ES2280751T3

ES2280751T3 - Dispositivo para conectar tuberias.

Info

Publication number: ES2280751T3
Application number: ES03730925T
Authority: ES
Inventors: Sigmund Askestad
Original assignee: Advanced Production and Loading AS
Current assignee: Advanced Production and Loading AS
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2007-09-16
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: KR20050016870A; CN1653287A; WO2003095881A1; US20060082135A1; NO20022259L; KR101024185B1; AU2003241224A1; DE60311085D1; EP1504211A1; MY136410A; EP1504211B1; DE60311085T2; DK1504211T3; NO320661B1; NO20022259D0; BR0309736A; BR0309736B1; CN100334381C; CY1107602T1

Abstract

REIVINDICACIONES 1.Dispositivo para la alineación de conexiones de tuberías, que comprende una pieza macho (10), como mínimo, con un pasador guía (6, 2) que tiene un extremo cónico, y una pieza hembra (9), como mínimo, con una acanaladura receptora (1, 8, 7) conformada correspondientemente, de manera que las piezas macho y hembra, montadas cada una en su extremo de tubería, se pueden unir con efecto de alineación, de modo que los extremos de las tuberías se conecten, y se sellen (11), en forma de una barrera única, doble o múltiple, para sellar caras de unión estanca enfrentadas en las piezas macho y hembra, dispuestas de manera que la unión estanca envuelve los extremos de las tuberías a medida que se conectan, y se sellan (11), en forma de una barrera única, doble o múltiple, para sellar unas caras de unión estanca enfrentadas en las piezas macho y hembra, dispuestas de manera que la unión estanca envuelve los extremos de las tuberías a medida que se conectan, caracterizado porque el dispositivo comprende además: como mínimo un perno (3), dispuesto paralelo al eje longitudinal de dicho par o pares de pasadores guía y acanaladuras receptoras, estando equipado dicho perno con medios (4, 5) para un tensado controlado y un bloqueo estable a largo plazo, y opcionalmente con medios (12) para una liberación rápida.

Description

Dispositivo para conectar tuberías.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos para conectar tuberías. Más específicamente, la invención se refiere a dispositivos para alineación y conexión de tuberías, cuyos extremos se pueden desplazar entre sí antes de la conexión y, por esta razón, pueden no estar alineados. El dispositivo se puede usar para la conexión/desconexión repetidas de tuberías.

Antecedentes de la invención y técnica anterior

Los dispositivos para conectar y desconectar tuberías se colocan ventajosamente en las mismas para transferir fluido desde, por ejemplo, una plataforma de producción o un lugar de almacenamiento a un buque de transporte. Esto puede ser deseable por razones de seguridad, por ejemplo, cuando la deriva del buque es demasiado grande o la rotación es demasiado amplia, con riesgo tanto respecto a la salud, como al entorno y a los bienes, o debido a ventajas funcionales, al tener un acoplamiento que se puede conectar/desconectar en una tubería.

Un dispositivo para conectar tuberías tiene ventajosamente la funcionalidad de conexión y desconexión, incluso con movimientos relativamente amplios entre los extremos de las tuberías, tanto en forma de rotación, como en forma de movimiento radial y angular. En algunas situaciones, es de gran importancia para la seguridad que se pueda desconectar rápidamente un dispositivo para conectar tuberías. Puede ser también ventajoso que la conexión y desconexión se puedan llevar a cabo por control remoto, sin necesidad de operaciones manuales.

Existen muchos dispositivos para conectar tuberías, por ejemplo, el del documento GB 2.327.109 A. Sin embargo, existen desventajas, en grado variable, que van unidas a los dispositivos conocidos previamente. Algunos ejemplos de tales desventajas son los siguientes:

- A menudo, no hay control suficiente del par de pretensado o apriete para tuberías conectadas.

- En muchos casos, con el tiempo habrá un cambio de dichos pares de apriete, debido al desgaste y averías, o a otros mecanismos averiados, resultando posiblemente fugas y peligro para las personas, el entorno y los bienes.

- En muchos casos, la herramienta para pretensar pernos no está permanentemente integrada en el dispositivo de conexión, lo que significa que parte de la operación de conexión, en su conjunto, se debe llevar a cabo manualmente. Esto influye también en el tiempo de conexión y desconexión.

- Para muchos dispositivos no hay ninguna posibilidad de desacoplamiento rápido, lo que podría ser un requisito absoluto en algunas conexiones, particularmente por razones de seguridad.

- Varios acoplamientos sólo tienen una barrera para el cierre estanco entre la presión en la tubería y el entorno externo.

- Para conectar dispositivos con dos barreras en la unión estanca sólo es posible, como regla, ensayar a presión la conexión en su conjunto, es decir, no se puede detectar de modo seguro si ambas barreras son estancas.

- Algunos dispositivos de conexión son muy sensibles con respecto al movimiento relativo que se puede aceptar entre los extremos de la tubería, lo que conduce a que se puedan aceptar márgenes estrechos antes del acoplamiento.

Existe necesidad de un dispositivo para conectar tuberías, teniendo el dispositivo características mejoradas con respecto a los problemas anteriormente mencionados.

Características de la invención

La necesidad anteriormente mencionada se satisface por medio de la presente invención, porque se ha previsto un dispositivo para alinear la conexión de tuberías, que comprende una pieza macho, que tiene, como mínimo, un pasador guía con un extremo cónico, y una pieza hembra, que tiene, como mínimo, una acanaladura receptora conformada correspondientemente, de manera que las piezas macho y hembra, montada cada una en su extremo de tubería, se pueden unir con efecto de alineación, de modo que se conecten los extremos de la tubería, y se sellen, en forma de una barrera única, doble o múltiple, para sellar caras de unión estanca enfrentadas en las piezas macho y hembra, dispuestas de manera que la unión estanca envuelva los extremos de la tubería, distinguiéndose el dispositivo, cuando se acopla, porque comprende además:

como mínimo un perno situado en paralelo al eje longitudinal de dicho par o pares de pasadores guía y acanaladuras receptoras, estando dicho perno dotado de medios para un tensado controlado y un bloqueo estable a largo plazo, y, si se desea, medios para una liberación rápida.

Con acoplamiento conjunto de los extremos de las tuberías se quiere dar a entender también, de esta manera, que se está llegando a conectar la prolongación de los extremos de la tubería, con una abertura para el transporte de fluido a través del dispositivo. Con la frase "la unión estanca envuelve los extremos de la tubería", se quiere dar a entender también que la unión estanca encierra la abertura para el transporte de fluido a través del dispositivo. Las piezas hembra y macho del dispositivo se montan, preferiblemente, como una prolongación en cada uno de sus extremos de tubería, con bridas, sin embargo, el dispositivo puede estar también así conformado, de manera que los extremos se puedan asegurar en el interior del mismo.

El dispositivo según la invención comprende, más preferiblemente, dos pares de pasadores guía y acanaladuras receptoras, con un perno roscado en el eje central de cada par de pasador guía y acanaladura receptora. Se prefiere dicha realización para la mayoría de los tamaños de tubo.

El dispositivo según la invención comprende, preferiblemente, en particular para grandes tamaños de tubo, cuatro pares o más de pasadores guía y acanaladuras receptoras, con un perno roscado en el eje central de cada par de pasador guía y acanaladura receptora. El tamaño aumentado de tubo lo hace más ventajoso con varios pares de pasadores guía y acanaladuras receptoras, preferiblemente con un perno para cada par.

El dispositivo según la invención puede comprender para tubos pequeños, preferiblemente, un par de pasador guía y acanaladura receptora, con un perno roscado o sujetador en cuello de cisne entre el eje central de la tubería y el par de pasador guía y acanaladura receptora.

Los medios para el tensado controlado de los pernos y la elevación de los mismos son, preferiblemente, de tipo hidráulico, con un medio para cada perno.

El dispositivo comprende, preferiblemente, medios para un giro desigual de las piezas macho o hembra alrededor de un eje de la tubería, de manera que los pasadores guía y las acanaladuras receptoras se puedan alinear esencialmente con respecto a la rotación.

El dispositivo comprende además, ventajosamente, medios para un ensayo a presión de las uniones estancas, en forma de una protuberancia y una acanaladura, para cada espacio entre las uniones estancas, sin embargo, para uniones estancas de barrera única, entre la unión estanca más interior y la tubería, conectados al equipo hidráulico.

La pieza hembra comprende, preferiblemente, desde el eje central y radialmente hacia afuera, una abertura para el transporte de fluido, una pieza central conformada simétricamente alrededor de la abertura, unas acanaladuras receptoras adaptadas para los pasadores guía de la pieza macho, unos bordes de guía y una faldilla externa, contribuyendo al efecto de alineación la pieza central, las acanaladuras receptoras y los bordes de guía, cuando se unen las piezas hembra y la macho. De esta manera, la pieza macho y la pieza hembra, para los lados a unir, están conformadas como pasadores guía, bordes de guía y piezas centrales con forma cónica que ajustan dentro de acanaladuras conformadas correspondientemente, de manera que la alineación aumenta a medida que se unen las piezas.

Dibujos

La figura 1 muestra una sección del dispositivo según la invención, antes del acoplamiento.

La figura 2 muestra el dispositivo acoplado.

La figura 3 muestra los pernos accionados hacia abajo en posición por debajo de la brida inferior.

La figura 4 muestra los pernos girados hasta la posición bloqueable, pretensados hidráulicamente.

La figura 5 muestra el pretensado, asegurado mecánicamente.

La figura 6 muestra la liberación rápida activada.

La figura 7 muestra un dispositivo de liberación rápida alternativo, y

la figura 8 muestra otra realización del dispositivo según la invención para conectar las piezas inferior y superior.

Descripción detallada

Para el dispositivo, según la presente invención, se usa, preferiblemente, un pretensado hidráulico de los pernos, seguido por un bloqueo mecánico mediante, por ejemplo, contratuercas. Es posible usar una fuerza muy sustancial de contracción, lo que permite grandes diámetros de junta y acoplamientos de brida estándares, y, además, el uso de varias barreras de unión estanca en el sistema de juntas, por ejemplo, 2 barreras o más.

En el dispositivo según la invención, la herramienta para pretensar o poner a punto los pernos está fijada permanentemente, con una herramienta para cada perno, lo que permite un acoplamiento accionado completamente a distancia con buen control de los pares de puesta a punto. Preferiblemente, se ha incluido también una liberación rápida que se puede activar hidráulicamente, de manera que se puede cumplir el requisito, a veces muy estricto, del máximo tiempo de desconexión permisible.

El dispositivo para conectar tuberías según la invención puede aceptar movimientos relativos relativamente grandes entre los dos extremos de tubería y las dos piezas principales del mismo, tanto en forma de rotación como en forma de movimientos radiales y angulares. Esto se obtiene usando geometrías ventajosas, que son propicias para el mismo, ya que el efecto de alineación llega a ser sustancial, tanto con respecto a la rotación como al desplazamiento radial y angular. En consecuencia, cuando las dos piezas principales del acoplamiento se aproximan entre sí durante el proceso de conexión, las piezas principales y los extremos de las tuberías llegan a estar alineados a medida que se acoplan las piezas, por lo que el máximo desajuste permitido entre los extremos de las tuberías antes del acoplamiento es relativamente grande. Dicha alineación tiene lugar sin sobrecargar mecánicamente ninguna pieza del dispositivo según la invención, lo que se obtiene a través de una combinación de la forma del dispositivo y el dimensionamiento del mismo.

Las piezas macho y hembra del dispositivo, montadas en cada uno de sus extremos de tubería, se deben poner en acoplamiento razonable por medio de otro equipo, antes de que pueda tener lugar el acoplamiento con el dispositivo.

Se hace referencia a continuación a la figura 1, que ilustra un dispositivo según la invención, con dos pasadores guía (6), (2) y dos acanaladuras receptoras (1), (8), (7). El dispositivo consiste en dos piezas principales, verbigracia, una pieza hembra (9) y una pieza macho (10). En la pieza hembra (9), hay agujeros para los pernos (3), que se han montado en una herramienta (4), (5) de pretensado para los pernos situados en la pieza macho (10). Los pernos se pueden subir y bajar por medio de un elevador de pernos, que es parte de una herramienta (4), (5) para poner a punto los mismos, y se giran por medio de un motor giratorio, que gira el elevador de pernos, el perno y un dispositivo de liberación rápida (12) opcional. En esta posición, los pernos (3) están colocados en una guía (6) radial integrada en los pasadores guía. El perno puede estar dotado de roscas o, más simplemente, de sujetadores en cuello de cisne o ganchos (como aparece en las figuras adicionales). Correspondientemente, en la pieza principal inferior, la pieza hembra (9), se disponen agujeros con roscas o acanaladuras adaptadas.

Un borde de guía (8) en la pieza hembra tiene un perfil en dientes de sierra con dos o más dientes. Correspondientemente, en la pieza superior del dispositivo, sobre el pasador guía, se dispone una guía (2) direccional, que puede ser un pasador o diente de sierra montado radialmente, correspondiente al borde de guía (8) montado en la pieza hembra del dispositivo. El borde de guía (8) puede estar conformado como un triángulo completo (como se muestra en el corte -A-A-) para acoplamientos de fluido con control totalmente pasivo de la dirección relativa de rotación de las dos piezas principales o con dientes interrumpidos, en el que se usa un motor para la rotación inicial, después de la cual, el borde de guía se encarga sucesivamente del ajuste fino de la rotación. El fin de los dispositivos de rotación es asegurar que los pernos en la pieza superior del dispositivo, tal como se ilustra en la pieza macho, estén esencialmente alineados con los agujeros en la pieza inferior del mismo, es decir, los agujeros en la pieza hembra. Alrededor del centro de la conexión de fluido, hay una pieza central (1) cónica, que puede tener un borde de guía superior e inferior para un control radial con respecto a la guía (6). El borde de guía superior e inferior proporcionan conjuntamente la alineación de la guía (6) radial con respecto a la pieza central (1). Dicha pieza central corresponde a una pieza central o brida especialmente conformada. Se puede obtener un efecto de alineación correspondiente por medio de un contacto axial entre una brida superior (10) y una faldilla externa (7), en combinación con sólo un borde de guía radial en la pieza central (1).

La pieza inferior (4) de la herramienta de pretensado está montada en la pieza macho, sobre una brida superior. Esta herramienta consiste en una parte hidráulica para pretensar o poner a punto el perno, cuando ha entrado en posición. Además, se incluye también una contratuerca o un dispositivo de bloqueo, de manera que el hidráulico se puede desacoplar o liberar sin aflojar el pretensado. Tales herramientas se conocen del pretensado de bridas y están disponibles comercialmente.

En la parte de arriba de la pieza superior (5) de la herramienta de pretensado de pernos, se ilustra un dispositivo de liberación rápida (12), que se puede usar en sistemas en los que se requiere un desacoplamiento muy rápido. Según las figuras adicionales, éste se activa hidráulicamente por medio de un cilindro en el centro de la prolongación del perno. La liberación rápida hace que el perno se afloje momentáneamente de la tensión inicial y se suelte del acoplamiento con la pieza principal inferior del dispositivo. De esta manera, los pernos están suspendidos o sujetados en el dispositivo de liberación rápida.

Las juntas (11) proporcionan unión estanca entre la brida superior (10) de la pieza macho y la pieza central (1) en la pieza hembra, cuando se han unido completamente las piezas principales del dispositivo. Las juntas (11) se pueden disponer tanto axial como radialmente.

En la figura 2, se ha ilustrado el dispositivo unido según la invención.

En la figura 3, los pernos se muestran accionados hacia abajo en posición, debajo de la brida inferior (9) de la pieza hembra, y en sección, debajo de la brida inferior, se ilustran los pernos en posición desbloqueada.

En la figura 4, se han girado hasta la posición bloqueada y se han pretensado hidráulicamente los pernos, con el pistón sobre la pieza inferior (4) de la herramienta de pretensado de pernos contra la brida superior (10) de la pieza macho.

En la figura 5, se muestra que el pretensado se asegura mecánicamente gracias a una contratuerca, con el hidráulico liberado.

En la figura 6, se muestra un dispositivo de liberación rápida (12) activado, mientras que, en la figura 7, se muestra un dispositivo de liberación rápida (12) alternativo.

En la figura 8, el dispositivo según la invención se ilustra con control alternativo para conectar las dos piezas principales y, de esta manera, los extremos de las tuberías. La realización ilustrada tiene dos acanaladuras de control radiales sobre la pieza central (1), que proporcionan alineación tanto radial como axial.

Claims

1. Dispositivo para la alineación de conexiones de tuberías, que comprende una pieza macho (10), como mínimo, con un pasador guía (6, 2) que tiene un extremo cónico, y una pieza hembra (9), como mínimo, con una acanaladura receptora (1, 8, 7) conformada correspondientemente, de manera que las piezas macho y hembra, montadas cada una en su extremo de tubería, se pueden unir con efecto de alineación, de modo que los extremos de las tuberías se conecten, y se sellen (11), en forma de una barrera única, doble o múltiple, para sellar caras de unión estanca enfrentadas en las piezas macho y hembra, dispuestas de manera que la unión estanca envuelve los extremos de las tuberías a medida que se conectan, y se sellan (11), en forma de una barrera única, doble o múltiple, para sellar unas caras de unión estanca enfrentadas en las piezas macho y hembra, dispuestas de manera que la unión estanca envuelve los extremos de las tuberías a medida que se conectan,

caracterizado porque el dispositivo comprende además:

como mínimo un perno (3), dispuesto paralelo al eje longitudinal de dicho par o pares de pasadores guía y acanaladuras receptoras, estando equipado dicho perno con medios (4, 5) para un tensado controlado y un bloqueo estable a largo plazo, y opcionalmente con medios (12) para una liberación rápida.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende dos pares de pasadores guía (6, 2) y acanaladuras receptoras (1, 8, 7), con un perno roscado (3) en el eje central de cada par de pasador guía y acanaladura receptora.

3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende cuatro pares de pasadores guía (6, 2) y acanaladuras receptoras (1, 8, 7), con un perno roscado (3) en el eje central de cada par de pasador guía y acanaladura receptora.

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende un par de pasadores guía (6, 2) y acanaladuras receptoras (1, 8, 7), con un perno roscado (3) o sujetador en cuello de cisne entre el eje central de la tubería y el par de pasador guía y acanaladura receptora.

5. Dispositivo, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios (4, 5) para el tensado controlado de los pernos son de tipo hidráulico, con un medio para cada
perno.

6. Dispositivo, según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios (4, 5) para el tensado controlado de los pernos se pueden usar también para elevar y bajar los pernos.

7. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios para un giro desigual alrededor de un eje de la tubería de la pieza macho o hembra, de manera que los pasadores guía y las acanaladuras receptoras se puedan alinear esencialmente con respecto a la rotación.

8. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende medios para un ensayo a presión de las uniones estancas, en forma de una protuberancia y una acanaladura, para cada espacio entre las uniones estancas, sin embargo, para estanqueización de barrera única, entre la unión estanca más interior y la tubería, acopladas al equipo hidráulico.

9. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza hembra, desde el eje central y radialmente hacia afuera, comprende una abertura para el transporte de fluido, una pieza central conformada simétricamente alrededor de la abertura, unas acanaladuras receptoras adaptadas para los pasadores guía de la pieza macho, unos bordes de guía y una faldilla externa, contribuyendo al efecto de alineación la pieza central, las acanaladuras receptoras y los bordes de guía, cuando se unen las piezas hembra y macho.