NO331858B1 - Anordning ved fjernbetjent, undersjøisk maskineringsenhet - Google Patents

Description

ANORDNING VED FJERNBETJENT, UNDERSJØISK MASKINERINGSENHET

Det beskrives en anordning ved fjernbetjent, undersjøisk maskineringsenhet innrettet til sponfraskillende bearbeiding av en flate på et installasjonselement ved rotasjon og aksial forskyvning av et verktøyhode samt forskyvning av én eller flere skjærholdere relativt verktøyhodet, idet maskineringsenheten er forsynt med midler for løsgjørbar oppspenning av maskineringsenheten ved eller på installasjonselementet, nærmere bestemt ved at verktøyhodet er fastgjort i en rotoraksel som er aksielt forskyvbart opplagret i ei ramme og aksielt stivt opplagret i et primærstillverk som omslutter et endeparti av rotorakselen; og det til rotorakselen er tilknyttet et sekundærstillverk som omfatter midler innrettet til overføring av en dreiebevegelse av en stillhendel som rager ut fra rotorakselens endeparti, til en forskyvning av skjærholderne.

Under vedlikehold av undersjøiske installasjoner, for eksempel et brønnhode på en olje- eller gassbrønn, er det i visse situasjoner behov for maskinering av enheter mens de sitter i sin ordinære posisjon. Eksempelvis hender det at et rørformet legeme, typisk et beskyttelsesrør som settes inn i en utblåsingssikring (BOP) for å forhindre at verktøy som føres ned i brønnen, skader utblåsingssikringen innvendig, setter seg fast i brønnhodets innvendige løp ved at et parti av legemet ved feil utført operasjon de-formeres og presses ut i et spor eller andre utsparinger i en innvendig veggflate i den innvendige passasjen i brønnhodet. I verste fall lar problemet seg ikke løse uten at store deler av brønnhodet demonteres og løftes til overflaten for reparasjon, og slike operasjoner er kostbare i seg selv. I tillegg påløper kostnader med driftsstans i en produksjon etc.

Mer vanlig er det at pakningsseter eller andre flater slites eller skades under vanlig bruk. Problemstillingene er noenlunde de samme som beskrevet ovenfor, idet reparasjon som ikke kan foretas på stedet, betinger at store installasjoner må løftes opp til overflaten for overhaling.

Det er kjent å anvende sponfraskillende maskineringsutstyr som opereres av et fjernstyrt fartøy (ROV). Det er kjent ROV-operert maskineringsutstyr som kan frese og dreie, men ved kompliserte maskineringsoperasjoner må bearbeidingen i det minste stanse for demontering og omstiling av utstyret, eventuelt må utstyret hentes opp til overflaten for omstilling.

Fra NO 172479 B er det kjent en maskineringsanordning for bearbeidelse av en slitt tetningsflate på et vanskelig tilgjengelig sted, for eksempel godset i ei ventilblokk, særlig i en undervannsinstallasjon, idet en bearbeidingsenhet omfatter en roterbar fresetapp som kan mates aksielt, en motor anordnet i en avstand fra bearbeidingsenheten, samt transmisjonsanordninger som forbinder bearbeidingsenheten og motoren, hvor bearbeidingsenheten er adskillbar fra transmisjonen for vilkårlig orientering ved stedet som skal maskineres.

JP 7132372 A beskriver en undervanns TIG-sveiseanordning hvor bare den sveise-bueframkallende delen av sveiseanordningen er anordnet under vann i et avlukke innrettet til evakuering av vann og tilveiebrakt av en fleksibel vegg omfattende et varme-bestandig, fleksibelt materiale, for eksempel et karbonfibertekstil, i et nedre parti.

GB 1274886 A beskriver et apparat for fjernbetjent skjøting av undervannsrørledning-er, hvor en skjøtemanipulator festes til en av en rørledningsende som senkes ned til et punkt nær enden av en rørledning som allerede ligger på sjøbunnen. Manipulatoren innretter rørendene, kapper røret som manipulatoren er festet til, i rett lengde, og forener rørledningene. Skjøten tildannes ved termisk sveising, mekanisk skjøting ved bruk av splitthylse, eller ved en eksplosjonsmekanisk skjøting.

GB 2129350 A beskriver et fjernbetjent kutteapparat som kan senkes ned i et rørfor-met arbeidsstykke, for eksempel et foringsrør i et borehull, for å skjære ei drenerings-spalte i arbeidsstykket. Apparatet omfatter ei ramme som kan spennes fast i arbeidsstykket ved hjelp av hydrauliske jekker, samt ei underramme som bærer et hydraulisk operert skjære- eller freseverktøy som kan rotere i et horisontalplan og forskyves i et vertikalplan av en motor og en skrue.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en maskineringsenhet som er forsynt med oppspenningsmidler innrettet til løsgjørbart å kunne fastgjøre maskineringsenheten relativt et element som det skal gjennomføres én eller flere maskineringsoperasjoner på. Maskineringsenheten er forsynt med et roterbart verktøyhode. Verktøyhodet er innrettet til under rotasjon å kunne forskyves i rotasjonsaksens retning, og verktøyhodet er forsynt med én eller flere skjærholdere som er innrettet til å kunne forskyves relativt verktøyhodet mens maskineringsenheten er fastgjort i sin arbeidsposisjon ved at skjærholderne er tilknyttet en stillmekanisme anordnet eksternt på maskineringsenheten. Det er dermed tilveiebrakt en maskineringsenhet som kan utføre kompliserte maskineringsoperasjoner ved bare én oppstilling relativt elementet som skal bearbeides.

En rørformet rotoraksel som i et endeparti er dreiestivt fastgjort i verktøyhodet, er dreiestivt og aksielt forskyvbart forbundet med et rotasjonsdrivverk, hvor et første rotordrev er opplagret i ei ramme, og en rotordrivmotor står i driftsmessig inngrep med rotordrevet. Forbindelsen mellom rotorakselen og et rotordrevnav er typisk utformet med flere aksielle spor (splineskopling).

Et andre endeparti av rotorakselen er opplagret i et primaerstillverk omfattende én eller flere lineæraktuatorer som er innrettet til å kunne forskyve rotorakselen i aksial retning.

I en utførelse av primærstillverket er primærstillverket formålstjenlig tildannet ved at ei stillhylse som er konsentrisk med rotorakselen, er forsynt med utvendige gjenger som går i inngrep med ei mutterhylse som rager opp fra ramma og er dreiestivt forbundet med ramma. Stillhylsa er innvendig og på dreiestivt og aksielt forskyvbart vis forbundet med ei rotasjonshylse som er konsentrisk med rotorakselen og rager opp fra ramma i motsatt retning av verktøyhodet. Forbindelsen mellom stillhylsa og rotasjonshylsa er typisk utformet med flere aksielle spor (splineskopling). Rotasjonshylsa er dreiestivt fastgjort i et første primærstilldrev som er opplagret i ramma konsentrisk med rotorakselen og står i rotasjonsmessig inngrep med en primærstillmotor. Ved aktivering av primærstillmotoren dreies det andre primærstilldrevet og rotasjonshylsa. Stillhylsa dreies dermed også, og på grunn av gjengeforbindelsen med mutterhylsa som står fast i ramma, skrues stillhylsa og rotorakselens endeopplagring. Dermed til-veiebringes aksial forskyvning av verktøyhodet.

Et sekundærstillverk er dreiestivt tilknyttet rotorakselen og tildanner en forbindelse mellom verktøyhodets skjærmatingsaktuator og motstående rotorakselende. Innvendig i rotorakselen er det anordnet en sekundærstillaksel mellom det indre av verktøy-hodet og rotorakselens andre endeparti, hvor nevnte stillmekanisme er anordnet med et girhus fastgjort til rotorakselen og en giranordning tilkoplet sekundærstillakselen. Sekundærstillakselen er i verktøyhodet tilkoplet skjærholderne med aktuatormidler som er innrettet til å overføre en dreiebevegelse på stillakselen til forskyvning av skjærholderne i verktøyhodet.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en anordning ved fjernbetjent, undersjøisk maskineringsenhet innrettet til sponfraskillende bearbeiding av en flate på et installasjonselement ved rotasjon og aksial forskyvning av et verktøyhode samt forskyvning av én eller flere skjærholdere relativt verktøyhodet, idet maskineringsenheten er forsynt med midler for løsgjørbar oppspenning av maskineringsenheten ved eller på installasjonselementet, kjennetegnet ved at

verktøyhodet er fastgjort i en rotoraksel aksielt forskyvbart opplagret i ei ramme og aksielt stivt opplagret i et primærstillverk som omslutter et endeparti av rotorakselen;

primærstillverket omfatter én eller flere lineæraktuatorer forsynt med første transmisjonsmidler innrettet til å kunne bevirke en aksiell forskyvning av et rotorlager relativt ramma; og

det til rotorakselen er tilknyttet et sekundærstillverk som omfatter andre transmisjonsmidler innrettet til overføring av en dreiebevegelse av en stillhendel som rager ut fra rotorakselens endeparti, til en forskyvning av skjærholderne.

Primærstillverket kan omfatte ei stillhylse som er innrettet til med et gjengeparti å kunne være i dreibart inngrep med et parti av ramma.

Stillhylsa kan være forsynt med midler innrettet til å kunne være i dreiestivt inngrep med ei rotasjonshylse som er dreiestivt forbundet med en primaerstillmotor.

Rotasjonshylsa kan være dreibart opplagret i ramma og utvendig forsynt med ei rekke kilspor innrettet til å være i aksielt glidbart inngrep med stillhylsa.

Sekundærstillverket kan omfatte en sekundærstillaksel som er anordnet sentrisk i rotorakselen og strekker seg mellom et stillverksgir som er anordnet på rotorakselen, og verktøyhodet, idet sekundærstillakselen er tilknyttet én eller flere skjærmatingsaktuatorer innrettet til å kunne bevirke en forskyvning av skjærholderne relativt verktøy-hodet.

Stillhendelen kan være anordnet på stillverksgiret.

Stillverksgiret kan være låsbart.

Stillhendelen kan være innrettet til å kunne være i inngrep med en manipulator anordnet på en fjernstyrt undervannsfarkost.

Ramma kan være forsynt med et sete innrettet til å ligge an mot en korresponderende anleggsflate på installasjonselementet.

Nevnte oppspenningsmidler kan være tildannet av en rekke armer anordnet dreibart på ramma i innbyrdes avstand ved setet, idet hver arm er forsynt med et gripeparti anordnet på et første endeparti av armen, og en lineæraktuator forbinder et andre endeparti av armen med et fjerntliggende parti av ramma.

Nevnte skjærholder(e) kan være forskyvbar(e) relativt verktøyhodet i det minste i radiell retning.

Nevnte flate på installasjonselementet kan være en innvendig flate, og den innvendige flaten kan være en sylinderflate, en kjegleflate eller en dobbelkrummet flate.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser i et første perspektiv en maskineringsenhet ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser i et andre perspektiv en maskineringsenhet ifølge oppfinnelsen; Fig. 3 viser i større målestokk et lengdesnitt III-III ifølge figur 5 gjennom maskineringsenheten med et verktøyhode i en første stilling; Fig. 4 viser et lengdesnitt III-III ifølge figur 5 gjennom maskineringsenheten med verktøyhodet i en andre stilling; Fig. 5 viser i mindre målestokk et grunnriss av maskineringsenheten; Fig. 6 viser i mindre målestokk ei skjematisk perspektivskisse av en maskineringsenhet under forflytting ved hjelp av en ROV nær et installasjonselement; Fig. 7 viser skjematisk en første alternativ utførelse av verktøyhodet hvor et

verktøy er forskyvbart langs en skråstilt føringsbane; og

Fig. 8 viser skjematisk en andre alternativ utførelse av verktøyhodet hvor et verktøy er forskyvbart langs en sirkelbane i et plan sammenfallende med verktøyhodets rotasjonsakse.

En maskineringsenhet M ifølge oppfinnelsen er forsynt med ei ramme 1 og et roterbart verktøyhode 2 tilknyttet et rotasjonsdrivverk 3 opplagret i ramma 1. Et primærstill verk 4 tildanner en ytterligere opplagring av rotasjonsdrivverket 3 i ramma 1. Til en rotoraksel 31 og verktøyhodet 2 er det tilknyttet et sekundærstillverk 5. Maskineringsenheten M er videre forsynt med et betjeningspanel 6. Maskineringsenheten M er innrettet til å kunne forflyttes, installeres og betjenes ved hjelp av en fjernstyrt undervannsfarkost (ROV) 7 og dens manipulator 71, her bare vist skjematisk (se fig. 5). Et installasjonselement 8 på en undervannsinstallasjon, for eksempel et brønnhode, er vist skjematisk.

Ramma 1 er forsynt med et rammelager 11 innrettet til dreibar opplagring av et rotordrevnav 33 hvor et første rotordrev 32 er dreiestivt innfestet. En rotord ri vmotor 34, for eksempel en hydraulikkmotor, som er fastgjort i et parti 13 av ramma 1, står i inngrep med det første rotordrevet 32 via et andre rotordrev 35 anordnet på rotor-drivmotorens 34 drivaksel. I og for seg kjente midler for energitilførsel til rotordrivmotoren 34 er ikke vist eller ytterligere omtalt.

Rotorakselen 31 er anordnet dreiestivt og aksialt forskyvbar i rotordrevnavet 33 ved at et parti av rotorakselen 31 er forsynt med ei rekke spor 313 som går i glidbart inngrep med et korresponderende parti av rotordrevnavet 33. Rotorakselen 31 er dess-uten glidbart avstøttet i ei glidehylse 16 anordnet i et parti av ramma 1.

Til et første endeparti 311 av rotorakselen 31 er verktøyhodet 2 fastgjort. I et andre endeparti 312 er det anordnet et rotorlager 36 som er fastgjort i et lagerhus 42 på primærstillverket 4.

Primærstillverket 4 omfatter en primærstillmotor 45, for eksempel en hydraulikkmotor, fastgjort i et parti av ramma 1.1 og for seg kjente midler for energitilførsel til primærstillmotoren 45 er ikke vist eller ytterligere omtalt. Et første primærstilldrev 44 er anordnet opplagret i ramma 1 konsentrisk med rotorakselen 31 og står i inngrep med et andre primærstilldrev 46 anordnet på primærstillmotorens 45 drivaksel. Ei rotasjonshylse 43 er fastgjort til det første primærstilldrevet 44 og rager opp mot rotorakselens 31 andre endeparti 312, anordnet konsentrisk med rotorakselen 31. Et parti av ei stillhylse 41 omslutter et parti av rotasjonshylsa 43, idet ei rekke spor 431 anordnet aksialt på rotasjonshylsas 43 periferi tildanner en glidbar, dreiestiv forbindelse med korresponderende forhøyninger 412 på stillhylsa 41. På et endeparti av stillhylsa 41 er lagerhuset 42 for rotorlageret 36 anordnet.

På stillhylsas 41 utvendige veggflate er det anordnet et gjengeparti 411 som går i inngrep med et korresponderende, innvendig gjengeparti på ei mutterhylse 12 som er dreiestivt fastgjort i og rager opp fra ramma 1.

I et gjennomgående senterløp i rotorakselen 31 er det anordnet en sekundærstillaksel 51 som sammen med et stillverksgir 52 anordnet på et oppragende endeparti av rotorakselen 31 og skjaermatingsaktuatorer 24 anordnet i verktøyhodet 2 tildanner sekundærstillverket 5. Stillverksgiret 52 omfatter et girhus 521 som er fastgjort til rotorakselen 31, en snekkeaksel 523 og et snekkedrev 522 som er fastgjort på et første endeparti 511 av sekundærstillakselen 51 og står i inngrep med snekkeakselen 523. En stillhendel 524 er anordnet på et endeparti av snekkeakselen 523 som rager ut fra girhuset 521.

I verktøyhodet 2 som omfatter et hus 21, er det i et første utførelseseksempel anordnet flere radialt forskyvbare skjærholdere 23 som hver tildanner feste for et sponfraskillende skjær 22. Skjærmatingsaktuatorene 24 er tilknyttet skjærholderne 23 og et andre endeparti 512 av sekundærstillakselen 51, og en dreining av sekundærstillakselen 51 relativt verktøyhodet 2 omdannes til en radiell forskyvning av skjærholderne 23. For en fagperson på området vil det være innlysende at en lang rekke tekniske løsninger kan anvendes til formålet, for eksempel vinkeldrev med gjengestangfram-føring av skjærholderne 23.

Betjeningspanelet 6 er forsynt med formålstjenlige betjeningsorgan 61, for eksempel for start og stopp av motorene 34, 45.

Maskineringsenheten M er forsynt med midler (ikke vist) for angivelse av verktøy-hodets 2 rotasjonshastighet og skjærenes 22 posisjon relativt et referansesystem, for derved å kunne fjernavlese relevante maskineringsparametre.

Flere oppspenningsmidler 14 er fastgjort i ramma 1, idet flere armer 141 er dreibart opplagret i en dreieaksel 142, og et endeparti 145 er forskyvbart tilkoplet ramma 1 ved hjelp av en lineæraktuator 144. Et motstående endeparti av armen 141 tildanner et gripeparti 143 innrettet til løsgjørbart inngrep med et parti 83 av installasjonselementet 8.

Et løfteåk 15 er fastgjort i ramma 1 og er forsynt med midler for løsgjørbar tilkopling til ROVen 7 eller til et løftemiddel (ikke vist).

Installasjonselementet 8, som er vist skjematisk (se fig. 6), omfatter ei innvendig flate 81 med ett eller flere partier 811 som skal maskineres. Installasjonselementet 8 er forsynt med ei seteflate 82 innrettet til å kunne understøtte ei anleggsflate 17 tildannet i ramma 1. Installasjonselementet 8 er videre forsynt med ei oppspenningsflate 83, for eksempel en flens, innrettet til mottak av oppspenningsmidlene 14 anordnet på ramma 1.

Når et installasjonselement 8 skal maskineres, posisjoneres maskineringsenheten M relativt installasjonselementet 8 ved hjelp av den fjernstyrte undervannsfarkosten 7, eventuelt med assistanse av ytterligere undervannsfarkoster 7 eller andre hjelpemidler. Rammas 1 anleggsflate 17 føres mot installasjonselementets 8 seteflate 82 til sentrering av maskineringsenheten M, og den spennes fast ved at oppspenningsmidlene 14 aktiveres til anlegg mot installasjonselementets 8 oppspenningsflate 83.

Verktøyhodet 2 stilles til ønsket aksialposisjon ved hjelp av primærstillmotoren 45. Skjærene 22 forskyves deretter ut til en ønsket radiell posisjon ved at undervannsfarkosten 7 betjener sekundærstillverkets 5 stillhendel 524. Verktøyhodet 2 setter deretter i rotasjon ved hjelp av rotordrivmotoren 34, og verktøyhodet 2 forskyves sukses-sivt i aksiell retning ved hjelp av primærstillmotoren 45 mens verktøyhodet 2 roterer. Snittdybden for skjærene 22 stilles om etter at verktøyhodets 2 rotasjon har stanset. Spon som tildannes, kan samles opp med dertil egnede, ikke viste, midler som på for-hånd er installert under maskineringsenheten M, lenger inne i installasjonselementet 8. Etter at maskineringsoperasjonen er utført, trekkes skjærholderne 23 inn i huset 21, og maskineringsenheten M fjernes fra installasjonselementet 8 ved hjelp av den fjernstyrte undervannsfarkosten 7, eventuelt med assistanse av ytterligere undervannsfarkoster 7 eller andre hjelpemidler.

I et andre utførelseseksempel, skjematisk vist i figur 7, er skjærholderen 23 anordnet skrått relativt et radialplan gjennom verktøyhodet 2. Skjærholderen 23 er forskyvbar parallelt med den innvendige flaten 81 som skal maskineres, idet denne flaten 81 er konisk.

I et tredje utførelseseksempel, skjematisk vist i figur 8, er skjærholderen 23 anordnet dreibart om en akse parallelt med et radialplan gjennom verktøyhodet 2. Skjærholderen 23 er forskyvbar i en sektor i et plan parallelt med rotorakselens 31 senterakse og med radius samsvarende med krumningsradiusen til den innvendige flaten 81 som

skal maskineres, idet denne flaten 81 er dobbelkrummet.

Claims (13)

1. Anordning ved fjernbetjent, undersjøisk maskineringsenhet (M) innrettet til sponfraskillende bearbeiding av en flate (81) på et installasjonselement (8) ved rotasjon og aksial forskyvning av et verktøyhode (2) samt forskyvning av én eller flere skjærholdere (23) relativt verktøyhodet (2), idet maskineringsenheten (M) er forsynt med midler (14) for løsgjørbar oppspenning av maskineringsenheten (M) ved eller på installasjonselementet (8),karakterisert vedat verktøyhodet (2) er fastgjort i en rotoraksel (31) aksielt forskyvbart opplagret i ei ramme (1) og aksielt stivt opplagret i et primaerstillverk (4) som omslutter et endeparti (312) av rotorakselen (31); primærstillverket (4) omfatter én eller flere lineæraktuatorer (41, 43, 44, 45, 46) forsynt med første transmisjonsmidler (411, 412, 431) innrettet til å kunne bevirke en aksiell forskyvning av et rotorlager (36) relativt ramma (1); og det til rotorakselen (31) er tilknyttet et sekundærstillverk (5) som omfatter andre transmisjonsmidler (51, 52, 24) innrettet til overføring av en dreiebevegelse av en stillhendel (524) som rager ut fra rotorakselens (31) endeparti (312), til en forskyvning av skjærholderne (23).

2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat primærstillverket (4) omfatter ei stillhylse (41) som er innrettet til med et gjengeparti (411) å kunne være i dreibart inngrep med et parti (12) av ramma (1).

3. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat stillhylsa (41) er forsynt med midler (412) innrettet til å kunne være i dreiestivt inngrep med ei rotasjonshylse (43) som er dreiestivt forbundet med en primærstillmotor (45).

4. Anordning i henhold til krav 3,karakterisert vedat rotasjonshylsa (43) er dreibart opplagret i ramma (1) og er utvendig forsynt med ei rekke kilspor (431) innrettet til å være i aksielt glidbart inngrep med stillhylsa (41).

5. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat sekundærstillverket (5) omfatter en sekundærstillaksel (51) som er anordnet sentrisk i rotorakselen (31) og strekker seg mellom et stillverksgir (52) som er anordnet på rotorakselen (31), og verktøyhodet (2), idet sekundærstillakselen (51) er tilknyttet én eller flere skjærmatingsaktuatorer (24) innrettet til å kunne bevirke en forskyvning av skjærholderne (23) relativt verktøyho-det (2).

6. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat stillhendelen (524) er anordnet på stillverksgiret (52).

7. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat stillverksgiret (52) er låsbart.

8. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat stillhendelen (524) er innrettet til å kunne være i inngrep med en manipulator (71) anordnet på en fjernstyrt undervannsfarkost (7).

9. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat ramma (1) er forsynt med et sete (17) innrettet til å ligge an mot en korresponderende anleggsflate på installasjonselementet (8).

10. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat nevnte oppspenningsmidler (14) er tildannet av en rekke armer (141) anordnet dreibart på ramma (1) i innbyrdes avstand ved setet (17), idet hver arm (141) er forsynt med et gripeparti (143) anordnet på et første endeparti av armen (141), og en lineæraktuator (144) forbinder et andre endeparti av armen (141) med et fjerntliggende parti av ramma (1).

11. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat nevnte skjærholder(e) (23) er forskyvbar(e) relativt verktøyhodet (2) i det minste i radiell retning.

12. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat nevnte flate (81) på installasjonselementet (8) er en innvendig flate.

13. Anordning i henhold til krav 12,karakterisert vedat nevnte innvendige flate (81) en sylinderflate, en kjegleflate eller en dobbelkrummet flate.