DE3329236C2 - Ablagekopf - Google Patents

Abstract

Ablagekopf mit einer zylindrischen Konstruktion (1) zum Verlegen einer Rohrleitung, bei dem die Einrichtung zu seiner Befestigung an einem Rohrteil (2), das an das freie Ende der Rohrleitung stumpfgeschweißt ist, aus einer Reihe von Kugelzahnsektoren (5) besteht, die mit einer Zahnreihe (7) in Eingriff stehen, die im Ende der zylindrischen Konstruktion (1) ausgebildet ist, wobei die Sektoren (5) mit Sperrzähnen (12) versehen sind, die mit einem Ringvorsprung (13) am Rohrteil (2) zusammenarbeiten und radial um eine mittlere Kugel (8) herum angeordnet sind, die starr mit dem Kolben (10) eines horizontalen hydraulischen Zylinders (11) angeordnet ist, dessen hintere Kammer (14) direkt mit einem Mitteldrucksammler (16) verbunden ist und der von einer speziellen hydraulischen Schaltung mittels eines Schallimpulses angesteuert wird.

Description

stellten Kopf, wenn dieser mit dem Rohrteil gekoppelt ist,

F i g. 3 eine vordere Schnittansicht durch den Kopf längs der Linie A-A in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 eine Teillängsschnittansicht im vergrößerten Maßstab durch den in F i g. 1 dargestellten Kopf, wenn dieser vom Rohrteil gelöst ist, und

Fig.5 das Schaltbild der hydraulischen Hand- und Automatiksteuerschaltung für das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kopfes.

In F i g. 1 ist eine feste zylindrische Stahlkonstruktion 1 dargestellt, die einen Ablagekopf bildet, der mit dem freien Ende eines Rohrteils 2 fest zu koppeln ist, der an eine nicht dargestellte Rohrleitung stumpfgeschweißt ist Die Konstruktion 1 ist an ihrem Ende Γ mit einer Bohrung 3 zum Anschluß eines Ringes, an dem das Kabel einer Winde eines Rohrverlegungsschiffes eingehakt wird, das gleichfaäls nicht dargestellt ist, und an ihrem anderen Ende 1" mit einer Einrichtung 4 zum Befestigen am Rohrteil 2 versehen.

Die Einrichtung 4 besteht aus einer Reihe von zwölf Kugelzahnsektoren 5, die radial angeordnet und durch Abstandsstücke 6 voneinander getrennt sind, sowie mit einer Zahnreihe 7 in Eingriff stehen, die in dem genannten Ende 1" der Konstruktion 1 ausgebildet ist. Die Zähne sind durch eine mittige Kugel 8 in ihrer Lage gehalten, die starr mit der Stange 9 des Kolbens 10 eines horizontalen hydraulischen Steuerzylinders 11 ausgebildet ist, der im Inneren der Konstruktion 1 fest angebracht ist. Alle Kugelzahnsektoren 5 stehen vom Ende 1" der Konstruktion 1 über einen Sperrzahn 12 vor, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er mit der Innenfläche eines Ringvorsprunges 13 zusammenarbeitet, der am freien Ende des Rohrteils 2 vorhanden ist.

Die hintere Kammer 14 des hydraulischen Steuerzylinders Ii steht direkt über die Leitung 15 mit einem hydraulischen Mitteldruckspeicher 16 in Verbindung, der in der Konstruktion 1 vorgesehen ist, und ist mit der Außenseite über die Leitung 15' und die Momentankupplung 17 verbunden,'die in eine Seite des Ablagekopfes eingebettet ist, wie es insbesondere in F i g. 1 dargestellt ist.

Auf diese Weise befindet sich der Kolben 10 normalerweise am rechten Ende seines Hubes, so daß auch die Kugel 8 in F i g. 2 rechts angeordnet ist und die Kugelzahnsektoren 5 mil den Sperrzähnen 12 nach außen gegen die Innenfläche des Ringvorsprunges 13 gedreht sind. Das heißt mit anderen Worten, daß die normale Lage des Kopfes die ist, in der er mit dem Rohrteil 2 gekoppelt ist, wie es dargestellt ist. Zwei weitere Energiespeicher, nämlich ein hydraulischer Hochdruckenergiespeicher 18 und ein Abliißsammler 19 sind gleichfalls in der Konstruktion 1 vorgesehen.

Der hydraulische Hochdruckenergiespeicher 18 ist über die Leitung 23 mit der äußeren Momentankupplung 21 verbunden, die in eine Seite des Ablagekopfes eingebettet ist, und über die Leitung 20' (siehe F i g. 5) mit einer Schaltung 22, die in dem Gehäuse 23 angeordnet ist, das sich im Inneren der Konstruktion 1 befindet. Die Leitung 20' verbindet insbesondere den Speicher 18 mit dem Durchlaß 1 eines automatischen Drei-Wege-Zwei-Stellungsolenoidventils 24, das in seiner normalen Stellung seinen Durchlaß II mit dem Durchlaß III verbindet, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, und somit den Durchlaß IV eines Vier-Wege-Vier-Stellungshandventils 25 über ein Rückschlagventil 26 mit dem Ablaßsammler 19 verbindet, dt' gleichfalls über die Leitung 27 mit der äußeren Momentankupplung 28 verbunden ist. Das Solenoidventil 24 wird von einem Elektromotor 29 gesteuert, der auf der Spindel 30 des Solenoidventils angebracht ist und von Sensoren 31, 3Γ und 31" eines Sonarsystems betätigt wird, die 120° voneinander entfernt angeordnet sind und von einem Steuerschallimpuls erregt werden können. Anschließend an einen Steuerschallimpuls arbeitet der Motor für ein bestimmtes Zeitintervall von beispielsweise 50 s, wobei während dieses Zeitintervalls die Spindel 30 des Solenoidventils 24 eine ίο vollständige Umdrehung ausführt, so daß das Ventil, ausgehend von seiner normalen Stellung Π-Ι1Ι, wie es in F i g. 5 dargestellt ist, somit wieder dahin zurückkehrt, nachdem es kurzzeitig die zweite Stellung II—I durchlaufen hat, in der es den Hochdrucksammler 18 mit dem Durchlaß IV des Handventils 25 verbindet.

Die normale Stellung dieses zuletzt genannten Ventils 25, das von außen zugänglich ist, ist die in F i g. 5 dargestellte Stellung, in der der Durchlaß iV mit dem Durchlaß V verbunden ist, der über die Leitung 32 mit der vorderen K ammer 34 des hydraulischen Steuerzylinders 11 über ein zweites Rückschlagvent' J3 verbunden ist. Von den anderen beiden Durchlässen de ι Ventils 25 ist der Durchlaß VI über die Leitung 35 und die Leitung 20 mit dem hydraulischen Hochdruckenergiespeicher 18 verbunden, und ist der Durchlaß VII über die Leitung 36, die c!;>s zweite Rückschlagventil 33 umgeht, und über die Leitung 32 mit der vorderen Kammer 34 des hydraulischen Sieuerzylinders 11 verbunden.
Schließlich zeigt Fig.5 in gestrichelten Linien ein parallel zum Vier-Wege-Vier-Stellungshandventil 25 geschaltetes zweites Vier-Wege-Vier-Stellungshandventil 25', das dem ersten Ventil bezüglich der Konstruktion 1 diametral gegenüber angeordnet ist, wie es insbesondere in F i g. 2 dargestellt ist, so daß eines der beiden Ventile immer leich; von außen zugänglich ist, gleichgültig, in welcher Weise der Kopf auf dem Meeresboden liegt.

Im folgenden wird das Arbeitsverfahren des Kopfes und seine Einstellung für ein schnelles automatisches Lösen oder Freigeben beschrieben.

Dn der Druck des Speichers 16, der in der hinteren Kammer 14 des horizontalen hydraulischen Steuerzylinders 11 wirkt, die Kolbenstange 9 in die mechanische Kopplungsstellung nach außen gedruckt hält, um den Kopf mit der abzulegenden Rohrleitung oder vielmehr mit dem Rohrteil 2 zu koppeln, der an die abzulegende Rohrleitung stumpfgeschweißt ist. ist es zunächst notwendig, diesen Mechanismus zu öffnen. Dazu wird eines der beiden Handventile 25 oder 25' von der Stellung IV-V in die Speicher VI-VII bewegt, so daß der Hochdruck im Speicher 18 in die vordere Kammer 34 des Zylinders 11 gelangt, um den Kolben 10 zurückzuzieher, und dadurch die Sperrzähne 12 zu lösen, wie es in F i g. 4 dargesteiit ist.

Es ist nun möglich, das Ende 1" des Kopfes 1 bis zum Ende des Rohrteiles 2 zu bewegen, so daß sie in Eingriff miteinander treten, woraufhin das vorher betätigte Handventil 25 oder 25' in die Stellung IV-VII bewegt wird, in der es die vordere Kammer 34 entleert, da es

bo direkt mit dem Auslaßsammler 19 verbunden ist, was eine Expansion in der Kammer 14 zur Folge hat. Der Kolben 10 bewegt sich wieder nach rechts, wai bewirkt, daß die Sperrzähne 12 sich nach außen gegen die Innenfläche des Ringvorsprunges 13 am Rohrteil 2 legen, um den Kopf und den R„-hrteil miteinander fest zu verbinden. Bei einer Rückkehr des Handventils 25 oder 25' in die Stellung IV-V (siehe Fig. 5) ist der Kopf für ein automatisches Freigeben und Lösen durch das Sonarsy-

stem eingestellt.

Diesbezüglich wird nach dem Absenken der Rohrleitung mittels eines Kabels, das in die Bohrung 3 des Kopfes eingehakt ist. ein Schallimpuls da/.u verwandt, die Sensoren 31,31' und 31" des Sonansystems zu erre- ·> gen, so daß diese den elektrischen Schaltkreis des Motors 29 schließen, der für ein bestimmtes Zeitintervall von beispielsweise 50 s in Betrieb bleibt. Während dieses Zeitintervalls führt die Spindel des Automatikventils 24 eine vollständige Umdrehung aus. Das Ventil 24 geht somit von seiner normalen Stellung 11-111 in die Stellung 11-1. um die vordere Kammer 34 des hydraulischen Zylinders 11 mit dem Hochdruckspeicher 18 zu verbinden. Da in dieser Weise der Druck in der vorcoren Kammer 34 größer wird überwindet er den der hinteren Kammer 14, der vom Speicher 16 geliefert wird, was bewirkt, daß der Kolben 10 zurückgezogen und der Mechanismus geöffnet wird, eine Situation, die in F i g. 4 dargestellt ist. Wenn das Ventil wieder automatisch von der Stellung H-I in seine Ausgangsstellung 11-111 geht, wird die vordere Kammer 34 des Zylinders 11 wieder mit der Ablaßleitung des Sammlers 19 verbunden. Da jedoch das Rückschlagventil 33 vorgesehen ist, kann der Druck nicht abfallen, so daß der Mechanismus offen bleibt. Um ein Schließen bewirken zu können, muß eines der beiden Handventile 25 oder 25' von der Stellung IV-V in die Stellung IV-VlI bewegt werden, um das Rückschlagventil 33 kurzzuschließen. Wenn schließlich die automatische Einrichtung nicht arbeitet, kann der Mechanismus von Hand dadui\ h gelöst werden, daß eines der beiden Handventile 25 oder 25' betätigt wird, d. h. insbesondere eines der Ventile von der Handstellung IV-V in die Stellung VIl-Vl oder Vl-V bewegt wird, wodurch das automatische Solenoidventil 24 kurzgeschlossen und direkt die vordere Kammer 34 des hydraulischen Zylinders 11 )■;

mit hohem Druck versorgt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

bO

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ablagekopf zum Absenken des freien Endes einer Rohrleitung von einem Rohrverlegungsschiff auf den Meeresboden, wobei der Kopf von einer festen zylindrischen Stahlkonstruktion gebildet ist, die an einem Ende mit einer Verbindungsbohrung für einen Ring zum Einhaken des Kabels einer Winde auf dem Verlegungsschiff und am anderen Ende mit einer Einrichtung zur Befestigung des Kopfes an einem Rohrteil versehen ist. das an das freie Ende der Rohrleitung stumpfgeschweißt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung aus einer Reihe von Kugelzahnsektoren besteht, die radial angeordnet sind und mit einer Zahnreihe in Eingriff stehen, die in dem genannten anderen Ende der Konstruktion vorgesehen ist, und in ihrer Lage durch eine mittige Kugel gehalten sind, die starr tvt dem Kolben eines hydraulischen Steuerzyünders im inneren der Konstruktion verbunden ist, wobei jeder Sektor von dem genannten anderen Ende der Konstruktion über einen Sperrzahn vorsteht, der mittels des hydraulischen Steuerzylinders mit der Innenfläche eines Ringvorsprunges zusammenarbeitet, der am freien Ende des Rohrteils vorgesehen ist, wobei die hintere Kammer des hydraulischen Steucrzylinders direkt mit einem hydraulischen Mitteldruckcnergiespeichcr verbunden und im Inneren der Konstruktion eine hydraulische Schaltung vorgesehen ist, um von Hand aus den hydraulischen Zylinder anzusteuern und den Kopf für seine automatische schnelle Freigabe über eine Fernsteuerung unter Verwendung eines Schallimpulses einzustellen.

2. Ablagekopf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung aus einer Reihe von zwölf Kugelzahnsektoren besteht, die radial angeordnet und voneinander durch Abstandsstücke getrennt sind.

3. Ablagekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steuerschaltung von einem automatischen Drei-Wege-Zwei-Stellungssolenoidventil gebildet ist, das in seiner normalen Stellung über ein Rückschlagventil ein Vier-Wege-yier-Stellungshandventil mit einem internen Sammler für das abgelassene öl verbindet, wobei letzteres Ventil in seiner normalen Stellung über ein zweites Rückschlagventil mit der vorderen Kammer des hydraulischen Zylinders verbunden ist; daß das Solenoidventil von einem Motor, der über Sensoren eines Sonarsystems betätigt wird, die über einen Steuerschallimpuls erregt werden, dazu gebracht wird, kurzzeitig in seine zweite Stellung umzuschalten, in der es über das Handventil und das Rückschlagventil einen dritten internen hydraulischen Hochdruckenergiespeicher mit der vorderen Kammer des hydraulischen Zylinders verbindet, welche Kammer gleichfalls mit dem anderen Durchlaß des Handventils dadurch verbunden ist. daß das zweite Rückschlagventil umgangen wird.

4. Ablagekopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Vier-Wege-Vier-Stcllungshandventil parallel zum ersten Vier-Wege-Vicr-Stelluiigshandventil geschal-ICl unil im VMiUT Sidli¹ diiinii'irul ilcin itsHmi IIuihI-vcnlil gegenüber ungeordnet im.

Die Erfindung betrifft einen Ablagekopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Ablagekopf zum Verlegen einer Rohrleitung auf dem Meeresboden ist im allgemeinen eine zylindrische feste Konstruktion, die am freien Ende einer Rohrleitung befestigt wird, wenn das Rohrverlegungsschiff seinen 3etrieb einstellt und aus dem Arbeitsbereich abziehen muß. An einem Ende des Ablagekopfes ist eine Bohrung vorgesehen, an der das Kabel einer W inde auf dem Verlegungsschiff eingehakt werden kann, während am gegenüberliegenden Ende eine Kupplung vorgesehen ist, mittels der der Ablagekopf mit dem freien Ende einer Rohrleitung verbunden wird. Dazu ist es bekannt, am freien Ende der Rohrleitung ein Rohrstück anzuschweißen, das mit diametral gegenüberliegenden Bohrungen versehen ist, in die ein Stift eingesteckt werden kann. Das Kupplungsende des Ablagekopfes, das in das Rohrstück eingeschoben wird, ist mit entsprechenden Bohrungen zur Aufnahme des Stiftes versehen. Bei diesem bekannten Aufbau ergeben sich dadurch Schwierigkeiten, daß das Einsetzen des Stiftes relativ umständlich ist und vor allem muß beim Abnehmen des Ablagekopfes häufig der Stift von Hand entfernt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ablagekopf der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß er einen einfachen Aufbau hat und einen zuverlässigen, wirtschaftlichem Betrieb gewährleistet, wobei eine schnelle und einfache automatische Freigabe entweder über eine Fernsteuerung oder eine Handsteuerung möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Der Kopf wird also am Rohrteil fest angebracht und vom Rohrteil gelöst, indem einfach der Kolben des hydraulischen Zylinders und

J5 folglich die mittige Kugel bewegt wird, die dadurch, daß sie nach außen gegen die Zahnsektoren drückt, diese zwingt, sich auf der Zahnleiste abzuwälzen, so dsß die Sperrzähne sich gegen die Innenfläche des Ringvorsprunges am Rohrteil legen, wodurch der Kopf fest mit dem Rohrteil gekoppelt wird. Wenn die Kugel nach innen bewegt wird, werden die Sperrzähne gelöst. Da der hydraulische Steuerzylinder in einer direkten Verbindung mit dem Mitteldruckspeicher steht, wird der Kolben und folglich die mittige Kugel dauernd nach außen gedruckt, so daß die Sperrzähne des Kopfes normalerweise in ihrer Arbeitslage gehalten werden, während zum Lösen des Kopfes nur der Hydraulikzylinder mit einem Druck beaufschlagt werden muß, der größer als der Druck des Mitteldruckspeichers ist.

Aus der US-PS 41 16 471 ist ^s zwar zum schnellen Verbinden von Rohrleitungen bekannt, auf dem Umfang eines Rohrteils radial angeordnete Hydraulikzylinder anzuordnen, deren federbeaufschlagter Kolben einen Ringflansch an der anzukoppelnden Rohrleitung übergreift, jedoch muß bei dieser bekannten Kupplungsvorrichtung eine größere Anzahl von Hydraulikzylindern vorgesehen werden, die zum Freigeben und Ankoppeln gleichzeitig betätigt werden müssen. Für auf dem Meeresboden zu verlegende Rohrleitungen ist diese Vorrichtung wegen der radial abstehenden Hydraulikzylinder nicht geeignet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zsich-

h^r> niing näher erläutert. F.s /cigt

Γιμ. I cine pmpi-kiivmdu- Ansidll diu-s Aiisfüli i'iingsbct.spicls des crfinilungsgciniiUcii Ablugckopfcs,
F i g. 2 einen Längsschnitt durch den in F i g. 1 darge-