(12) PATENT (19) NO (11) 33128 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. F16L 27/047 (06.01) F16L 27/03 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 092309 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 09.06.1 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag 09.06.1 (30) Prioritet (41) Alm.tilgj.12.16 (4) Meddelt 11.11.14 (73) Innehaver SubseaDesign AS, Postboks 43, 3002 DRAMMEN, Norge (72) Oppfinner Birger Vaage, Gjellum Terrasse 30, 1389 HEGGEDAL, Norge Bjørn Pettersen, Mikkel Revs vei 31, 3080 HOLMESTRAND, Norge (74) Fullmektig Oslo Patentkontor AS, Postboks 7007 Majorstua, 0306 OSLO, Norge (4) Benevnelse Kobling for rør med vinkelavvik (6) Anførte publikasjoner US 3479061 A1, DE 382671 C1, US 3314697 A1, US 611317 A1 (7) Sammendrag Rørkobling hvor rør med vinkelavvik kan bli koblet sammen, uten å bøye rørene og uten tap av tetningskapasitet, hvor koblingen omfatter en hub B (2) med en ekstern trykkring (6) med sfæriske indre og ytre overflater, trykkringen blir trykket og låst imot en hub A (1) med en klemmeanordning (3) under sammenkobling, de sfæriske kontaktområdene på trykkringen tillater hub'ene å bli koblet sammen selv om det er et vinkelavvik mellom hub'ene.
1 KOBLING FOR RØR MED VINKELAVVIK Oppfinnelsen er en kobling for rør som blir brukt til transport av pulvere, korn, gasser og væsker. Koblingen er utformet slik at rør med et moderat avvik i vinkelen dem i mellom kan bli koblet sammen uten bøying av rørene, og uten tap av tetningskapasitet. Eksisterende koblinger Rørflenser er ofte feiljusterte før sammenkobling. Vanlig praksis er å dra flensene sammen med aksialkraft og tilføring av bøyemoment, til flensene er parallelle. Dette er nødvendig for å generere tilstrekkelig forspenning på flensene. Figur 1 viser prinsippet: Flenseboltene, eller en klemme, presser flensene (eller hub ene) i sammen og genererer i prosessen to lastveier: a) En primær lastvei i mellom flensene rundt hvert bolt- eller klemmegrensesnitt. b) En sekundær lastvei i mellom flensene og pakningsringen. 1 Lastveiene er vist figur 1 som bånd. En aksialkraft (P) vil først redusere kompresjonsspenningen i mellom flensene, siden den primære lastveien er mer rigid enn den sekundære lastveien. Flensene vil forbli i kontakt så lenge aksialkraften er mindre enn forspenningen i mellom flensene, og det vil ikke være noen betydelig ytterligere strekking av boltene, og ingen betydelig økning av lasten på boltene. 2 Ytterligere aksiallast etter at flensene har blitt separert vil virke direkte på boltene. Boltene vil strekkes, flensene vil bevege seg fra hverandre, tetningen vil glippe i sporene sine og en lekkasje vil oppstå. Forspenningen av flensen er det som sikrer sammenkoblingen mot lekkasje. Forspenning av feiljusterte flenser vil normalt resultere i bøying av rørene, og medføre permanente bøyespenninger i rørene. Dette kan fordre sterkere rør for å motstå det indre trykket i rørene.
2 Det fines andre typer av koblinger hvor flensene ikke er i kontakt med hverandre, eller bare delvis i kontakt. Forspenningen i mellom flensene virker I stedet gjennom pakningsringen. Se figur 2. Tetningen har et lite kontaktområde mot flensene, og den er lagd av et relativt mykt material sammenlignet med flensene. Forspenningen må være lav for å unngå å skade tetningen. Disse koblingene kan utføres med en vinkel ( ) i mellom senterlinjene til rørene. En aksial strekkkraft virker praktisk talt direkte på boltene. Boltene vil strekke seg, flensene vil bevege seg fra hverandre, tetningen vil glippe i sporene sine og en lekkasje vil oppstå.. Denne typen kobling er ikke egnet for høytrykksrør. 1 Beskrivelse av oppfinnelsen Oppfinnelsen kombinerer det beste ved de to koblingstypene. Rørene kan bli koblet sammen uten å forandre vinkelavviket dem i mellom. Koblingen er utformet slik at forspenning fortsatt kan oppnås direkte i mellom flensene, utenom tetningen. Figur 3 viser et tverrsnitt av oppfinnelsen. Det består av de følgende deler: 2 1) Hub A 2) Hub B 3) Klemmeanordning 4) Pakning (tetningsring) ) Bolter eller oppdelt klemme 6) Trykkring (en sfærisk flens på hub B) 7) Nese (del av hub B) 30 3 Hub B med trykkringen har fire sfæriske overflater. Overflatene har sitt felles sentrum omtrent i tetningens (tetningsringen) sentrum. De fire sfæriske overflatene er lokalisert: - Ved grensesnittet mot tetningen (tetningsringen) - Ved grensesnittet mot hub A (nesen til hub B mot insiden av hub A) - Ved grensesnittet mot hub A (trykkring mot hub A) - Ved grensesnittet mot klemmeanordningen.
3 De sfæriske overflatene ved grensesnittet mellom hub B og tetningen skal sørge for tetting av røret. Denne skal også tette når hub B har et vinklet avvik i forhold til tetningen. Overflatene ved grensesnittet mellom hub B og innsiden av hub A fungerer som en retningsstyrer for hub B under sammenkobling. Dette er også en passende plassering for en reservetetning. De sfæriske overflatene ved grensesnittet mellom trykkringen og hub A skal primært overføre aksialkraft, og sørge for at last går utenom tetningen. Dette gjelder også for de sfæriske overflatene ved grensesnittet i mellom trykkringen og klemmeanordningen. Legg merke til at trykkringen og dens plassering er hovedforskjellen i mellom denne oppfinnelsen og andre lignende oppfinnelser. 1 Hub B kan utstyres med en nese (7) for styring under sammenkobling. Nesen glir mot innsiden av hub A, med sentrering av hub B i forhold til hub A, før hub B kommer i kontakt med tetningen. Dette er for å unngå å skade tetningen. Det er spesielt viktig for store og tunge koblinger. Se figur 3. Monteringsrekkefølgen for oppfinnelsen er som følger (se figur 3): 2 30 - Tetningen (4) installert i hub A (1). - Hub B (2) blir dyttet mot hub A. - Hub B blir sentrert av hub A. (Nese (7) mot den indre diameteren til hub A). - Hub B kommer inn over tetningen. - Den oppdelte klemmen () blir montert på utsiden av hub ene. Klemmeanordningen (3) er en del av denne klemmen. - Klemmen blir strammet, og klemmer trykkringen i mellom hub A og klemmeanordningen. Vinkelavviket til hub B forblir uforandret. Når oppfinnelsen blir belastet med en aksial strekkkraft: 3 - Strekkraften følger denne lastveien: Hub B trykkring klemmeanordning klemme hub A. Den aksiale strekkkraften omgår tetningen. Når oppfinnelsen blir belastet med en aksial kompresjonskraft:
4 - Kompresjonskraften følger denne lastveien: Hub B trykkring hub A. Den aksiale kompresjonskraften omgår tetningen. Andre utgaver av oppfinnelsen a) Det kan være et lite mellomrom i mellom trykkringen og klemmeanordningen/ hub A etter sammenkobling, slik at hub B kan rotere rundt en transvers akse. Dette vil gjøre det mulig for hub en å tilpasse seg rørforskyvning etter installering, uten å forårsake betydelig bøyemoment på sammenkoblingen. b) En dynamisk kobling ( flex joint ) er en kobling hvor rotasjonsvinkelen rundt en transvers akse varierer ofte. Oppfinnelsen kan bli brukt som en fleksibel kobling av et rør, når et mellomrom i mellom trykkringen og klemmeanordningen /hub A blir kombinert med en passende (dynamisk) tetningsring. 1 Vi har nå beskrevet en rørkobling hvor rør med vinkelavvik kan bli koblet sammen, uten å bøye rørene og uten tap av tetningskapasitet. Koblingen er forsynt med en hub B (2) med en ekstern trykkring (6) med sfæriske indre og ytre overflater. Trykkringen blir trykket og låst imot hub A (1) ved hjelp av en klemmeanordning (3) under sammenkobling. De sfæriske kontaktområdene på trykkringen gjør det mulig for hub ene å bli koblet sammen selv om det er en vinklet avvik i mellom hub ene. 2 Interne og eksterne aksialkrefter på koblingen følger en lastvei via trykkringen fra en hub til den andre hub en. På den måten omgår de aksiale kreftene tetningen (4) og har ingen betydelig effekt på tetningskapasiteten til koblingen, så lenge de totale aksiale strekkreftene er mindre enn koblingens forspenning. 30 3 Videre kan rørkoblingen også bli forsynt med et lite mellomrom i mellom trykkringen og hub A/klemmeanordning noe som gjør det mulig for B å rotere rundt en transvers akse og tilpasse seg til rørforskyvning etter at sammenkoblingen er utført. Rørkoblingen kan også bli forsynt med en tetningsring passende for dynamisk bevegelse. Denne koblingen kan bli anvendt som et fleksibelt ledd på et rør. Det er også mulig å utstyre rørkoblingen med reservetetning for tetningen (4). Rørkoblingen kan også ha ytterligere tetninger for å forhindre inntrengning av eksterne medier inn i koblingen. Den foreliggende oppfinnelsen er mer spesifikt definert som følger:
En rørkobling hvor rør med vinkelavvik kan bli koblet sammen, uten å bøye rørene og uten tap av tetningskapasitet, hvori rørkoblingen omfatter en hub B 2 med en ekstern trykkring 6 med sfæriske indre og ytre overflater, trykkringen blir trykket og låst imot en hub A 1 med en klemmeanordning 3 under sammenkobling, rørkoblingen omfatter en tetningsring 4 i kontakt med en indre sfærisk overflate av hub B og en indre overflate av hub A, de sfæriske kontaktområdene på trykkringen tillater hub ene å bli koblet sammen selv om det er et vinkelavvik i mellom hub ene. I en utførelsesform av oppfinnelsen har rørkoblingen et lite mellomrom i mellom trykkringen og hub A eller klemmeanordningen gjør det mulig for hub B å rotere rundt en transvers akse og tilpasse seg til rørforskyvning etter at sammenkoblingen er satt sammen. 1 I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen har rørkoblingen anvendes en tetningsring egnet for dynamisk bevegelse. I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er rørkoblingen videre utstyrt med en reservetetning for tetningen 4. I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er rørkoblingen videre utstyrt med ytterligere tetninger for å forhindre inntrengning av eksterne medier inn i koblingen.
6 Nytt kravsett 1. Rørkobling hvor rør med vinkelavvik kan bli koblet sammen, uten å bøye rørene og uten tap av tetningskapasitet, karakterisert ved: - en hub B (2) med en ekstern trykkring (6) med sfæriske indre og ytre overflater, trykkringen blir trykket og låst imot en hub A (1) med en klemmeanordning (3) under sammenkobling, rørkoblingen omfatter en tetningsring (4) i kontakt med en indre sfærisk overflate av hub B og en indre overflate av hub A, de sfæriske kontaktområdene på trykkringen tillater hub ene å bli koblet sammen selv om det er et vinkelavvik i mellom hub ene. 2. Rørkobling ifølge krav 1, karakterisert ved at et lite mellomrom i mellom trykkringen og hub A eller klemmeanordningen gjør det mulig for hub B å rotere rundt en transvers akse og tilpasse seg til rørforskyvning etter at sammenkoblingen er satt sammen. 1 3. Rørkobling ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en tetningsring egnet for dynamisk bevegelse blir anvendt. 4. Rørkobling ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at koblingen videre er utstyrt med en reservetetning for tetningen (4).. Rørkobling ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at koblingen videre er utstyrt med ytterligere tetninger for å forhindre inntrengning av eksterne medier inn i koblingen. 2