BE1021705B1 - Flexibel koppeldeel voor drijvende persleidingen en persleiding daarvan voorzien - Google Patents

Abstract

Flexibel koppeldeel (4) voor persleidingen (1) voor bodemmateriaal, dat voorzien is van een voorste en achterste aansluitdeel (7) voor aansluiting op buissegmenten (2), en van een binnenbekleding tussen het voorste aansluitdeel (6) en het achterste aansluitdeel (7), waarbij deze bekleding één of meer kokers (9) omvat, die, gezien van het voorste aansluitdeel (6) naar het achterste aansluitdeel (7), gedeeltelijk achter en gedeeltelijk om elkaar of gedeeltelijk achter en gedeeltelijk om het achterste uiteinde (11) van het voorste aansluitdeel (6) geplaatst zijn, waarbij het voorste uiteinde (10) van iedere koker (9) beweegbaar om het achterste uiteinde (12) van de direct voorgaand geplaatste koker (9) of het achterste uiteinde (11) van het voorste aansluitdeel (6) is aangebracht.

Description

Flexibel koppeldeel voor drijvende persleidingen en persleiding daarvan voorzien.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een flexibel koppeldeel voor drijvende persleidingen en een persleiding die daarvan voorzien is.

Drijvende persleidingen worden veel gebruikt in de baggerindustrie, vooral om op zee opgebaggerd materiaal naar een opslagplaats te transporteren.

Zij kunnen 10 km of langer zijn en dienen daarom een hoge persdruk te kunnen weerstaan, typisch 25-30 bar. Zij worden hoofdzakelijk gevormd door aan elkaar verbonden stalen buissegmenten, waarrond een vlotter is aangebracht zodat dergelijk leidingen drijven op het wateroppervlak.

Om verplaatsingen van het invoerpunt van een dergelijke persleiding, typisch een baggerschip, mogelijk te maken en om stromingen en andere bewegingen van het wateroppervlak te kunnen weerstaan, zijn dergelijke persleidingen uitgerust met flexibele koppeldelen, ook wel perszakken genoemd, die tussen de stijve stalen buissegmenten worden aangebracht, zodat de persleidingen een gebogen vorm kunnen aannemen.

Het door een dergelijke persleiding verpompte materiaal, dat opgebaggerd bodemmateriaal is, bevat vaak veel relatief grote rotsachtige stukken, die met een snelheid van 6 tot 8 m/s door de persleiding bewegen, zodat de weerstand tegen slijtage van een dergelijke persleiding uitzonderlijk goed dient te zijn.

Dit is voor de stalen buissegmenten te bereiken door deze te maken van een geschikte staalsoort. De flexibele koppeldelen zijn echter moeilijker uit te voeren, omdat zij een grote slijtageweerstand met buigzaamheid dienen te combineren.

Traditioneel worden dergelijke koppeldelen vervaardigd door een langwerpige rubbermantel aan te brengen in een drukbestendige gewapende flexibele slang, waarbij het binnenoppervlak van de rubbermantel gevormd wordt door achter elkaar geplaatste stalen ringen die in het rubber gevulkaniseerd zijn. Deze ringen moeten, vanwege de benodigde flexibiliteit van het koppeldeel echter een bepaalde tussenafstand hebben.

De huidige koppeldelen hebben dan ook een probleem van beperkte levensduur, omdat tijdens langdurig gebruik het rubber tussen de genoemde stalen ringen wegslijt, waardoor de ringen ruim voordat zij zelf versleten zijn los kunnen raken, waarna het koppeldeel zijn beschermlaag tegen slijtage kwijt is en zeer snel doorgesleten is.

Dit heeft als consequentie dat stroomsnelheid van materiaal in de drijvende persleiding beperkt gehouden moet worden om excessieve slijtage tegen te gaan en dat daardoor het debiet beperkt is.

Een volgend probleem is dat een dergelijk traditioneel koppeldeel niet of slechts zeer beperkt gerepareerd kan worden, omdat dan een geheel nieuwe rubbermantel met ingevulkaniseerde ringen aangebracht moet worden. De traditionele koppeldelen zijn daardoor duur om te gebruiken.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden doordat zij voorziet in een flexibel koppeldeel voor drijvende persleidingen voor opgebaggerd bodemmateriaal, waarbij het koppeldeel voorzien is van een voorste aansluitdeel en een achterste aansluitdeel voor aansluiting op andere segmenten van de persleiding en voorzien is van een slijtvaste bekleding aan de binnenzijde tussen het voorste aansluitdeel en het achterste aansluitdeel, waarbij deze bekleding één of meer kokers omvat, die, gezien van het voorste aansluitdeel naar het achterste aansluitdeel, gedeeltelijk achter elkaar en gedeeltelijk rondom elkaar of gedeeltelijk achter en gedeeltelijk rondom het achterste uiteinde van het voorste aansluitdeel geplaatst zijn, waarbij het voorste uiteinde van iedere koker beweegbaar om het achterste uiteinde van de direct voorgaand geplaatste koker of om het achterste uiteinde van het voorste aansluitdeel is aangebracht.

Om het voorste uiteinde van een koker gedeeltelijk om het achterste uiteinde van een andere koker te kunnen plaatsen is het vanzelfsprekend nodig dat de diameter van het genoemde voorste uiteinde groter is dan de diameter van het genoemde achterste uiteinde.

Dit heeft als voordeel dat er geen rubberoppervlak meer is dat blootstaat aan het langsstromende opgebaggerde materiaal, waardoor de levensduur van het koppeldeel verhoogd wordt, terwijl dankzij de beweegbaarheid van de kokers ten opzichte van elkaar toch een flexibel koppeldeel wordt verkregen.

Dit heeft verder als voordeel dat hogere stroomsnelheden door middel van hogere drukken mogelijk zijn, zodat een hoger debiet door de leiding mogelijk is.

Ook heeft dit het voordeel dat, indien versleten, de kokers zelf vervangen kunnen worden, terwijl de rest van het koppeldeel herbruikt kan worden.

Door de lange levensduur en de goede repareerbaarheid van een koppeldeel volgens de uitvinding wordt dus de kostprijs aanzienlijk naar beneden gebracht.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm hebben minimaal een aantal van de, maar bij voorkeur alle, genoemde kokers de vorm van een afgeknotte kegel.

Dit is een praktische uitvoeringsvorm die ervoor zorgt dat haaks op de stroomrichting van opgebaggerd materiaal staande en dus zeer slijtagegevoelige, randen vermeden worden.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de bekleding twee tot vijf, en bij voor keur drie of vier, genoemde kokers. Dit is een aantal waarmee een goede balans tussen praktische uitvoerbaarheid en benodigde flexibiliteit verkregen wordt.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de genoemde kokers aan hun voorste uiteinde voorzien van een aantal naar buiten stekende gedeeltelijke flenzen waarin genoemde bevestiginggaten zijn aangebracht, waarbij dit aantal op regelmatige onderlinge afstand rond de omtrek van de kokers is geplaatst.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is het koppeldeel voorzien van een rubbermantel die rond de kokers loopt, waarbij in of aan de rubbermantel bevestigingspunten aangebracht zijn waaraan de kokers bevestigd zijn, waarbij bij voorkeur.de bevestigingspunten voor vulkanisatie in het materiaal van de rubbermantel zijn aangebracht waarna dit materiaal gevulkaniseerd is waardoor de bevestigingspunten verankerd zijn in de rubbermantel.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de bevestigingspunten voor een koker over een bepaalde hoek versprongen in vergelijking met de bevestigingspunten van de voorgaande koker.

Hierdoor liggen de bevestigingspunten van voorliggende kokers niet in de weg bij het bereiken van bevestigingspunten van achterliggende kokers.

Hierbij is bij voorkeur de bepaalde hoek gelijk aan 360° gedeeld door het product van het aantal kokers en het aantal naar buiten stekende gedeeltelijke flenzen per koker, zodat er geen enkele overlap in lengterichting is tussen de bevestigingspunten.

De uitvinding betreft tevens een drijvende persleiding voor het verplaatsen onder druk van opgebaggerd bodemmateriaal, die voorzien is van minimaal één bovenbeschreven koppeldeel.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een persleiding en een koppeldeel volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin:

Figuur 1 een zijaanzicht van een persleiding volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 het met F2 aangeduide deel van figuur 1 weergeeft in doorsnede en op grotere schaal; figuur 3 het met F3 aangeduide deel van figuur 2 weergeeft op grotere schaal; figuur 4 een gelijkaardige weergave is als figuur 2, maar in een andere gebruikstoestand van de persleiding; figuur 5 een onderdeel weergeeft van de persleiding in een doorsnede zoals in figuur 2; figuur 6 het onderdeel van figuur in een doorsnede volgens VI-VI weergeeft; figuur 7 schematisch en in perspectief een ander onderdeel van de persleiding weergeeft; en figuur 8 het onderdeel van figuur 6 in een aanzicht volgens F8 weergeeft.

De in figuur 1 weergegeven drijvende persleiding 1 voor opgebaggerd bodemmateriaal omvat twee rechte buissegmenten 2, die elk van drijflichamen 3 voorzien zijn om het benodigde drijfvermogen te krijgen. De buissegmenten 3 zijn aan elkaar gekoppeld door middel van een flexibel koppeldeel 4. De diameter D van de buissegmenten 2 is circa 90 cm. Deze diameter D kan ook andere waarden hebben, waarbij tussen 70 cm en 120 cm gebruikelijk is.

De persleiding 1 is ingericht om opgebaggerd materiaal in de richting van de pijl P, dus van links naar rechts, te laten stromen. De termen voor en achter in deze beschrijving worden gebruikt refererend aan deze stroomrichting, waarbij de voorzijde de instroomzijde is en de achterzijde de uitstroomzijde is.

Zoals vooral duidelijk wordt uit figuren 2 en 3, bestaat het koppeldeel 4 hoofdzakelijk uit een mantel 5 die van rubber gemaakt is en waarin een slijtvaste bekleding oftewel binnenwand is aangebracht tussen een voorste aansluitdeel 6 en een achterste aansluitdeel 7, door middel van in het materiaal van de mantel aangebrachte bevestigingspunten 14.

Rondom de mantel 5 is een buitenwand 8 van rubber met kunststofdraad als bewapening aangebracht om voldoende drukbestendigheid aan het koppeldeel 4 te geven. Omdat zowel de mantel 5 als de buitenwand 8 uit flexibel materiaal gemaakt zijn, zijn zij buigzaam.

De slijtvaste bekleding bestaat uit vier conische kokers 9. Deze kokers 9, alsook het voorste en achterste aansluitdeel 6,7, zijn gemaakt van slijtagebestendig staal.

De voorste van de vier kokers 9 is hoofdzakelijk achter, maar met zijn voorste uiteinde 10 rondom het achterste uiteinde 11 van het voorste aansluitdeel 6 geplaatst, zodat beide een zeker overlap hebben.

De volgende koker 9 is hoofdzakelijk achter de voorgaande koker 9 geplaatst, maar wederom met het voorste uiteinde 10 rondom het achterste uiteinde 12 van de voorgaande koker 9. De volgende kokers 9 zijn gelijkaardig geplaatst.

Het achterste aansluitdeel 7 is analoog gedeeltelijk rondom het achterste uiteinde 12 van de laatste koker 9 aangebracht.

Zoals vooral duidelijk wordt uit figuur 3 is er een radiale speling 13 tussen de kokers 9 onderling en tussen de kokers 9 en het voorste en laatste aansluitdeel 6,7, zodat deze onderdelen ten opzichte van elkaar kunnen bewegen en de bekleding een bocht kan maken en dus ook het koppeldeel 4 als geheel een bocht kan maken, zoals getoond in figuur 4.

De kokers 9 zijn bevestigd aan de mantel 5 door middel van in het rubber van de mantel 5 gevulkaniseerde stalen bevestigingspunten 14. De mantel 5 en de kokers 9 zijn hiertoe op elkaar aangepast zoals onderstaand nader uitgelegd.

De plaatsing van de bevestigingspunten 14 in de mantel 5 wordt in het bijzonder getoond in figuren 4 en 5, waarin alleen de mantel 5 en de buitenwand 8 getoond zijn.

Voor iedere koker 9 zijn er drie bevestigingspunten 14 voorzien.

De bevestigingspunten 14 voor de eerste koker 9 zijn met een onderlinge hoek α van 120° gespreid over de binnenomtrek van de mantel 5 aangebracht. De bevestigingspunten 14 voor de volgende kokers 9 zijn gelijkaardig gespreid over de omtrek, maar zijn telkens over een hoek β van 30° versprongen, vergeleken met de bevestigingspunten 14 voor de voorgaande kokers 9.

De bevestigingspunten 14 zijn elk voorzien van drie tangentiaal lopende sleufgaten 15.

Zoals duidelijk uit figuren 6 en 7 zijn de kokers 9 aan hun voorste uiteinde 10 voorzien van drie gedeeltelijke flenzen 16, die gespreid, met een onderlinge hoek α van 120°, rond de voorste rand zijn aangebracht. Elke gedeeltelijke flens 16 is voorzien van drie radiaal lopende sleufgaten 17.

De kokers 9 zijn door hamerbouten 18, die met hun verbrede uiteinde 19 vanaf de voorzijde doorheen de sleufgaten 15, 17 van de gedeeltelijke flenzen 16 en van de bevestigingspunten 14 gestoken en dan gedraaid zijn, bevestigd aan de mantel 5.

Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat het in elkaar zetten van een dergelijk koppeldeel 4 gebeurt door in de volgorde van achter naar voor de kokers 9 en het voorste aansluitdeel 6 te plaatsen, omdat alleen op deze manier de toegang tot de bevestigingspunten 14 en de gedeeltelijke flenzen 16 niet geblokkeerd wordt door andere onderdelen van het koppeldeel 4.

De werking van het koppeldeel 4 is zeer eenvoudig en als volgt.

Opgebaggerd bodemmateriaal wordt in de richting van de pijl P doorheen de persleiding 1 gepompt. Wanneer dit materiaal in het koppeldeel 4 komt, stroomt het ongehinderd via het voorste aansluitdeel 6 en de kokers 9 naar het achterste aansluitdeel 7.

De in een achterliggende koker 9 stekende achterste uiteinden 12 van het voorste aansluitdeel 6 en van de kokers 9 zorgen ervoor dat de rubber mantel 5 niet door het langsstromende materiaal geraakt kan worden, maar hoogstens door vrijwel stilstaand fijn materiaal dat door de speling 13 tussen de kokers 9 buiten de kokers 9 terechtgekomen is.

Hierdoor wordt contact van langsstromend grof bodemmateriaal met de mantel 5 en de daaruit volgende slijtage, vermeden.

Wanneer het nodig is dat de persleiding 1 een bocht vormt, kunnen, zoals in figuur 4 getoond, de kokers 9 en de aansluitdelen 6,7 dankzij de voorziene speling 13 een andere oriëntatie ten opzichte van elkaar aannemen, zodat een bocht mogelijk wordt. Ook in deze oriëntatie blijft de bekleding de rubber mantel 5 beschermen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een persleiding en een koppeldeel daarvoor volgens de uitvinding kan kunnen in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (14)

1. Conclusies .

   1. - Flexibel koppeldeel (4) voor drijvende persleidingen (1) voor opgebaggerd bodemmateriaal, waarbij het koppeldeel (4) voorzien is van een voorste aansluitdeel (6) en een achterste aansluitdeel (7) voor aansluiting op buissegmenten (2) van de persleiding (1), en van een slijtvaste bekleding aan de binnenzijde tussen het voorste aansluitdeel (6) en het achterste aansluitdeel (7), daardoor gekenmerkt dat deze bekleding één of meer kokers (9) omvat, die, gezien van het voorste aansluitdeel (6) naar het achterste aansluitdeel (7), gedeeltelijk achter elkaar en gedeeltelijk om elkaar of gedeeltelijk achter en gedeeltelijk om het achterste uiteinde (11) van het voorste aansluitdeel (6) geplaatst zijn, waarbij het voorste uiteinde (10) van iedere koker (9) beweegbaar om het achterste uiteinde (12) van de direct voorgaand geplaatste koker (9) of om het achterste uiteinde (11) van het voorste aansluitdeel (6) is aangebracht.
2. 2. - Koppeldeel volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat minimaal een aantal van de genoemde kokers (9) de vorm hebben van een afgeknotte kegel.
3. 3. - Koppeldeel volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat alle genoemde kokers (9) de vorm hebben van een afgeknotte kegel.
4. 4. - Koppeldeel volgens één van de voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat de bekleding minstens twee genoemde kokers (9) bevat.
5. 5. - Koppeldeel volgens één van de voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat de genoemde kokers (9) aan hun voorste uiteinde (10) voorzien zijn van een naar buiten stekende flens of een aantal naar buiten stekende gedeeltelijke flenzen (16), waarin bevestiginggaten (17) zijn aangebracht voor het bevestigen van de kokers (9).
6. 6. - Koppeldeel volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de genoemde kokers (9) aan hun voorste uiteinde (10) voorzien zijn van een aantal naar buiten stekende gedeeltelijke flenzen (16) waarin genoemde bevestiginggaten (17) zijn aangebracht, waarbij dit aantal op regelmatige onderlinge hoekafstand (a) rond de omtrek van de kokers (9) is geplaatst.
7. 7. - Koppeldeel volgens één van de voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat het voorzien is van een rubbermantel (5) die rond de kokers (9) loopt, waarbij in of aan de rubbermantel (5) bevestigingspunten (14) aangebracht zijn waaraan de kokers (9) bevestigd zijn.
8. 8. - Koppeldeel volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de bevestigingspunten (9) voor vulkanisatie in het materiaal van de rubbermantel (5) zijn aangebracht waarna dit materiaal gevulkaniseerd is waardoor de bevestigingspunten (9) verankerd zijn in de rubbermantel (5) .
9. 9. - Koppeldeel volgens conclusie 7 of 8, daardoor gekenmerkt dat de bevestigingspunten (14) voor een koker (9) over een bepaalde hoek (β) versprongen zijn in vergelijking met de bevestigingspunten (14) van de voorgaande koker (9) .
10. 10. - Koppeldeel volgens conclusies 6 en 9, daardoor gekenmerkt dat de bepaalde hoek (β) gelijk is aan 360° gedeeld door het product van het aantal kokers (9) en het aantal naar buiten stekende gedeeltelijke flenzen (16) per koker ( 9) .
11. 11. - Koppeldeel volgens conclusie 5 of 6 en één van de conclusies 7 tot 10, daardoor gekenmerkt dat de genoemde kokers (9) door middel van hamerbouten (18) aan de rubbermantel bevestigd is.
12. 12. - Koppeldeel volgens één van de voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat de kokers (9) gemaakt zijn van slijtagebestendig staal.
13. 13. - Koppeldeel volgens één van de voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat het een buitenwand (8) heeft die drukbestendig is.
14. 14. - Drijvende persleiding (1) voor het verplaatsen onder druk van opgebaggerd bodemmateriaal, die voorzien is van minimaal één koppeldeel (4) volgens één van de voorgaande conclusies.