkten Anfbaus, gebildet aus massiven Elementen einer Kolonne ₉ die eine Verbindung zwischen einem Unterwasser-Tanklager und der Meeresoberfläche herstellen;

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Fig. 2 eine Ansicht im vergrößerten Maßstab der Verbindung zwischen zwei Elementen der Kolonne des Aufbaus nach Fig. 1, insbesondere die Teile der Rohrleitung zum Transport von Erdöl bzw. Erdölprodukten, die in den Elementen der Kolonne befestigt sind, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammengefügt werden;

Fig. 3 eine Ansicht im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine Detailansicht im vergrößerten Maßstab einer Ausführungsform eines der Verbindungsstücke und der Verankerungs- und Dichtemittel in Bezug auf eine Endlagerhülse einer der Leitungen, und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Details des in Fig. 4 dargestellten Verbindungsstücks.

In Fig. 1 ist mit der Positionsnummer 1 ein Lagertank bekannter Bauweise bezeichnet, der auf einem Unterwasserboden 2 bzw. auf dem Meeresgrund versenkt ist und insbesondere für die Aufnahme eines Kohlenwasserstoff-Volumens 3 bestimmt ist. Dieser Lagertank 1 ist an eine obere Schwimmerplattform 4 angeschlossen, die sich über den Meeresspiegel 5 erhebt. Diese Plattform 4 ist dafür vorgesehen und eingerichtet, um beispielsweise die Ladung eines Ladetransportschiffs 6 mit Kohlenwasserstoff aufzunehmen, der in dem Lagertank 1 abgefüllt ist. Die Verbindung zwischen dem Lagertank 1 und der Plattform 4 wird durch einen Gelenkaufbau hergestellt, der aus Kolonnenelementen 7 besteht, die wahlweise durch ein Kardangelenk 8 verbunden sind. Die Verbindung zwischen diesem Gelenkaufbau und dem Lagertank ist in der Zeichnung schematisch durch die Positionsnummer 9 angedeutet, während die Verbindung zwischen dem Gelenkaufbau und der Plattform 4 durch ein weiteres Verbindungs-

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glied 10 erfolgt. Im folgenden wird bevorzugt der besondere Aufbau der Elemente 7 der Kolonne und das Verfahren zum Versenken des Gelenkaufbaus und seine Verbindung mit dem Unterwasser-Lagertank 1 beschrieben und dargestellt.

Es ist leicht einzusehen, daß zur Sicherstellung einer dichten Verbindung durch die Elemente 7 der Kolonne dieses Aufbaus, insbesondere zwischen dem Lagertank 1 und der oberen Schwimmerplattform 4 als Verteilerstelle, es üblich ist, durch diese Elemente hindurch eine durchgehende Leitung zu führen. Daraus folgt, daß der Vorgang des Eintauchens der Elemente der Kolonne insbesondere die Verbiegung der Leitung um 90° erfordert entsprechend deren Verbindung und deren Eintauchung, was mit herkömmlichen Gasrohrleitungsgelenken nicht durchgeführt werden kann.

In diesem Zusammenhang wird speziell auf Fig. 2 verwiesen, aus der im vergrößerten Maßstab eine besondere Ausführungsform von zwei aufeinanderfolgenden Elementen der Kolonne des Aufbaus gezeigt sind, die beispielsweise durch die Positionsnummern 7a und 7b gekennzeichnet sind. Diese Elemente sind miteinander durch eine Gelenkverbindung 8, beispielsweise einem Kardangelenk miteinander verbunden. Das Element 7a, dessen Achse im wesentlichen vertikal verläuft, besitzt an seinem inneren Ende einen Gabelkopf 11, der einen Lagerzapfen-für eine erste Querachse 12 aufnimmt. Um diese ist kippbar eine Buchse 13 mit ausreichendem Durchmesser montiert, durch deren äußere Oberfläche und in einer Richtung senkrecht zu derjenigen der Querachse 12 eine zweite Achse 14 verläuft. Um diese ist ein zweiter Gabelkopf 15 drehbar angelenkt, der die Verlängerung des oberen Teils des Elements Tb darstellt. Die Kardangelenkvorrichtung wird dadurch realisiert, daß eine leichte Versteifung der Elemente 7a und 7b gegeneinander unter dem Einfluß der Beanspruchungen, die auf den einmal eingetauchten Aufbau

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ausgeübt werden, zugelassen werden, die insbesondere durch die Dünung und die Wellen unter Wasser hervorgerufen werden, wobei ganz speziell in diesem Fall die Distanz z\iischen dem Unterwasser-Lagertank 1 und der oberen Schwimmerplattform 4 wichtig ist, die beispielsweise einige hundert Meter betragen kann.

Jedes Element 7a oder 7b der Kolonne des Gelenkaufbaus weist im Inneren eine metallische Tragkonstruktion 16 mit Diagonalverstrebungen und mit Querbefestigungsgliedern 17 auf, die eine entsprechende Halterung der Achse der Elemente des Aufbaus, der Teile 18, 19 der Rohrleitung für die Beförderung von Erdöl bzw. Erdölprodukten und deren Dichtevereinigung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen. Diese Leitungen, deren Achsen im wesentlichen senkrecht verlaufen und in vertikaler Richtung aneinander anschließen, können Bewegungen nahe der Kardanverbindung 8 zwischen den Elementen 7a und 7b durchführen und weisen an ihren sich gegenüberstehenden Enden Lagerhülsen 20 und 21 auf, zwischen denen entsprechend der Erfindung eine Dichteverbindung verwirklicht wird, um die Fortsetzung der Rohrleitung sicherzustellen. Dieses Zusammenführen wird durch die in Fig. 2 schematisch dargestellte Verbindungsvorrichtung 22 durchgeführt.

Wie im Detail aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht die Verbindungsvorrichtung 22 im wesentlichen aus einem rohrförmigen flexiblen Zwischengelenk 23, dessen Zwischenteil nur angedeutet ist und an dessen Enden Verbindungsstücke 24 bzw. 25 vorgesehen sind, die dazu geeignet sind, in den Lagerhülsen 20 und 21 zu gleiten, und schrittweise in den Teilen der aufeinanderfolgenden Leitungen in dem Gelenkaufbau bewegt zu werden. Jedes Verbindungsstück 24 oder 25 v/eist im Inneren

ein Verankerungssystem 26 in der Innenfläche der entsprechenden Lagerhülse auf, sowie eine aufblasbare Dichtung 27, die sobald die beiden Verbindungsstücke an Ort und Stelle sind und die mechanische Verbindung zwischen den beiden Lagerhülsen sichergestellt ist,die Dichte realisiert,die in der gesamten Rohrleitungsanordnung gefordert wird.Die Verbindungsstücke werden in ihren Lagerhülsen bis auf ein Niveau herangeführt, auf dem ihre Verriegelung durchgeführt werden kann,anschließend erfolgt ihre Abdichtung mit Hilfe eines Trägerwerkzeugs 28,das im wesentlichen eine zylindrische Form aufweist und In axialer Richtung die.Verbindungsstücke 24 und 25 und das rohrformige flexible Zwischengelenk 23 miteinander vereinigt. Dieses Werkzeug 28 besteht aus einem langgestreckten Körper 29, dessen inneres Ende 30 (Fig. 2) zugespitzt ist und der mit entsprechenden Vorsprüngen 58 wid 59 (Fig. 4) versehen. Ist, deren Rolle nachstehend noch näher erläutert wird. In bevorzugter Weise wird das Werkzeug, das die Verbindungsvorrichtung trägt, durch die Rohrteile bis auf ein Niveau hindurchgeführt, das durch einen nicht dargestellten Detektorkopf markiert ist. Das Werkzeug steigt von dem Tanklager 1 Element um Element der Kolonne hoch, bis es die Gesamtlänge des Gelenkaufbaus durchquert hat. Diese Führung wird durch flexible Federblätter 31 und 32 sichergestellt, die auf dem zylindrischen Körper 29 befestigt sind und des weiteren durch die Verbindungsstücke 24 und 25. Diese Feder-? blätter sind insbesondere an dem Körper 29 mit Hilfe von Verbindungsnieten 33 oder ähnlichen Elementen befestigt und weisen an ihrem anderen Ende Gleitstücke 34 auf, die mit seitlichen Nuten 35 Im Eingriff stehen, die im Körper 29 parallel zn dessen Achse verlaufen, wodurch das Zurückziehen oder das schrittweise Fortbewegen des Werkzeugs ermöglicht wird, sobald die Verbindungsvorrichtung die beiden Teile der Leitung zusammengefügt hat«,

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Das Werkzeug 28 ist desweiteren mit einer Mitnahmeeinrichtung 36 für die Verbindungsstücke 24 und 25 ausgerüstet, wobei diese Einrichtung für die zeitweilige Mitnahme dieser Verbindungsstücke bevorzugt die Gestalt eines Bajonettverschlusses aufweist, jedoch sind auch andere Ausführungsformen für die Vereinigung des Werkzeugs mit den Verbindungsstücken möglich, wie beispielsweise völlig andere Einrichtungen, wie beispielsweise ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb. Dichtungen 37 sind in der Oberfläche der Innenbohrung der Verbindungsstücke vorgesehen, die die Dichtigkeit des Körpers 29 des Werkzeugs 28 während des Eingriffs in die Bohrung sicherstellen sollen. Im Körper 29 ist in axialer Richtung ein Versorgungskanal 38 vorgesehen, durch den eine komprimierte, unter Druck stehende Flüssigkeit geleitet wird, deren Aufgabe nachstehend noch näher erläutert wird. Dieser Versorgungskanal 38 ist durch eine nichtdargestellte Leitung mit der Schwimmerplattform 4 verbunden, oder kann mit einer hydraulischen Zentrale 39 in Verbindung stehen, die in Fig. 3 schematisch angedeutet ist und die an dem Werkzeug selbst hochsteigt bis zum Ende des oberen Verbindungsstücks 24 der Verbindungsvorrichtung. Ein Kabel 40 beinhaltet, falls dies vorgesehen ist, die Zuführleitung für die unter Druck stehende Flüssigkeit und/oder die elektrischen Verbindungen für den Antrieb der Zentrale, wodurch die Handhabung des Werkzeugs 28 und insbe-. sondere sein Abstieg in den Rohrteilen des Aufbaus gesichert wird, ebenso wie sein Zurückziehen, sobald die Verbindungsvorrichtung in Gang gesetzt wird. Ferner ist aus Fig. unter Bezugnahme auf die Verbindungsstücke 24 und 25 ersichtlich, daß das Verbindungsstück 24 unter sein oberes Ende ein_; Trichterprofil 24a besitzen und daß das Verbindungsstück 25 und sein inneres Ende in einer Spitze 25a münden. Das Trichterprofil ermöglicht das Eindringen des Werkzeugs 28 in die Verbindungsstücke und die Spitze gestattet die Ver-

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Schiebung der Anordnung, gebildet aus dem Werkzeug, den Verbindungsstücken und dem rohrförmigen, flexiblen Gelenk während seines Abstiegs in dem Aufbau bis auf das Niveau der zu vereinigenden Rohrteile.

Fig. 4 zeigt vor allem eine praktische Ausführungsform des Verbindungsstücks 24 der Verbindungsvorrichtung 22 und des rohrförmigen flexiblen Gelenks 23t das dem Verbindungsstück 24 zugeordnet ist, ferner das Verankerungssystem 26 für dieses Verbindungsstück mit der Lagerhülse 20 und den Antrieb bzw. die Versorgung für die aufblasbare Dichtung 27. In Fig. ist nur das obere Verbindungsstück 24 dargestellt,- was ausreicht, da das untere Verbindungsstück 25 genau die gleichen Organe besitzt, wobei die letzteren synchron mit denjenigen des oberen Verbindungsstücks gesteuert werden, um ein gleichzeitiges Ankuppeln der Vorrichtung an die beiden zu vereinigenden Rohrteile zu erreichen, sowie deren Dichtigkeit und zuletzt das Zurückziehen des Werkzeugs 28.

In seiner äußeren Oberfläche weist das Verbindungsstück 24 ringsum eine Anzahl von ringförmigen Dichtungen 41 auf, die eine erste Abdichtung ergeben, sobald das Verbindungsstück 24 seinen Platz in der Lagerhülse 20 einnimmt. Das Verbindungsstück 24 besitzt im übrigen im Inneren eine zylindrische Ausnehmung 42, die gegen den Zufuhrkanal 38 des Verbindungsstücks hin geöffnet ist und in der ein ringförmiger Kolben montiert ist, der axial zu dem Verbindungsstück liegt. Der Kolben begrenzt mit der Decke der zylindrischen Ausnehmung 42 einen Hohlraum 44 variablen Volumens, das von der jeweiligen Position des Kolbens abhängt. Segmente 45 sind in der äußeren Oberfläche des verschiebbaren Kolbens 43 angeordnet, um die Dichtigkeit nach außen während der Bewegungen des Kolbens zu gewährleisten. An seinem oberen Ende weist der Kolben 43

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ein Leitungsknie 46 auf, das mit dem Ende eines Kanals 47 zusammenpaßt, der durch den Körper des VerteilungsStücks 24 verläuft. Sobald der Kolben seine unterste Stellung erreicht, in der er auf dem Boden der zylindrischen Ausnehmung 42 aufliegt, besitzt das Volumen des Hohlraums 44 seinen Maximalwert. Der Kanal 47 steht durch den Körper des Verbindungsstücks 24 hindurch in Verbindung mit der aufblasbaren Dichtung 27, die in einer offenen Hohlkehle 49 angeordnet ist, die in der äußeren Oberfläche des Verbindungsstücks vorgesehen ist. Diese Dichtung 27 weist einen inneren Hohlraum 48 auf, der in Verbindung mit dem Kanal 47 derart steht, daß die komprimierte Flüssigkeit, die von dem Hohlraum 44 durch den Kanal in der angezeigten Richtung fließt, die Dichtung 27 aufbläst und dadurch die endgültige Dichtigkeit des Verbindungsstücks 24 gegenüber der Lagerhülse 20 sicherstellt.

In der äußeren Oberfläche des Kolbens 43 ist eine konische Auflagefläche 50 bzw. Auflageschulter vorgesehen, die dazu bestimmt ist, mit Zapfen 51 zusammen zu wirken, die das Verankerungssystem 26 des Verbindungsstücks bilden. Diese Zapfen 51 sind in radialen Löchern 52 querverschiebbar, gleichmäßig um die Achse des Verbindungsstücks angeordnet und durchsetzen den Körper des Verbindungsstücks, um eine Verbindung seiner äußeren Oberfläche mit der zylindrischen Ausnehmung 42 auf Höhe des Kolbens 43 herzustellen. Wenn sich der Kolben in seiner oberen Position befindet, sind die Zapfen 51 in den Körper des Verbindungsstücks eingezogen, so daß dieses, getragen durch das Werkzeug 28 frei durch die Teile der Rohrleitung bis auf eine Höhe bewegt werden kann, in der die Verbindungsvorrichtung sich befindet. Im Gegensatz dazu, wenn der Kolben 43 unter dem Einfluß des Drucks einer Flüssigkeit, die in den Hohlraum 44 eingeleitet wird, seine untere Stellung einnimmt, drückt die konische Auflagefläche

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50 die Zapfen 51 fortschreitend aus dem Verbindungsstück heraus und bringt sie zum Eingriff mit einer weiteren Hohlkehle 51a, die in der inneren Oberfläche der LagerMilse 20 vorgesehen ist und legt dadurch das Verbindungsstück in Bezug auf die Lagerhülse 20 fest.

Der Kolben 43 weist in seiner Oberfläche, gegen das Innere des Verbindungsstücks gerichtet und an seinem unteren Ende eine Längsaxissparing 33 auf, in der eine Feder 54 koaxial angeordnet ist. Diese Feder stützt sich mit dem einen Ende gegen einen Anschlag 43a ab, der in der Grundfläche des Kolbens 43 vorgesehen Ist und nit dem anderen Ende gegen einen Vorsprung 55* <ä.er auf der äußeren Fläche einer Gleitbuchse 56 angebracht Ist, deren obere Verlängerung 57 dafür vorgesehen ist, des Hblslraum 44 in der Ausnehmung 42 seitlich abzuschließen, wenn das Werkstück 28 aus dem Verbindungsstück herausgezogen wird. Zu diesem Zweck wirkt die obere Verlängerung 57 der Gleitbuchse 5δ mit einem Absatz 58 zusammen, der im Körper 29 des Werkzeugs 28 derart angeordnet ist, daß eine Verschiebung desselben im Inneren der Verbindungsvorrichtung, um das Werkzeug auf die Höhe der zu verbindenden Röhrteile zu bringen,, die Gleitbuchse zurückgedrückt wird, der Hohlraum 44 daan, noch in Verbindung mit dem Kanal 38 steht, durch den öle mter Draok stehende Flüssigkeit zuströmt. Durch das Auffüllen des Hohlraums 44 wird der Kolben 43 in Richtung Boden gegen die Kraft der Feder 54 zurückgedrängt, wodurch eine seitliche Kraft auf die Zapfen 51 ausgeübt wird, die dadurch in Eingriff mit der Hohlkehle 51a der LagerMilse 20 gelangen. "Am Ende der Bewegung fließt die komprimierte Flüssigkeit durch den Kanal 46 und den Kanal 47 zu der Dichtung 27₉ ^"©ferch immittelbar nach der Verankerung des Verbindungsstücks die Dichtigkeit gegenüber der Lagerhülse sichergestellt idLroL Ss ist offensichtlich, daß die gleichen Vorgänge gleichzeitig im Verbindungsstück 25 ablaufen, so daß

die beiden Verbindungsstücke 24 und 25 zur gleichen Zeit mit den LagerMilsen 20 und 21 verriegelt werden, wobei eine fortdauernde Dichtigkeit der Rohrleitung durch die Teile 7a und 7b. (Fig. 2} sichergestellt wird, die weiterhin miteinander verbunden sind. Bei einer geringfügigen Abwandlung kann der Zeitpunkt des Yerankerns der beiden Verbindungsstücke unterschiedlich gewählt werden, um für den Fall eine geringfügige Änderung der Länge zu ermöglichen, daß eine Verriegelung des ersten Verbindungsstücks und dann die Verriegelung des zweiten Verbindungsstücks erfolgt, nachdem auf das biegsame Rohr eine axiale Kraft ausgeübt wurde, die die Veränderung der Länge herbeiführt. Der Körper 29 des Werkzeugs 28 kann darauf zurückgezogen werden, das Zurückziehen des Körpers nach dem Entriegeln der Mitnahmeeinrichtung 36 ermöglicht es, daß die Gleitbuchse 56 geringfügig nach oben in dem Verbindungsstück 24 steigt, derart, daß die obere Verlängerung 57 der Gleitbuchse 56 entsprechend der Zurücknahme ansteigt, wodurch der Hohlraum 44 seitlich geschlossen wird, um in diesem einen ausreichenden Partialdruck aufrechtzuerhalten. Der Kolben 43 verbleibt dann in seiner Position oder er verriegelt die Zapfen 51» wobei der Partialdruck in der Dichtung 27 die Dichtigkeit aufrechterhält. Das Werkzeug 28 weist einen zweiten Vorsprung 59 auf, der mit einer gleichartigen Gleitbuchse zusammenarbeitet, die in dem unteren Verbindungsstück 25 angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt desweiteren im Detail eine praktische Ausführungsform des rohrförmigen flexiblen Gelenks 23, das die Dichteverbindung zwischen den beiden Verbindungsstücken 24 und 25 verwirklicht. An seinem unteren Ende weist das Verbindungsstück 24 beispielsweise eine Endfläche 60 auf, auf der mit Hilfe von Schraubenmuttern 61 ein Vorsprung 62 befestigt ist, der ein flexibles Rohr 63 aus Neopren oder einem ähnlichen Material axial. verlängert und

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an den ein einspringendes Zentrier- und Dichtungsübergangsvorstück 64 anschließt, das in die Bohrung des Verbindungsstücks 24 eingeschoben ist. Das Rohr 63 weist vorteilhafterweise auf seiner äußeren Oberfläche eine Auflage 65 aus einem Schutzmaterial gegenüber den äußeren Umwelteinflüssen auf, wodurch die Möglichkeit eines Zusammendrückens des mittleren Rohres durch den äußeren Umweltdruck begrenzt wird und die Zugkräfte während der Durchführung der Installation ausgehalten werden.

Mit der Erfindung wird eine Verbindungsvorrichtung geschaffen, deren Verriegelungs- und Dichtungsmittel über die' Gesamthöhe des Gelenkaufbaus ferngesteuert werden können, sobald diese an Ort und Stelle eingesetzt ist. Die ausreichende Biegsamkeit des rohrförmigen flexiblen Elements der Vorrichtung läßt noch begrenzte Schwingungen der Elemente des Aufbaus aufgrund der Beanspruchungen, denen sie unterworfen sind, zu und in allen diesen Fällen kann die Fortführung der Rohrleitung zugelassen werden. Einer evtl. Demontage des Aufbaus infolge eines Unfalls kann mit Ruhe entgegengesehen werden, da diese Demontage ohne die Hilfe von Tauchern durchgeführt werden kann, da diese wegen der relativ geringen Eintauchtiefen nicht benötigt werden.

Es ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht einzig und allein auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern daß sie vielmehr eine große Anzahl von Varianten mit umfaßt. Insbesondere liegt es auf der Hand, für das Trägerwerkzeug der Vorrichtung eine andere Ausführungsform vorzusehen und hierfür einen zweiteiligen Körper mit einem Kugelgelenk zu verwenden, um ihm eine gewisse Flexibilität zu verleihen und gleichzeitig Querversteifungsringe einzusetzen, um seine Länge einstellen zu können und eine Ausrichtung seiner Verankerungsmitten mit

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den Verbindungsstücken und den hierfür vorgesehenen Hohlkehlen herzustellen. Ebenso können die Ausführungsformen der Mittel zum Verankern des Verbindungsstücks auf der entsprechenden Leitung und die Unterbringung der Dichtungsorgane , die die Verankerung herbeiführen, modifiziert werden, und zwar in einer Art, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind gleiche Bauteile, wie sie bei dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel vorhanden sind, mit gleichen Bezugszahlen belegt, wie beispielsweise das Verbindungsstück 24, die Buchse 56, der Kolben 43 und die Ausnehmung 42, die mit dem Kanal 38 verbunden ist, um mit einer Antriebsflüssigkeit zum Verschieben des Kolbens 43 gefüllt zu werden und somit auf die Veränkerungszapfen einzuwirken und deren Eingriff mit den Hohlkehlen 51a auszulösen. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch das Nutzvolumen der Ausnehmung 42 durch die Anordnung von Zusatzzylindern 70 begrenzt, die gleichmäßig verteilt in der Ausnehmung, um die Achse des Verbindungsstücks 24 angeordnet sind und von denen jeder einen Kolben 71 mit einem Schaft 72 aufweist, der aus dem Zylinder 70 herausragt und mit der oberen ebenen Fläche 73 des Hauptkolbens in Berührung steht. Die Zylinder 70 sind über Leitungen mit dem Versorgungskanal 38 derart verbunden, daß die Verschiebung der Schäfte 72 synchron erfolgt und eine gleichmäßig verteilte Kraft auf den Kolben 43 ausgeübt wird. Diese Ausführungsform bringt den Vorteil mit sich, daß das notwendige Volumen der Antriebsflüssigkeit begrenzt wird und trotzdem die gleiche Funktionssicherheit wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 erzielt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist ein zweiter Kanal 75 vorgesehen, der mit der Leitung 46 durch den Hauptkolben 43 in Verbindung steht, um die Dichtung 27 aufzufüllen.

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Claims

Patentansprüche

ι' 1 y Vorrichtung zum Verbinden von aufeinanderfolgenden Teilen einer Rohrleitung, insbesondere von im Wasser versenkten oder eingetauchten Rohren, zum Befördern von Kohlenwasserstoff verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiges flexibles Gelenk (23) zwischen zwei zu verbindenden Teilen (18, 19) der Rohrleitung angeordnet ist, wobei die Teile (18, 19) unter Umständen miteinander nicht vollständig fluchten, daß dieses Gelenk (23) an seinen Enden formschlüssig mit zwei zylindrischen Verbindungsstücken (24, 25) verbunden ist, die im Inneren zweier Rohrteile (18, 19) verschiebbar sind, daß Fernbedienungsglieder vorgesehen sind, die Verbindungsstücke (24, 25) in dem jeweiligen entsprechenden Teil der Rohrleitung nahe an deren, deutlich abgesetzten Endlagerhülsen (20, 21) verankern, und daß ebenfalls ferngesteuerte Elemente (27) die Dichtigkeit zwischen der Außenfläche der Verbindungsstücke (24, 25) und der Innenfläche der Rohrteile (18, 19) herstellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzei chn et, daß das rohrförmige flexible Gelenk (23) aus einem zylindrischen P.ohr besteht, das im Ende der in den Lagerhülsen (20, 21) der Rohrteile verschiebbaren Verbindungsstücke (24, 25) eingesetzt ist, daß das Gelenk (23) am Ende mit VorSprüngen (62) für das

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Zusammenfügen mit den Verbindungsstücken (24, 25) versehen ist, und daß das Rohr auf seiner äußeren Oberfläche einen Schutzüberzug (65) gegen Umwelteinflüsse aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes verschiebbare Verbindungsstück (24, 25) eine innere Ausnehmung (42) für einen zylindrischen Kolben (43) aufweist, koaxial zu dem Verbindungsstück, mit einer konischen Auflagefläche (50), die mit Verankerungszapfen (51) zusammenarbeitet, die verschiebbar in gleichmäßig über das Verbindungsstück (9) sich um dessen Achse erstreckenden Querbohrungen (52) sind, daß diese Bewegung des Kolbens (43) die Zapfen (51) absatzweise aus der Umfangsflache des Verbindungsstücks (24, 25) herausragen und zum Eingriff mit einer vertieft in der Innenfläche der zu dem entsprechenden Rohrteil zugehörigen Lagerhülse (20, 21) angebrachten Hohlkehle (51a) bringen läßt, daß dieser Kolben (43) eine Endfläche besitzt, die mit dem Boden der Ausnehmung (42) einen Hohlraum (44) mit variablem Volumen begrenzt, der einem gegen den Kolben (43) wirkenden Mediumsdruck ausgesetzt ist, daß ein querverlaufender Anschlag (43a) im Kolbenkörper vorgesehen ist, daß ein paralleler Vorsprung (55) zu dem Anschlag (43a) an einer gleitbaren Hülse (56) etwa in der Mitte koaxial zu dem Verbindungsstück angeordnet ist und deren Verlängerung (57) den Hohlraum (44) ausfüllt, daß diese Hülse (56) durch eine Feder (54) zurückgeführt wird, die sich gegen einen Vorsprung (55) und gegen einen Anschlag (43a) abstützt, und daß mindestens eine aufblasbare Dichtung (27) in einer offenen Hohlkehle (49) in der Außenfläche des Verbindungsstücks (24, 25) vorgesehen

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ist, wobei diese Dichtung (27) gegen die Innenfläche der Lagerhülse (20; 21) anliegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3»
dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Dichtung (27) durch einen im Verbindungsstück (24; 25) angeordneten Kanal (47) mit dem Hohlraum (44) variablen Volumens verbunden ist, und daß ein querverlaufender Durchgang (46) im Kolben (43) vorgesehen ist, der den Kanal (47) dann freigibt, wenn die Verankerungszapfen (51) im Eingriff mit der versenkten Hohlkehle (51a) der Lagerhülse (20; 21) sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Einstellelement (28) vorgesehen ist, das eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist und axial in die Verbindungsstücke (24; 25) quer zu dem flexiblen rohrförmigen Gelenk eingefügt ist, daß das Einstellelement (28) Mitteln zum gleichzeitigen formschlüssigen Zusammenfügen der beiden Verbindungsstücke (24, 25) besitzt, wobei in jedem von den Verbindungsstücken eine axiale Verschiebung der zentralen Buchse (56) und eine Verbindung des Hohlraums (44) variablen Volumens mit einem Austrittsquerschnitt einer im Einstellelement (28) angeordneten Leitung stattfindet, und daß das Medium unter Druck in den Hohlraum (44) einströmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittel zum Verbinden des Einstellelements (28) mit den Verbindungsstücken (24; 25) aus Bajonettverschlüssen oder ähnlichen Elementen bestehen, die in

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eine offene, abgesetzte Nut (35) in jedem Verbindungsstück (24; 25) eingreifen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Rohrteile im wesentlichen vertikal verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß das im unteren Teil der Vorrichtung angeordnete Verbindungsstück (25) eine um ihre Achse drehbare Spitze (25a) und das obere Verbindungsstück (24) einen Führungstrichter (24a) für das Einstellelement (28) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sich an den beiden Enden des Einstellelements zu beiden Seiten der Verbindungsstücke (24; 25) der Zentrierglieder in den Rohrteilen, flexible Federblätter (31, 32) befinden, die in den Körper des Einstellelements (28) im Falle dessen Fortbewegung versenkbar sind, nachdem die Verbindungsstücke (24; 25) zusammengefügt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement an einem Trägerkabel (40) hängt, das eine Zulaufleitung für das unter Druck stehende Medium aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Einstellelement (28) an seinem oberen Ende mit einer hydraulischen Zentrale (39) ausgerüstet ist, die in die mit dem Hohlraum (44) variablen Volumens jedes Verbindungsstücks (24; 25) verbundene Leitung (38)

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das unter Druck befindliche Medium liefert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellelement (28) an seinem inneren Ende einen Detektorkopf zum Messen der Position gegenüber den Rohrteilen (18, 19) enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Einstellelement in seiner äußeren Oberfläche Dichtungsgelenke (37) aufweist, die mit der Innenfläche der Verbindungsstücke (24; 25) im Falle einer axialen Verbindung durch die Vorrichtung (22) zusammenwirken.

ReiZk/Fi.

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