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Die
Erfindung betrifft eine Leitungsanordnung mit zumindest einer Führung
für eine an zwei zueinander relativbeweglichen Objekten
festlegbare medienführende, zumindest abschnittsweise flexible Leitung,
insbesondere für Flüssigkeiten. Weiterhin betrifft
die Erfindung eine gegenüber einer ortsfesten Anordnung
beweglich angeordnete Plattform mit einer Leitungsanordnung, welche
zum Ausgleich einer relativen Bewegung der Plattform gegenüber
der ortsfesten Anordnung zumindest abschnittsweise flexibel ausgeführt
ist.
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Eine
solche Leitungsanordnung sowie eine mit einer derartigen Leitungsanordnung
ausgestattete Plattform dienen in der Praxis beispielsweise der Zuführung
von Flüssigkeiten zu einer schwimmend positionierten Plattform.
Die auch als Schwimmsteg bezeichnete Plattform bildet dabei eine
schwimmende Konstruktion, welche mit einem oder mehreren Auftriebskörpern
versehen ist. Die Schwimmkörper können aus Beton,
Stahl, Aluminium oder Kunststoff bestehen. Die Verbindung der Plattform
mit einem ortsfesten Sockel oder einem ortsfesten Brückenkopf erfolgt üblicherweise
mittels einer Brücke, die an gegenüberliegenden
Endabschnitten jeweils mittels eines Gelenks mit der Plattform einerseits
und der ortsfesten Anordnung andererseits verbunden ist.
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Die
DE 20 2005 006 738
U1 beschreibt bereits einen Schwimmsteg mit einem im Wesentlichen ebenen
Stegteil, dessen eines Ende an Land anlenkbar ist und dessen anderes
Ende auf einem Schwimmteil oder Ponton befestigt ist. Der Schwimmsteg
besteht aus einem länglichen Stegteil, unter dessen einem
Ende ein Schwimmteil oder ein Ponton angebracht ist, das im Wasser
aufschwimmt und dieses Ende stets in einer bestimmten Höhe über Wasser
hält. Das andere Ende ist um eine Querachse schwenkbar
an Land verankert. Das Schwimmteil oder der Ponton weist im Boden
eine Öffnung zum Ein- und Ausströmen von Wasser
und im oberen Teil eine verschließbare Öffnung
auf, durch die Luft oder Gas in das Ponton einpressbar oder aus
ihm ablassbar ist. So ist es möglich, durch Ablassen von
Luft den Ponton und damit den Schwimmsteg völlig versinken
zu lassen. Weiterhin kann die Schwimmhöhe des Pontons bei
Bedarf um einige Zentimeter angehoben oder abgesenkt werden, sodass
etwa der Stegteil bündig mit dem Deck eines Bootes abschließt,
wenn beispielsweise ein schweres Werkzeug auf das Boot gerollt werden
soll. Die Öffnung ist durch einen druckbeständigen
Schlauch verlängert, dessen freies Ende luftdicht verschließbar
ist und der längs des Stegteils bis an Land verlegt wird.
um dort zum Beispiel an einem ortsfesten Betonpfosten festgelegt
zu werden.
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Als
nachteilig erweist sich bei derartigen schwimmenden Plattformen
die Belastung der Leitungen, die in der Praxis einer wechselnden,
oftmals steten Relativbewegung ausgesetzt sind. Dabei treten sowohl
große Änderungen in der relativen Position, beispielsweise
verursacht durch den Tidenhub oder Hochwasser, als auch geringe,
aber dafür in kurzer zeitlicher Abfolge wechselnde Positionsänderungen
durch Wellenschlag oder Windeinflüsse auf. Diese Faktoren
führen im Allgemeinen zu einem vergleichsweise schnellen
Verschleiß der Leitung mit der Folge von Undichtigkeiten.
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Während
von dem Verlust von Wasser ein vergleichsweise geringes Gefährdungspotenzial
ausgeht, führen Leckagen an Leitungen für wasserverunreinigende,
insbesondere wassergefährdende Stoffe eine erhebliche Beeinträchtigung
der Umgebung nach sich und müssen daher vermieden werden.
Beispielsweise erfordert also der Betrieb einer schwimmenden Bootstankstelle
mit einem ortfesten Kraftstofftank aufwendige Maßnahmen,
um das Austreten von Kraftstoff in die Umwelt zuverlässig
zu vermeiden.
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Zu
diesem Zweck schlägt die
DE 202 02 401 U1 eine plattformunabhängige
Vorrichtung zum Fassen von wasserverunreinigenden, insbesondere wassergefährdenden
Stoffen vor. Durch die Anordnung von Ableitflächen, die
in eine oder mehrere Rinnen münden, wird das Eindringen
solcher Stoffe in das zu schützende Gewässer beispielsweise
bei Bootstankstellen, Annahmestellen für Altöle,
Waschplätzen, Arbeitsplattformen mit Motorbetrieb etc.
verhindert. Hierzu hat die Vorrichtung einen Sammelbehälter
unterhalb der Ableitfläche in der schwimmenden Plattform,
wobei die Stabilität des Schwimmkörpers nicht
nachteilig beeinflusst wird.
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Es
ist weiterhin auch bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Ausgleich
von Längenänderungen von Rohrleitungen aus dem
Stand der Technik bekannt. Rohrleitungen, insbesondere Leitungen zum
Transport von heißen und kalten Transportmedien ändern
im Betrieb und auch bei Druckschwankungen ihre Abmessungen. Aus
diesem Grund sind zur Funktionsfähigkeit von Rohrleitungen
Vorrichtungen zur Aufnahme von Dehnungen erforderlich.
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Beispielsweise
werden sogenannte Kompensatorbalge eingesetzt, die vorzugsweise
aus metallischen Werkstoffen, aber auch aus Gummi hergestellt werden.
Ein derartiger Balg besteht aus einem gegenüber der Rohrleitung
sehr dünnwandigem Material, das durch seine besondere Formgebung
gegen auftretende Druckbeanspruchung beständig ist und
infolge dieser Dünnwandigkeit sehr stark gebogen werden
kann, wobei diese Verformung nur im elastischen Bereich des Werkstoffs
möglich ist. Ein Kompensatorbalg in Form eines beispielsweise
aus Edelstahl hergestellten Wellrohrs kann sich in axialer, lateraler
und angularer Richtung mit der Wirkung eines Kolbens verhalten.
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Die
DE 10 2004 042 247
A1 bezieht sich auf einen Kompensator aus metallischem
Werkstoff, insbesondere Edelstahl, zur Bewegungsaufnahme von zum
Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien
vorgesehenen Rohrleitungen aus Kunststoff, wobei die mit dem gewellten
Balg eine Einheit bildenden Anschlussenden verlängert ausgebildet
und mit einer radial nach außen gerichteten Profilierung
versehen sind.
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Die
DE 931 84 42 U1 betrifft
einen Kompensator zum Ausgleich von Längenänderungen
einer Rohrleitung, welcher ein zu mindestens einem Vollkreis gebogenes
Rohrstück aufweist, dessen koaxiale Enden in entgegengesetzte
Richtungen weisen.
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Die
DE 85 22 753 U1 betrifft
eine Längenausgleichs-Vorrichtung für Rohr- oder
Schlauchleitungen, wie sie insbesondere in Deponien wie Mülldeponien
als Entgasungsleitungen verlegt werden. Die Vorrichtung weist zwei
Steckfassungen zum Anschließen je eines Rohr- oder Schlauchendes
auf, von denen wenigstens eine als Muffe ausgebildet ist, die eine
größere Länge eines Rohres oder Schlauches
axial verschiebbar aufnehmen kann. Auf diese Weise ist es möglich,
auch größere Längendehnungen der Rohr-
oder Schlauchleitung zu kompensieren. Bei dem speziellen Anwendungszweck
ist jedoch keine Dichtung zwischen der Muffe der Längenausgleichs-Vorrichtung
und dem eingesteckten Rohr oder Schlauch erforderlich.
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Man
hat auch schon als Dehnungsausgleich ein Schlauchstück
zwischen zwei benachbarte Rohrleitungsabschnitte eingesetzt. Dieses
Schlauchstück hat jedoch den Nachteil, dass es zum einen
in der Höhe des Betriebsdruckes begrenzt ist und zum anderen
sehr schnell verschleißt, was den laufenden Betrieb einer
Schachtleitung beeinträchtigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
zu schaffen, das Risiko von Leckagen zu verringern und zugleich
einen vergleichsweise einfachen konstruktiven Aufbau zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Leitungsanordnung
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen
2 bis 13 zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist
also die Leitung flexibel ausgeführt, sodass zwei Leitungsabschnitte
durch zwei insbesondere in entgegengesetzte Richtungen vorgebogene,
in einer gemeinsamen Ebene verlaufende oder ebene Biegebereiche
einteilig miteinander verbunden sind, die in einem Übergangsbereich der
Biegebereiche durch eine in einer zu dieser Ebene parallel verschiebbare
Führung beweglich festgelegt sind und die auf diese Weise
eine Längenausgleichsvorrichtung bilden. Hierdurch wird
also die Längendifferenz in überraschend einfacher
Weise dadurch ausgeglichen, dass zwischen den im Wesentlichen gestreckt
oder gerade verlaufenden Leitungsabschnitten zwei insbesondere übereinstimmende
Biegebereiche vorgesehen sind, deren Radius variabel, stufenlos
veränderlich ist. Diese Biegebereiche verbinden die Leitungsabschnitte
somit s-förmig miteinander. Durch die Führung
wird ein veränderlicher Radius der Biegebereiche definiert
mit der Folge, dass eine Längendifferenz zwischen den Leitungsabschnitten
mühelos ausgeglichen werden kann. Diese Bewegung der Biegebereiche
ist dabei auf die gemeinsame Ebene beschränkt, wodurch
die Belastung und damit der Verschleiß der Leitung auf ein
Minimum reduziert werden kann. Eine unkontrollierte Biegung oder
gar eine Knickstelle kann dadurch in einfacher Weise vermieden werden.
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Dabei
hat es sich in der Praxis als besonders Erfolg versprechend erwiesen,
wenn die Biegebereiche punktsymmetrisch zueinander ausgeführt
sind und somit unabhängig von dem jeweils eingeschlossenen
Radius eine übereinstimmende Krümmung haben. Die
Belastung der Biegebereiche kann dadurch gleichmäßig
auf einen vergleichsweise großen Leitungsbereich verteilt
werden, sodass eine Schädigung nahezu ausgeschlossen ist.
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Weiterhin
erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Biegebereiche
einen Winkel zwischen 45° und 90° einschließen,
sodass eine unerwünscht starke Biegung zuverlässig
ausgeschlossen werden kann. Die beiden Biegebereiche weisen dabei
vorzugsweise einen mit der Führung verbundenen, stetigen Übergangsbereich
auf.
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Weiterhin
ist es besonders zweckmäßig, wenn die Führung
in der geometrischen Mitte zwischen den gestreckten Bereichen angeordnet
ist, sodass die mit der Relativbewegung einhergehende Winkeländerung
der Biegebereiche übereinstimmend in den beiden Biegebereichen
eintritt. Eine unzulässig starke Biegung aufgrund einer
lediglich in einem einzigen Biegebereich auftretenden Winkeländerung
wird dadurch ausgeschlossen.
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Grundsätzlich
könnte die Führung zusätzlich zu der
Verschiebung eine Drehbewegung um eine zu der Flächennormalen
der gemeinsamen Ebene parallele Achse gestatten. Besonders einfach
ist hingegen eine Abwandlung der Erfindung, bei welcher die Führung
einen einzigen Freiheitsgrad aufweist und somit einen vergleichsweise
einfachen konstruktiven Aufbau gestattet.
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Hierzu
weist die Führung vorzugsweise eine Schiebeführung
auf, die in einfacher Weise durch eine in Seitenführungen
bildenden Metallprofilen beweglich gelagerte Grundplatte realisiert
werden kann. Selbstverständlich können Anschläge
vorgesehen sein, um die maximale Auslenkung zu begrenzen. Ferner
kann die Schiebeführung auch mit Sensoren oder Markierungen
zur Überwachung der jeweiligen Auslenkung ausgestattet
sein.
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Die
Leitungsanordnung ist grundsätzlich bereits dann sinnvoll
einsetzbar, wenn diese als ein flexibler und somit beweglicher Verbindungsbereich
die formstabilen Rohrleitungen miteinander verbindet. Besonders
Erfolg versprechend ist es hingegen, wenn die Leitung zwischen einem
ortsfesten und einem relativ beweglichen Endabschnitt einteilig
ausgeführt ist. Hierdurch kommt in besonderer Weise der Vorteil
einer ununterbrochenen Leitung zum Tragen, die schon allein aufgrund
fehlender Verbindungselemente eine geringere Gefahr einer Leckage
bedeutet. Darüber hinaus ist aber auch die Verlegung einer solchen
einteiligen Leitung wesentlich vereinfacht. Weiterhin kann die Leitung
doppelwandig ausgeführt sein, was einerseits einen zusätzlichen
Schutz gegen unerwünscht austretendes Fluid bildet, andererseits eine
optimale Möglichkeit zur sensorischen und automatisierten Überwachung
der Leitungsrichtigkeit bietet, indem in dem Ringspalt zwischen
den Wandflächen eine Druckdifferenz gegenüber
der Umgebung eingestellt wird, deren Veränderung als Hinweis
auf eine Undichtigkeit erfassbar ist.
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Die
Leitung könnte grundsätzlich aus einem materialbedingt
ausreichend flexiblen Material hergestellt werden. Besonders praxisgerecht
ist es hingegen, wenn die Leitung als ein Wellrohr ausgeführt
ist und dadurch eine definierte Flexibilität bei zugleich hoher
Belastbarkeit gestattet. Als Leitungsmaterialen eignen sich dabei
grundsätzlich diverse Metalle und deren Legierungen, deren
Auswahl insbesondere von den jeweiligen individuellen Anforderungen
abhängt.
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Der
funktionswesentliche Gedanke betrifft erfindungsgemäß die
Gestaltung der Biegebereiche. Besonders sinnvoll erweist sich jedoch
in der Praxis eine Abwandlung, bei welcher die Leitungsabschnitte im
Wesentlichen gerade verlaufen. Die Leitungsabschnitte erstrecken
sich dabei beispielsweise parallel zueinander oder verlaufen in
zueinander parallelen Ebenen, sodass die konstruktive Ausführung
mit einem vergleichsweise geringen Aufwand realisierbar ist.
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Selbstverständlich
kann eine nahezu beliebige Anzahl von Biegebereichen in einer jeweils
benötigten Anzahl kombiniert werden, um so insbesondere
den gewünschten Betrag des Längenausgleichs realisieren
zu können. Jeweils zwei Biegebereichen kann dabei eine
gemeinsame Führung zugeordnet werden. In der Praxis werden
die üblichen Anforderungen vorzugsweise mit einer Ausführungsform
realisiert, bei der genau zwei Biegebereiche einteilig miteinander
verbunden sind.
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Weiterhin
ist es besonders zweckmäßig, wenn die Biegebereiche
in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, sodass die Führung
zugleich ein Auflager für die beiderseits des Lagers einander
in der Waage haltenden Biegebereiche bildet.
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Die
Aufgabe, das Risiko von Leckagen bei einer mit einer Leitungsanordnung
ausgestatteten Plattform zu verringern, wird weiterhin gelöst
mit einer gegenüber einer ortsfesten Anordnung beweglich angeordneten
Plattform mit einer Leitungsanordnung, welche zum Ausgleich einer
relativen Bewegung der Plattform gegenüber der ortsfesten
Anordnung mit dieser durch ein Gelenk verbunden ist. Diese Plattform
ist vorzugsweise durch ein schwimmendes Stegteil oder einen Ponton
gebildet, welcher in natürlichen oder künstlich
angelegten Gewässern einem wechselnden Flüssigkeitsstand
unterworfen ist. Die Führung liegt dabei vorzugsweise auf
einer durch die Gelenkachse definierten Schwenkachse des die Plattform
mit einer ortsfesten Anordnung verbindenden Steges. Die Biegebereiche
sind dabei in einer zur Wasseroberfläche parallelen, insbesondere
horizontalen Ebene beweglich angeordnet. Aufgrund der unterschiedlichen
Wasserspiegel oder Tidenhöhen kommt es zu einer Torsionsbelastung
der Leitung, die aufgrund der flexiblen Eigenschaften problemlos
aufgenommen werden kann, sowie zu einer Längenänderung,
die durch eine Änderung der Biegeradien bzw. der Biegewinkel
der Biegebereiche realisiert ist.
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Die
Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
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1 eine
Seitenansicht einer schwimmenden Plattform mit einer Leitungsanordnung
in einer Seitenansicht;
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2 eine
Draufsicht auf die in 1 gezeigte Plattform mit der
Leitungsanordnung;
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3 eine
vergrößerte Detaildarstellung der in der 2 gezeigten,
eine Führung aufweisenden Leitungsanordnung;
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4 eine
weitere Leitungsanordnung mit mehreren, an einer Gangway angeordneten
Führungen aus einer Ansicht von unten.
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1 zeigt
eine in einem Gewässer schwimmend positionierte Plattform 1 in
einer Seitenansicht. Die Plattform 1 ist mittels eines
Steges 2 mit einer durch ein Pier gebildeten ortsfesten
Anordnung 3 beweglich verbunden, um so mögliche
Wasserstandsschwankungen, beispielweise einen Tidenhub, ausgleichen
zu können. Hierzu hat der Steg 2 an beiden Enden
ein lediglich andeutungsweise dargestelltes Scharniergelenk 4.
Die dargestellte Plattform 1 ist als Tankplattform für
die Betankung von Schiffen ausgeführt und hat hierzu eine
Zapfstelle 5, die mittels einer Leitungsanordnung 6 mit
dem Pier verbunden ist. Die Leitungsanordnung 6 umfasst
dabei einerseits eine zwischen der Zapfstelle 5 und der
ortsfesten Anordnung 3 ununterbrochene Leitung 7 sowie
eine in den 2 und 3 näher
dargestellte Führung 8.
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Die 2 zeigt
eine Draufsicht auf die in der 1 gezeigte
Plattform 1 mit der Leitungsanordnung 6. Die Leitung 7 ist
flexibel ausgeführt und hat zwei gerade Leitungsabschnitte 8, 9,
die einerseits mit der Zapfstelle 5, andererseits mit einer
ortsfesten Versorgungsleitung 10 verbunden sind. Der parallele Versatz Δ der
Leitungsabschnitte 8, 9 führt bei wechselndem
Wasserstand zu einer Torsion der Leitung 7, die einen problemlosen
Ausgleich der damit einhergehenden Winkeländerungen zwischen
dem Steg 2 und der Plattform 1 gestattet. Durch
zwei in entgegengesetzte Richtungen vorgebogene, in einer gemeinsamen
Ebene verlaufende Biegebereiche 11, 12 wird zugleich
auch der erforderliche Längenausgleich realisiert, indem
nämlich der von den Biegebereichen jeweils eingeschlossene
Biegewinkel α verändert wird. In einem die zueinander
punktsymmetrischen Biegebereiche 11, 12 verbindenden Übergangsbereich 14 der
Biegebereiche 11, 12 begrenzt eine Führung 15 die
Relativbewegung auf eine einzige Ebene, die hierzu parallel verschiebbar
ist.
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Die
konstruktive Ausführung der als Schiebeführung
mit einem einzigen Freiheitsgrad wirkenden Führung 15 wird
anhand der 3 in einer vergrößerten
Detaildarstellung der Leitungsanordnung 6 näher
erläutert. Die Führung 15 hat eine Grundplatte 16 mit
daran fixierten, zwei Leitungen 7 tragenden Traversen 17.
Die Grundplatte 16 wird durch zwei parallele Profile 18 seitlich
eingefasst, die somit die Relativbewegung auf eine transversale
Bewegung in Richtung des Doppelpfeils 19 beschränken.
Die Führung 15 bildet zugleich das Symmetriezentrum
der beiden Biegebereiche 11, 12.
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4 zeigt
eine weitere Leitungsanordnung 20 mit drei, an einer um
eine Achse 21 einer schwenkbeweglichen Gangway 22 an
deren Unterseite angeordneten Führungen 15. Die
drei Führungen 15 sind jeweils quer zur Haupterstreckung
in Richtung einer Mittelachse 23 nach innen verlagert. Eine
Verkürzung der Leitung 7 in Bezug auf die Mittelachse 23 ist
demnach durch eine Verlagerung der Führungen 15 nach
außen realisierbar. Hierzu ist die Leitung 7 flexibel
ausgeführt und hat mehrere in entgegengesetzte Richtungen
vorgebogene, ebene Biegebereiche 11, 12.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202005006738
U1 [0003]
- - DE 20202401 U1 [0006]
- - DE 102004042247 A1 [0009]
- - DE 9318442 U1 [0010]
- - DE 8522753 U1 [0011]