DE2922575A1

DE2922575A1 - SEALING FOR AN ARTICULATED CONNECTION OF A LONG LEG OF A DRILLING AND / OR PRODUCTION PLATFORM TO THE ASSOCIATED BASE BODY

Info

Publication number: DE2922575A1
Application number: DE19792922575
Authority: DE
Inventors: Ernst Kropik
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-06-02
Filing date: 1979-06-02
Publication date: 1980-12-11
Also published as: NO801624L; CA1119008A; FR2458011A1; JPS5628920A; GB2055990A; NL8003211A

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg^ AktiengesellschaftMaschinenfabrik Augsburg-Nürnberg ^ Aktiengesellschaft

Nürnberg, 18. Mai 1979Nuremberg, May 18, 1979

Abdichtung für eine gelenkige Verbindung eines langen Beines einer Bohr- und/oder Produktionsplattform mit dem zugeordneten Gründungskörper Sealing for an articulated connection of a long leg of a drilling and / or production platform with the associated foundation body

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung für die gelenkige Verbindung eines langen Beines einer Bohr- und/oder Produktionsplattform mit dem zugeordneten,, am Meeresboden aufsetzbaren Gründungskörper, wobei dieThe invention relates to a seal for the articulation of a long leg of a Drilling and / or production platform with the assigned ,, foundation body that can be placed on the seabed, with the

gelenkige Verbindung in Form eines konvex gewölbten, auf einem waagrechten Adiskörper gelagerten Innenringes und eines in einem Lagerauge eines mit dem Gründungskörper verbundenen Lagergehäuses sitzenden, konkav gewölbten Außenringes ausgeführt ist.articulated connection in the form of a convexly curved inner ring mounted on a horizontal adis body and a concave seated in a bearing eye of a bearing housing connected to the foundation body curved outer ring is executed.

Die Gründungskörper der Meeresplattform (Offshoreplattform) können sich maximal bis etwa 500 m unter dem Meersspiegel befinden. Bei Ausbildung der gelenkigen Verbindung in Form je eines Gelenklagers entsprechend der eingangs genannten Art ist eine Abdichtung der Gelenklager zum Schutz gegen äußere Einflüsse notwendig. Dabei ist bei der Ausbildung der Abdichtung zu berücksichtigen, daß das Eindringen von Meerwasser sowohl beim Seetransport der Plattform,The foundations of the sea platform (offshore platform) can be a maximum of about 500 m below the sea level. When training the articulated Connection in the form of a spherical plain bearing according to the type mentioned at the beginning is a seal the spherical bearings are necessary to protect against external influences. In the training the Sealing to take into account that the ingress of seawater both during sea transport of the platform,

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beim Aufstellen der Plattform,aIs auch im Betrieb der am Meeresboden abgesetzten Plattform sicher vermieden wird, wobei der relativ langen Lebensdauer der Bohr- und/oder Produktionsplattformen auch durch eine relativ lange Lebensdauer der Abdichtungen Rechnung zu tragen ist. Außerdem ist zu beachten, daß - da die Gelenklager kleine Bewegungen nach mehreren Richtungen ausführen im Laufe der Zeit die Dichtungen dort verschleißen werden, was die Notwendigkeit ergibt, die Abdichtung so auszubilden, daß trotzdem stets die erforderliche Dichtwirkung vorhanden ist.when setting up the platform, as well as when operating the platform set down on the seabed is safely avoided, whereby the relatively long service life of the drilling and / or production platforms to take account of the relatively long service life of the seals is. In addition, it should be noted that - since the spherical plain bearings perform small movements in several directions in the Over time the seals there will wear out, resulting in the need for the seal to be designed in such a way that the required sealing effect is always present.

Es liegt daher die Aufgabe vor, eine langlebige Abdichtung zu schaffen, die in allen Fällen, selbst bei einem Verschleiß an den Dichtungen, das Eindringen von Meereswasser sicher verhindert.It is therefore the task of creating a durable seal that will work in all cases, even with one Wear on the seals, safely preventing the ingress of sea water.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved according to the invention in that

beiderseits der Seitenflächen des Lagerauges unter Zwischenschalten jeweils eines Dichtringes je ein Gehäusedeckel befestigt ist, daß jeder Gehäusedeckel eine zur Aufnahme einer Nutring-Dichtung mit zwei Dichtlippen geeignete Oberfläche aufweist, daß Nutring-Dichtungen vorgesehen sind, die übet* je einen dem Mittelteil der Dichtung zugeordneten Druckring und Schrauben auf einen vorgegebenen Wert vorspannbar sind, daß der Druckring in einem an der Dichtlippe und einer entsprechenden Fläche des Gehäusedeckels anliegenden Außenring und einem an der Oberfläche des Innenrings des Gelenklagers und einer entsprechenden Fläche des Gehäusedeckels anliegenden Innenring verschiebbar geführt ist, daß jeder Druckring einen Flansch aufweist, und daß zwischen jedem Flansch und dem Außenring und dem Innenring Druckfedernon both sides of the side faces of the bearing lug with the interposition of in each case a sealing ring per a housing cover is fixed, that each cover has a suitable for receiving a groove ring seal with two sealing lips surface so that U-cup seals are provided which übet * each one assigned to the center part of the seal Pressure ring and screws can be preloaded to a predetermined value so that the pressure ring is displaceably guided in an outer ring resting on the sealing lip and a corresponding surface of the housing cover and an inner ring resting on the surface of the inner ring of the spherical bearing and a corresponding surface of the housing cover, so that each pressure ring has a flange, and that between each flange and the outer ring and the inner ring compression springs

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vorgesehen sind. - Durch die erfindungsgemäße Dichtung wird beim Schwimmtransport, bei der Montage auf dem Meer, beim Absetzvorgang auf dem Meeresboden die erforderliche Sicherheit gegen das Eingingen von Meerwasser auch bei erhöhtem Wasserdruck in das Gelenklager erreicht. Während des Absetzvorganges der Meeresplattform auf dem Meeresboden erhöht sich entsprechend der Meerestiefe der Wasserdruck. Durch diesen Druck des Meereswassers wird der nach innen verschiebbare Druckring ständig mit einer bestimmten Kraft gegen die Nutring-Dichtung gedrückt. Eine im Laufe der Zeit eintretende Abnützung der Nutring-Dichtung an der Oberfläche des Gelenklager-Innenringes wird durch diese ständige (vorhandene) Anpressung bzw. Nachstellung des Nutring-Dichtringes an die Dichtstelle durch den Wasserdruck des Meereswassers automatisch ausgeglichen.are provided. - The seal according to the invention is used when swimming, when mounting on the Sea, the necessary security against the ingress of sea water during the settling process on the sea floor reached even with increased water pressure in the pivot bearing. During the lowering process of the sea platform on the The sea floor increases the water pressure according to the depth of the sea. Because of the pressure of the sea water the inwardly displaceable pressure ring is constantly pressed against the U-ring seal with a certain force. Wear of the U-ring seal on the surface of the spherical bearing inner ring that occurs over time is caused by this constant (existing) pressure or readjustment of the U-ring sealing ring automatically compensated at the sealing point by the water pressure of the sea water.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Innenringe Je ' eine relativ scharfe Außenkante sowie auf ihrer dem Innenring des Gelenklagers zugewandten Seite je eine Umfangsrille auf. Zufolge der relativ scharfen Außenkante werden sich etwa auf der Oberfläche des Innenrings des Gelenklagers festsetzende Partikel (z.B. Sand) während der Relativbewegung der Gelenklagerringelosgeschabt. Sollte diese Kante im Laufe der Zeit stumpf werden, dann kann sich der eindringende Sand od. dgl. in der Umfangsrille sammeln.In a further embodiment of the invention, the inner rings each have a relatively sharp outer edge as well on their side facing the inner ring of the spherical plain bearing each have a circumferential groove. According to the relative sharp outer edge, particles will settle on the surface of the inner ring of the spherical plain bearing (e.g. sand) scraped loose during the relative movement of the spherical bearing rings. Should this edge be in In the course of time, the penetrating sand or the like can collect in the circumferential groove.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. It shows:

Pig. I die gelenkige Verbindung eines Beines mitPig. I the articulated connection of a leg with

dem Gründungskörper im Schnitt, ohne Dichtung,the foundation body in section, without seal,

Fig, 2 einen Schnitt durch die Hälfte der Gelenkverbindung gemäß Fig. I, jedoch mit Dichtungen, in größerem Maßstab.2 shows a section through half of the articulated connection according to FIG. I, but with seals, on a larger scale.

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Ein Meeresförderturm in Form einer Bohr- und/oder Produlctionsplattform für große Tiefen (etwa 350 bis 500 m) weist drei schräg gestellte stählerne Beine auf, die gelenkig mit dem zugeordneten Gründungskörper verbunden sind.A sea headframe in the form of a drilling and / or production platform for great depths (about 350 to 500 m) has three inclined steel legs, which are articulated with the assigned foundation body are connected.

Jedes Bein besitzt am unteren Ende einen gegabelten Teil la, Ib mit koaxialen öffnungen 2 zur Aufnahme eines waagrechten, hohlen Achskörpers 3. Auf dem Achskörper 3 ist im Bereich zwischen den Gabelarmen la, Ib ein Innenring 4 mit konkaver, sphärischer Außenfläche undrehbar gelagert. Zwischen dem Innenring 4 und den entsprechenden Innenansätzen 5 an den Gabelarmen la, Ib befinden sich Abstandsstücke 6. Den Innenring 4 umgibt ein Außenring 7 mit konvexer, sphäriscner Oberfläche, der in einer zylindrischen Bohrung 8 in einem zwischen den Gabelarmen angeordneten Lagerauge 9 einer'Sich nach unten im den Gründungskörper erstreckenden Säule od. dgl. angeordnet ist. Der Außenring 7 und das Lagerauge 9 weisen eine Breite auf, die geringer ist als die Breite des Innenringes 4. Der Außenring 7, der Innenring 4 und der Achskörper 3 bilden ein kardanisches Schwenklager, so daß der Gründungskörper sowohl um die Achse des Achskörpers 3 als auch um die senkrechte Achse ι schwenken kann. (Eine solche gelenige Verbindung ist bereits in einer früheren Anmeldung der Anmelderin beschrieben).Each leg has at the lower end a forked part la, Ib with coaxial openings 2 for receiving a horizontal, hollow axle body 3. On the axle body 3, an inner ring 4 with a concave, spherical outer surface is non-rotatably mounted in the area between the fork arms la, Ib. Spacers 6 are located between the inner ring 4 and the corresponding inner lugs 5 on the fork arms 1 a, 1 b. The inner ring 4 is surrounded by an outer ring 7 with a convex, spherical surface, which is located in a cylindrical bore 8 in a bearing eye 9 arranged between the fork arms Down in the column extending into the foundation body or the like. Is arranged. The outer ring 7 and the bearing eye 9 have a width which is less than the width of the inner ring 4. The outer ring 7, the inner ring 4 and the axle body 3 form a cardanic pivot bearing, so that the foundation body around the axis of the axle body 3 as can also pivot about the vertical axis ι. (Such a smooth connection has already been described in an earlier application by the applicant).

Auf jeder Seite des das Lagergehäuse für den Außenring ⁷ bildenden Lagerauges 9 ist ein in der Bohrung des Lagergehäuses zentrierter Gehäusedeckel Il angeordnet. Die Gehäusedeckel haben außer der Schutzfunktion noch die Aufgabe, die axiale Lage des Außenringes 7 imOn each side of the bearing eye 9, which forms the bearing housing for the outer ring ⁷ , a housing cover II centered in the bore of the bearing housing is arranged. In addition to the protective function, the housing cover also has the task of maintaining the axial position of the outer ring 7 in the

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Lagerauge zu fixieren. Die Gehäusedeckel Il sind unter Zwischenschalten je eines Dichtringes 12 aus Kupfer, Bronze od. dgl- Werkstoff mittels über dem Umfang gleichmäßig verteilter Schrauben 13 an Seitenflächen des Lagerauges 9 befestigt. Die Schrauben 13 sind so fest anzuziehen, daß kein Meerwasser an diesen Stellen in das Gelenklager eindringen kann. Die Köpfe der Schrauben 13 befinden sich versenkt in entsprechenden sacklochartigen Ausnehmungen$Ln den Gehäusedeckeln Die Ausnehmungenvsind durch einen Deckel 14 gegen Eindringen von Meerwasser gesichert abgeschlossen. Hohlräume zwischen den angezogenen Schrauben 13 und den Deckeln l4 können durch eine Dichtungsmasse, wie Teer od. dgl. ausgegossen werden. Zum Fernhalten des Meereswassers von den Schrauben 13 können auch entsprechende Abdichtmittel wie z.B. Pasten verwendet werden.To fix the bearing eye. The housing cover Il are under Interposition of a sealing ring 12 made of copper, bronze or the like material by means of the circumference evenly distributed screws 13 on side surfaces of the bearing eye 9 attached. The screws 13 are like this to be tightened firmly so that no seawater can penetrate the joint bearing at these points. The heads of the Screws 13 are countersunk in the corresponding Blind hole-like recesses in the housing covers The recesses are opposed by a cover 14 Ingress of sea water secured complete. Cavities between the tightened screws 13 and the lids l4 can be poured out by a sealing compound such as tar or the like. To keep away of the sea water from the screws 13, appropriate sealing agents such as pastes can also be used will.

Ferner sind noch Innendichtungen vorgesehen, um ein Eindringen von insbesondere Meereswasser zwischen den Gehäusedeckeln 11 und der konvexen Oberfläche des Innenringes 4 in das Innere des Lagers zu verhindern. Die Innendichtungen sind auf beiden Seiten vorgesehen und sind gleich ausgebildet. Im folgenden wird daher nur eine der Innendichtungen beschrieben.Furthermore, inner seals are also provided to prevent penetration of in particular sea water between to prevent the housing covers 11 and the convex surface of the inner ring 4 into the interior of the bearing. The inner seals are provided on both sides and have the same design. Hereinafter therefore only one of the inner seals is described.

Jede Innendichtung weist eine Nutring-Dichtung 15 mit zwei umlaufenden Dichtlippen auf. Die Dichtung 15 greift mittels der Seitenflächen der Nut über einen Flansch Zß des Gehäusedeckels 11,und die Dichtlippen sind zur Anlage an der entsprechend geformten Außenfläche des Gehäusedeckels 11 und der Oberfläche des Innenringes 4 des Gelenklagers bestimmt. DieEach inner seal has a U-ring seal 15 with two circumferential sealing lips. The seal 15 engages by means of the side surfaces of the groove over a flange Z3 of the housing cover 11, and the sealing lips are intended to rest against the correspondingly shaped outer surface of the housing cover 11 and the surface of the inner ring 4 of the spherical plain bearing. the

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Nutring-Dichtung 15 ist durch einen Außenring 16, einen Innenring 17 und einen zwischen den genannten Ringen angeordneten Druckring 18 gegen äußere Einflüsse geschützt. Der Innenring 17 stützt sich auf dem Innenring 4 des Gelenklagers ab und weist eine zylindrische, äußere Ringfläche auf. Auf den Innenring 17 ist der Druckring 18 geschoben, der mittels Schrauben 19 am Plansch 16 befestigt ist. Die Schrauben /sind nur so stark angezogen, daß beim Seetransport der Bohr- und/oder Produktionsplattform oder entsprechenden Vorgängen, wo noch nicht der hohe Wasserdruck auf die Abdichtung wirkt, eine ausreichende Dichtwirkung vorhanden ist. Die Köpfer der Schrauben 19 sind in entsprechenden sacklochartigen Ausnehmungen des Druckrings 18 angeordnet; die Ausnehmungen sind nach außen mit je einem Deckel 2o abgeschlossen. Ein verbleibender Hohlraum kann durch ein·, elastisches Dichtungsmittel ausgegossen werden.U-ring seal 15 is protected against external influences by an outer ring 16, an inner ring 17 and a pressure ring 18 arranged between the said rings. The inner ring 17 is supported on the inner ring 4 of the spherical plain bearing and has a cylindrical, outer ring surface. The pressure ring 18, which is fastened to the surface 16 by means of screws 19, is pushed onto the inner ring 17. The screws / are only tightened so strongly that a sufficient sealing effect is available during sea transport of the drilling and / or production platform or corresponding processes where the high water pressure is not yet acting on the seal. The heads of the screws 19 are arranged in corresponding blind hole-like recesses of the pressure ring 18; the recesses are closed to the outside with a cover 2o each. A remaining cavity can be filled with an elastic sealant.

Zwischen dem Druckring 18 und dem Gehäusedeckel/befindet sich der Außenring 16, der mit einer entsprechend schrägen Außenfläche an der zugeordneten schrägen Fläche des Gehäusedeckels 11 geführt ist. Der Außenring und der Innenring weisen entsprechende Innenseitenflächen auf, die an den Dichtlippen zur Anlage gebracht werden können. Der Druckring 18 weist außen einen Plansch 22 auf, der imNeuzustand der Dichtung einen vorgegebenen Abstand zum Außenring 16 und zum Innenring 17 aufweist. Der Außen- und der Innenring weisen sacklochartige Ausnehmungen auf, in denen Druckfedern 22 sitzen, die sich anderenends am PlanschZI The outer ring 16, which is guided with a correspondingly inclined outer surface on the associated inclined surface of the housing cover 11, is located between the pressure ring 18 and the housing cover /. The outer ring and the inner ring have corresponding inner side surfaces which can be brought into contact with the sealing lips. The pressure ring 18 has a surface 22 on the outside which, when the seal is new, has a predetermined distance from the outer ring 16 and the inner ring 17. The outer ring and the inner ring have blind hole-like recesses in which compression springs 22 sit, which are located on the other end of the Plansch ZI

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abstützen. Der Druckring l8 ist daher durch den Außenring und den Innenring geführt,und etwas axial nach innen verschiebbar.prop up. The pressure ring l8 is therefore guided through the outer ring and the inner ring, and somewhat axially can be moved inwards.

Die Abdichtung des Druckringes 18 gegenüber dem Außenring 16 und dem Innenring 17 erfolgt über O-Ringe 23, die* in entsprechenden Ringnuten des Außen- und Innenrings angeordnet sind, Der Innenring 17 weist an seiner dem Innenring 4 zugewandten Außenseite eine scharfe Kante auf, und ist auf seiner dem Gelenklager-Innenring 4 zugekehrten Seite mit einer Umfangsrille versehen.The sealing of the pressure ring 18 with respect to the outer ring 16 and the inner ring 17 takes place via O-rings 23, which are arranged in corresponding annular grooves of the outer and inner ring, the inner ring 17 has a sharp edge on its outer side facing the inner ring 4, and is provided with a circumferential groove on its side facing the spherical bearing inner ring 4.

Die Gehäusedeckel 11, die Druckringe 18, die Außenringe 16, die Innenringe 17 und die Druckfedern 22 sind aus seewasserbeständigem Werkstoff, wie z.B. entsprechend rostfreiem Stahl, Bronze, Kupfer od. dgl. gefertigt.The housing cover 11, the pressure rings 18, the outer rings 16, the inner rings 17 and the compression springs 22 are made of seawater-resistant material, e.g. accordingly stainless steel, bronze, copper or the like. Manufactured.

Da die Vorspannung der Schrauben 19 nur entsprechend dem beim Seetransport od. dgl. Vorgängen auftretenden Wasserdruck Rechnung trägt, wird in größeren Wassertiefen durch den auf der Druckringaußenfläche lastenden Wasserdruck die Dichtung etwas mehr zusammengedrückt, wobei gleichzeitig die Schrauben 19 entlastet werden. Nützen sich die Dichtringlippen im Bereich des Gelenklager-Innenringes 4 ab, dann findet—infolge des ständig vorhandenen Wasserdruckes auf die Druckringaußenfläche -* eine automatische Nachstellung bsw. Anpassung der Dichtlippen an die Gelenklager-Innenringaußenflache statt. Dabei kann so lange eine axiale Bewegung des Druckringes 18 nach innen erfolgen, bis der Flanschlos Druckringes 18 am Außenring bzw. Innenring anliegt.Since the bias of the screws 19 only according to the od during sea transport. Like. Occurrences Water pressure takes into account, is in greater water depths due to the pressure on the outer surface of the pressure ring Water pressure compresses the seal a little more, at the same time relieving the pressure on the screws 19 will. If the sealing ring lips wear out in the area of the spherical bearing inner ring 4, then the result is the constant water pressure on the outer surface of the pressure ring - * an automatic readjustment bsw. Adaptation of the sealing lips to the outer surface of the spherical plain bearing inner ring instead of. An axial movement of the pressure ring 18 inward can take place as long as until the flangeless pressure ring 18 on the outer ring resp. Inner ring rests.

Ö3ÖG50/O251 O9.8671Ö3ÖG50 / O251 O9.8671

Claims

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg ρ-,

Aktiengesellschaft Z Ό 2. ZO ΙΌ

Nuremberg, l8. May 1979

Claims

(1. J Seal for the articulated connection of a long leg of a drilling and / or production platform with the associated foundation body that can be placed on the seabed, the articulated connection in the form of a convex inner ring mounted on a horizontal axle body and one in a bearing eye with the bearing housing connected to the foundation body seated, concavely arched outer ring, characterized in that on both sides of the side surfaces of the bearing eye (9) with the interposition of a sealing ring (12) each a housing cover (ll) is attached _f that each housing cover (11) is attached to comprises receiving a U-cup Dichtuhg (15) suitable with two sealing lips surface so that U-cup seals are provided (15), the practice * the one hand, the central part of the seal (15) associated pressure ring (18) and screws (19) predetermined to a Value can be biased that the pressure ring (18) in a

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the sealing lip and a corresponding surface of the housing cover (11) bearing outer ring (16) and one on the surface of the inner ring (4) of the Ge ^ pivot bearing and a corresponding surface of the housing cover (ti) bearing inner ring (17) is guided that each pressure ring (18) has a flange (22), and that between each flange (22) and the outer ring (16) and the inner ring (17) compression springs (21) are provided.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the inner rings (17) each have a relatively sharp one Outer edge and on its side facing the inner ring (4) of the spherical plain bearing a circumferential rilie each (25) have.

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