(12) PATENT (19) NO (11) (13) B1. (51) Int Cl. NORGE. Patentstyret

Transkript

1 (12) PATENT (19) NO (11) (13) B1 NORGE (1) Int Cl. E21B 19/14 ( ) Patentstyret (21) Søknadsnr (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag (8) Videreføringsdag (24) Løpedag (30) Prioritet (41) Alm.tilgj (4) Meddelt (73) Innehaver Aker MH AS, Postboks 413, Lundsiden, 4604 KRISTIANSAND S, Norge (72) Oppfinner Gjerulf Ottersland, Bjørnebakken 28, 4631 KRISTIANSAND S, Norge (74) Fullmektig Onsagers AS, Postboks 1813 Vika, 0123 OSLO, Norge (4) Benevnelse Gripeinnretning for rørformede elementer (6) Anførte publikasjoner NO B1 US A1 US A1 US A1 SU A1 (7) Sammendrag Gripeinnretning (1) for rørformede elementer (6), samt fremgangsmåte for justering av diameteren gripeinnretningen (1) danner, omfattende; - to i forhold til hverandre motsatt anordnede gripearmer (, 2b), hvor gripearmene (, 2b) sammen danner en diameter, - i det minste en stempelstang (4) til hvilken de to gripearmene (, 2b) via overføringsdeler er forbundet, - i det minste en sylinder (3) i hvilken stempelstangen (4) forløper, - en stoppanordning (7) forbundet til stempelstangen (4), hvor stoppanordningen (7) samvirker med et justeringssystem (8, 9, ), hvilket justeringssystem (8, 9, ) avgrenser stoppanordningens (7) aksielle bevegelse og slik diameteren til gripearmene (, 2b).

2 1 Oppfinnelsen omhandler en gripeinnretning for rørformede elementer, samt en fremgangsmåte for justering av den diameteren som gripeinnretningen danner. Bakgrunn for oppfinnelsen Rørhåndteringsapparater benyttes i en rekke applikasjoner i dag. En gripeinnretning som beskrevet heri er spesielt anvendbar på et plattformdekk, både onshore og offshore, for håndtering av ulike rør. Rørhåndteringsapparater benyttes vanligvis til en rekke formål på et plattformdekk, herunder:! flytting av rør fra et sted til et annet på dekket, eksempelvis fra et lagringssted til et rørsammenstillingssted eller fingerbord,! løfting av rør fra en horisontal lagringsstilling til vertikal stilling for sammenskruing med andre rør,! holding av rør både horisontalt og vertikalt Det eksisterer kjente løsninger på markedet i dag, eksempler er gitt i NO , US , US 2011/ A1,WO 02/07449 A1, US A1 og SU A1. US viser en innretning for å regulere en stempelsylinders stempelutslag i en kraftdrevet boresammenstilling. Stempelutslaget kan reguleres ved å rotere en mutter relativt en aksel, og hvor størrelsen på stempelutslaget er bestemt av avstanden mellom mutteren og en hylse som er festet til akselen. Dersom avstanden mellom mutteren og hylsen reduseres, så reduseres stempelutslaget. US 2011/ A1 omhandler en gripeinnretning for å håndtere rør. Gripeinnretningen består av to gripedeler som føres til gripende anlegg mot den ytre omkretsen til et rør. Gripedelenes åpning eller avstand fra hverandre definerer størrelsen på gripeåpningen og reguleres av et låselegeme. Låselegemet har en diameter som varierer langs låselegemets lengde, og ved å velge hvilken diameter som skal føres til inngrep mellom de to gripedelene, bestemmes størrelsen på gripeåpningen. Et sylindrisk stempel benyttes for å flytte låselegemet relativt gripedelene for derved å velge diameter. De diameterne som gripedelene kan jobbe på, er gitt av den trappekilen som er montert i gripeinnretningen. Gripedelene stopper mot diameteren på det røret den griper om, som korresponderer med en av flatene og skråkanten. WO 02/07449 A1 omhandler en gripeklo for rørvarer omfattende to i forhold til hverandre svingbare kloarmer og en arbeidssylinder som bevirker bevegelse av kloarmene i forhold til et stasjonært hus. Et mothold er anordnet i huset mellom kloarmene, og hver kloarm er bevegelig, tvangsstyrt anordnet i forhold til motholdet. Den bevegelige tvangsstyring bevirker aksiell frem-/tilbakeføring samtidig med åpning/lukking av kloarmene. Arbeidssylinderen står i forbindelse

3 2 med hver kloarm via en leddet forbindelse som danner svingeakse for de svingbare kloarmer. Det er en ulempe med løsningene ifølge den kjente teknikk at det er vanskelig enkelt å kunne stille inn diameteren på gripearmene raskt mellom ulike rørdiametre Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er derfor å avhjelpe i det minste en av ulempene forbundet med den kjente teknikk. Mer spesifikt er det et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et system for justering av gripeinnretningens diameter. Dette oppnås med oppfinnelsen ifølge de selvstendige kravene, hvor de uselvstendige kravene angir ytterligere karakteristikker ved oppfinnelsen. Sammendrag av oppfinnelsen Oppfinnelsen løser det ovenfor nevnte problem ved å lage en begrensing på en stempelstangs utslag ved å benytte en regulerbar justeringsskrue. Oppfinnelsen omhandler en gripeinnretning for rørformede elementer, omfattende; - to i forhold til hverandre motsatt anordnede gripearmer, hvor gripearmene sammen danner en åpning med en gitt diameter, - i det minste en stempelstang til hvilken de to gripearmene via overføringsdeler er forbundet, - i det minste en sylinder i hvilken stempelstangen forløper, - en stoppanordning forbundet til stempelstangen, hvor stoppanordningen samvirker med et justeringssystem, hvilket justeringssystem avgrenser stoppanordningens aksielle bevegelse og slik diameteren til åpningen. Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en gripeinnretning som muliggjør at rørformede elementer kan rotere fritt, samt at det rørformede elementet fritt kan heves og senkes uten at det faller ut av gripeinnretningen. Dette oppnås ved at stoppanordningen sørger for at gripearmene, når de griper om et rør, stopper bevegelsen av gripearmene inn mot røret like før gripearmene griper om røret. Videre vil en ikke klemme/ klamme rundt røret, men løfte under en krage på røret. Oppfinnelsen tilveiebringer en gripeinnretning hvor den minste diameteren som gripearmene danner kan bestemmes/ avgrenses. I en utførelse av gripeinnretningen kan overføringsdelene omfatte et hus, til hvilket hus stempelstangen er fastmontert ved festeinnretninger i en første ende av huset, og hvor huset i sin andre ende, motsatt av den første ende, er roterbart forbundet, via tapper, til de to gripearmene, henholdsvis. I en utførelse kan justeringssystemet omfatte minst en justeringshylse med en endeflate, hvilken justeringshylse er gjenget på innsiden.

4 3 I et aspekt omfatter justeringssystemet videre i det minste en justeringsskrue anordnet med gjenger på sin utside, for samvirkning med gjengene på innsiden av den minst ene justeringshylsen I en utførelse kan endeflaten på justeringshylsen avgrense stoppanordningens aksielle bevegelse. I et aspekt omfatter gripeinnretningen en lastindikator som er innrettet for å hindre at gripeinnretningen utilsiktet åpnes dersom det er last i gripeinnretningen. I en utførelse kan det i forbindelse med lastindikatoren være forbundet en nærhetsføler for å detektere last i gripeinnretningen. I et aspekt kan en første nærhetsføler være anordnet for å tilveiebringe et signal ved deteksjon av last for slik å forhindre at gripeinnretningen utilsiktet åpnes. I et ytterligere aspekt kan en andre nærhetsføler være anordnet for å detektere last i gripeinnretningen og sende et signal om at gripearmene kan lukkes. Oppfinnelsen omhandler videre en fremgangsmåte for å justere diameteren til en åpning som i det minste to gripearmer i en gripeinnretning som angitt ovenfor danner, gripeinnretningen omfatter i det minste en stempelstang til hvilken de to gripearmene via overføringsdeler er forbudet, i det minste en sylinder i hvilken stempelstangen forløper, en stoppanordning forbundet til stempelstangen, hvor fremgangsmåten omfatter trinnet å rotere et justeringssystem, hvilket justeringssystem avgrenser stoppanordningens aksielle bevegelse, for slik å justere diameteren til åpningen gripearmene danner. En ikke-begrensende utførelsesform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til de medfølgende figurene der like deler er gitt like henvisningstall, og hvor: Kort beskrivelse av figurene Figur 1 viser en utførelse av en gripeinnretning ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et aksielt snitt gjennom gripeinnretningen på figur 1. Figur 3 viser gripeinnretningen når den holder rundt et rør. Figur 4A viser detaljer rundt en stempelstang og en sylinder når gripearmene danner den største mulige minste diameteren. Figur 4B viser detaljer rundt en stempelstang og en sylinder når gripearmene danner en ytre diameter på 6 /8". Figur viser en utførelse av gripeinnretningen utstyrt med en indikator som viser valgt diameter som gripearmene vil danne. Figur 6 viser gripeinnretningen forbundet med en løftearm når den skal løfte opp et rør fra horisontal stilling til vertikal stilling. Figur 7A viser en utførelse av en gripeinnretning med en lastindikator, hvor gripeinnretningen er i en ubelastet posisjon.

5 Figur 7B viser en utførelse av en gripeinnretning med en lastindikator, hvor gripeinnretningen er i en belastet posisjon. Figur 7C viser mekanismen som forhindrer gripearmene fra og åpnes utilsiktet. Figur 8A og 8B viser detaljer ved en situasjon med last i gripeinnretningen. Beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen På figur 1 vises en gripeinnretning 1 med gripearmer, 2b som reguleres slik at gripearmene, 2b passer til å gripe om rør med ulike rørdiametre. Gripearmene, 2b reguleres som følge av bevegelsen av en stempelstang 4 i en sylinder 3, slik det sees på figur 2. Figur 2 viser et aksielt snitt gjennom gripeinnretningen 1 på figur 1 og viser forbindelsen mellom stempelstangen 4 og gripearmene, 2b ved overføringsdeler. Overføringsdelene omfatter et hus 14, til hvilket hus 14 stempelstangen 4 er fastmontert ved festeinnretninger 16 i en første ende av huset 14. Forbindelsen mellom huset 14 og stempelstangen 4 er slik at huset 14 vil følge enhver aksiell bevegelse av stempelstangen 4. Huset 14 er i sine andre ender roterbart forbundet, via tapper 18a, 18b, til de to gripearmene, 2b, henholdsvis. Huset 14 og gripearmene, 2b er på samme måte som for huset 14 og stempelstangen 4, anordnet med en forbindelse som forårsaker at gripearmene, 2b følger husets 14 aksielle bevegelse. Videre er det anordnet to motholdsbolter a, b, i det viste utførelseseksempelet på figurene angitt som motholdsruller, som er forbundet i det ytre godset som omgir gripeinnretningen 1. Motholdsboltene a, b presser gripearmene, 2b innover når stempelstangen 4 presses utover, ved at de ytre sidene av gripearmene, 2b er i anlegg med motholdsboltene a, b. Gripearmene, 2b er i hvilestilling (eller ikke aktiv) når de har sin største åpning (som vist på figur 4A og figur 6), eller sagt på en annen måte: sylinderen har null-slag. Dette arrangementet sikrer at gripearmene, 2b får en synkron bevegelse slik at de alltid danner en sirkelform/ diameter ved bevegelse av huset 14, dvs. på en slik måte at gripearmene, 2b speiles om en imaginær senterakse forløpende i husets 14 lengderetning. Det beskrevne arrangementet ovenfor fungerer på en slik måte at bevegelse av stempelstangen 4 overføres via huset 14 til gripearmene, 2b. På denne måten er det stempelstangen 4 som styrer hvor stor/ liten diameter gripearmene, 2b kan danne. På figur 1 og 2 danner gripearmene, 2b en relativt stor diameteråpning. Når stempelstangen 4 på egnet måte trykkes ut av sylinderen 3 til stillingen som er vist på figur 3, føres gripearmene, 2b til en diameter der disse passer i omslutning rundt en valgt rørdiameter, på figuren illustrert ved rør 6. Diameteren til røret 6 på figur 3 er mindre enn diameteren til rørene som kan løftes av gripeinnretningen 1 som vist på figurene 1 og 2.

6 På figur 2 og 3 kan en se at stempelstangen 4 er tilknyttet en stoppanordning 7, slik som for eksempel en stoppring. Stoppanordningen 7 begrenser stempelstangens 4 utslag ved at stoppanordningen 7 føres til endestopp mot en endeflate 9 som er utformet i en justeringshylse 8, se figur 3 som viser stoppanordningen 7 i endestopp mot endeflaten 9. Ved at endeflaten 9 begrenser utslaget til stoppanordningen 7 (og dermed stempelstangen 4), bestemmes også diameteren som dannes av gripearmene, 2b. Oppfinnelsen skal kunne benyttes til å håndtere rør med ulik diameter, og ved å anordne justeringshylsen 8 (med endeflaten 9) flyttbar, kan man bestemme stempelstangens 4 utslag, og dermed hvilken diameter gripearmene, 2b skal danne. Justeringshylsen 8 forflyttes ved at en justeringsskrue, hvilken er opplagret i en monteringsring 11, roterer med gjenger som samvirker med gjenger i justeringshylsen 8. Ved rotasjon av justeringsskruen forflyttes justeringshylsen 8 slik det vises ved sammenlikning mellom figur 3 og figur 4A. På denne måte flyttes også endeflaten 9 som stoppanordningens 7 aksielle bevegelse begrenses av, slik at den minste diameteren gripearmene, 2b kan danne, kan justeres til å bli større eller mindre avhengig av diameteren til rørene som skal løftes. Grensesnittet til justeringsskruen er slik at justeringsskruen enkelt kan manipuleres av skrueinnretninger kjent for en fagmann på området. Justeringsskruen kan eksempelvis i en utførelse være 6-kantet i enden slik at man kan benytte hvilket som helst skruverktøy for å rotere skruen, slik som en luftdrevet muttertrekker med passende pipe. Figur 4A viser detaljer rundt stempelstangen 4 og sylinderen 3 i hvilken stempelstangen 4 forløper i en utførelse, hvor gripearmene, 2b danner den størst mulige minste diameteren. Det ses av figur 4A at stempelstangen 4 ved denne plasseringen av justeringshylsen 8, og dermed endeflaten 9, gis mulighet for et mer begrenset stempelutslag, og dermed en annen diameter, enn det som er tilfellet for justeringshylsens 8 plassering slik den vises på figur 3. Figur 4B viser detaljer rundt stempelstangen 4 og sylinderen 3 når gripearmene, 2b danner en diameter på 6 /8". Figur viser en utførelse av gripeinnretningen 1 utstyrt med en indikator 13 som viser den minste valgte diameteren på gripearmene, 2b. Indikatoren 13 er også illustrert på de øvrige figurene ved bolt 12 for feste av indikatoren 13. Indikatoren 13 er på en kjent måte forbundet til justeringsskruen, slik at en ved å justere justeringsskruen får en illustrativ visning av endringen til den størst mulige minste diameteren til gripearmene, 2b på indikatoren 13. De viste rørdiametrene på indikatoren 13 er vanligvis valgt til å vise de mest brukte rørdiametrene, slik som 3 1/2", ", 6 /8", 9 3/8", 9 1/2", 13 3/8" rør. Figur 6 viser gripeinnretningen 1 påmontert en løftearm 19 når den skal løfte opp et rør 6 fra horisontal stilling til vertikal stilling. Gripearmene, 2b føres til en

7 gripende stilling om røret 6. Når røret 6 løftes til vertikal stilling, hviler rørskulderen 1 på gripearmene, 2b. Gripeinnretningen 1 kan omfatte en lastindikator 17 som sender signal om at gripearmene, 2b er påført en last slik at gripearmene, 2b ikke utilsiktet åpnes dersom det er plassert last, slik som et rør 6, i gripearmene, 2b. Figur 7A viser en utførelse av en gripeinnretning 1 med en lastindikator 17, hvor gripeinnretningen 1 griper om et rør (ikke vist), mens figur 7B viser en utførelse av en gripeinnretning 1 med en lastindikator 17, hvor lastindikatoren 17 er vist i en posisjon hvor gripeinnretningen 1 griper om et rør. Lastindikatoren 17 omfatter en lastindikatorbolt 20 som løper i et ytterhus 21. Lastindikatorbolten 20 er oppspent i ytterhuset 21 med en fjær 22. En forspenningsmutter 24 er anordnet i forbindelse med lastindikatorbolten 20 for å kunne justere motstanden fjæren 22 kan utøve mot bevegelse av lastindikatorbolten 20 i ytterhuset 21. En lagerforing 23 er anordnet på innsiden av ytterhuset 21 mot lastindikatorbolten 20 og fjæren 22. Figur 7B viser en utførelse av en gripeinnretning 1 med en lastindikator 17, hvor gripeinnretningen 1 har en last, det vil si i en posisjon hvor gripeinnretningen 1 holder et rør (ikke vist). Lastindikatorbolten 20 kan ha en øvre flate 2 som lasten ligger an mot. Dersom gripeinnretningen 1 har en last, vil lasten presse ned på den øvre flaten 2 til lastindikatorbolten 20, og presse lastindikatorbolten 20 mot fjæren 22. Dette fremgår tydelig ved å sammenligne posisjonen til lastindikatorbolten 20 i forhold til ytterhuset 21 på figurene 7A og 7B, henholdsvis. Figur 7C viser detaljer ved mekanismen som forhindrer at gripearmene, 2b utilsiktet åpnes. Lastindikatoren 17 har et L-flagg 26 på toppen. Når lastindikatoren 17 blir presset ned av et rør som løftes, vil L- flagget 26 trigge en første nærhetsføler 27 som gir et elektrisk signal til kontrollsystemet. Så lenge det løftes en last vil kontrollsystemet forhindre at det kan bli sendt et signal til sylinderventilen 3 om å åpne. Selv om noen drar i eksempelvis en styrestikke skjer det ikke noe før lasten er satt av på for eksempel et boredekk. Videre er det anordnet en andre nærhetsføler 28 som indikerer at det er et rør i posisjon og som gir signal til at gripearmene, 2b kan lukkes. På figur 7C er det vist en situasjon uten last, mens figur 8A og 8B viser en situasjon med last, og hvor L-flagget 26 dekker den første nærhetsføleren 27 slik at gripearmene, 2b forhindres fra å kunne åpnes. Det kan være anordnet en slagsensor 30 (figur 8B) mellom løftehode og en tiltbrakett 29 som indikerer utslaget på sylinderen 3. Ved å benytte det ovenfor beskrevne utførelsesformen, oppnår en formålet med oppfinnelsen, det å tilveiebringe et system for justering av diameteren til en gripeinnretning samt en fremgangsmåte for justering av åpningen gripearmene i gripeinnretningen danner.

8 7 Utførelsesformen beskrevet heri er kun ment som illustrasjon og skal ikke anses å være begrensende på noen måte. Det er åpenbart at en fagmann på området kan gjøre modifikasjoner eller endringer på oppfinnelsen uten å gå utenfor oppfinnelsens ramme, slik som definert i de vedføyde patentkravene. Det er for eksempel mulig å anordne stempelstangen 4 med tilhørende sylinder 3 slik at stempelstangen virker direkte på gripearmene, 2b, og med sylinderen 3 tilknyttet huset 14 slik at det er sylinderens 3 aksielle bevegelse som styres av endeflaten 9 på justeringshylsen 8 istedenfor stempelstangens 3 aksielle bevegelse. Selv om utførelsesformen heri er beskrevet i forbindelse med to gripearmer, 2b, kan gripeinnretningen 1 i andre utførelser omfatte et større antall gripearmer dersom det er hensiktsmessig, slik som tre, fire, fem, osv. gripearmer.

9 8 PATENTKRAV Gripeinnretning (1) for rørformede elementer (6), omfattende; - to i forhold til hverandre motsatt anordnede gripearmer (, 2b), hvor gripearmene (, 2b) sammen danner en åpning med en gitt diameter, - i det minste en stempelstang (4) til hvilken de to gripearmene (, 2b) via overføringsdeler er forbundet, - i det minste en sylinder (3) i hvilken stempelstangen (4) forløper, - en stoppanordning (7) forbundet til stempelstangen (4), hvor stoppanordningen (7) samvirker med et justeringssystem (8, 9, ), hvilket justeringssystem (8, 9, ) avgrenser stoppanordningens (7) aksielle bevegelse og slik diameteren til åpningen. 2. Gripeinnretning (1) ifølge krav 1, hvor overføringsdelene omfatter et hus (14), til hvilket hus (14) stempelstangen (4) er fastmontert ved festeinnretninger (16) i en første ende av huset (14), og hvor huset (14) i sin andre ende, motsatt av den første ende, er roterbart forbundet, via tapper (18a, 18b), til de to gripearmene (, 2b), henholdsvis. 3. Gripeinnretning (1) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor justeringssystemet (8, 9, ) omfatter minst en justeringshylse (8) med en endeflate (9), og hvilken justeringshylse (8) er gjenget på innsiden. 4. Gripeinnretning (1) ifølge krav 3, hvor justeringssystemet (8, 9, ) videre omfatter i det minste en justeringsskrue () anordnet med gjenger på utsiden for samvirkning med gjengene på innsiden av den minst ene justeringshylsen (8).. Gripeinnretning (1) ifølge krav 3, hvor endeflaten (9) på justeringshylsen (8) avgrenser stoppanordningens (7) aksielle bevegelse Gripeinnretning (1) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor gripeinnretningen (1) omfatter en lastindikator (17) som er innrettet for å hindre at gripeinnretningen (1) utilsiktet åpnes. 7. Gripeinnretning (1) ifølge krav 6, hvor det i forbindelse med lastindikatoren (17) er forbundet en nærhetsføler (27, 28) for å detektere last i gripeinnretningen (1). 8. Gripeinnretning (1) ifølge krav 7, hvor en første nærhetsføler (27) er anordnet for å tilveiebringe et signal ved deteksjon av last for slik å forhindre at gripeinnretningen (1) utilsiktet åpnes.

10 9 9. Gripeinnretning ifølge et av kravene 7 eller 8, hvor en andre nærhetsføler (28) er anordnet for å detektere last i gripeinnretningen (1) og sende et signal om at gripearmene (, 2b) kan lukkes.. Fremgangsmåte for å justere diameteren til i det minste to gripearmer (, 2b) i en gripeinnretning (1) som angitt ifølge kravene 1 9, gripeinnretningen (1) omfatter i det minste en stempelstang (4) til hvilken de to gripearmene (, 2b) via overføringsdeler er forbundet, i det minste en sylinder (3) i hvilken stempelstangen (4) forløper, en stoppanordning (7) forbundet til stempelstangen (4), hvor fremgangsmåten omfatter trinnet: å rotere et justeringssystem (8, 9, ), hvilket justeringssystem (8, 9, ) avgrenser stoppanordningens (7) aksielle bevegelse, for slik å justere diameteren gripearmene (, 2b) danner.

11 1 a 18a 3 2b b 18b Fig. 1 1 a Fig. 2

12 6 18a Fig. 3

13 a Fig. 4A a Fig. 4B

14 Fig

15 b 1 Fig. 6

16 Fig. 7A Fig. 7B 17

17 b 17 Fig. 7C b Fig. 8A

18 b 17 Fig. 8B