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Biegsame Leitung Die Erfindung bezieht sich auf biegsame Leitungen,
die beispielsweise als Unterwasserrohrleitungen zum Fördern von unter Druck stehenden
gasförmigen oder flüssigen Stoffen oder als Bohrgestänge zum Unterwasserbohren verwendet
werden können.
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Die Erfindung geht aus von einer biegsamen Leitung, welche eine aus
weichem Material bestehende rohrförmige Seele, eine den Innendruck aufnehmende Bewehrung,
die von zwei Schichten aus schraubenlinienförmig gewickelten Metalldrähten oder
-litzen gleicher, aber entgegengesetzter Steigung in den beiden Schichten gebildet
ist, und eine die Zugkräfte aufnehmende Bewehrung aufweist, die von wenigstens einer
Schicht aus Metalldrähten oder -litzen gebildet ist, welche mit einer geringen Neigung
in bezug auf die Achse der Leitung gewickelt sind.
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Es sind biegsame Leitungen der vorgenannten Art bekannt, bei denen
zwischen der den Innendruck aufnehmenden Bewehrung und der die Zugkräfte aufnehmenden
Bewehrung eine aus einem Isolier- oder ImprägniermaterialbestehendeZwischenschicht
angeordnet ist. Auf Grund dieser Zwischenschicht, welche die beiden Bewehrungen
miteinander verbindet, weisen diese bekannten biegsamen Leitungen den Nachteil auf,
daß die auf die Zugbewehrung wirkenden Zugkräfte zufolge der durch die Zwischenschicht
bedingten hohen Kohäsion zwischen den beiden Bewehrungen auf die den Innendruck
aufnehmende Bewehrung übertragen werden. Daher sind diese bekannten biegsamen Leitungen
nur für solche Fälle brauchbar, in denen relativ geringe Zugkräfte auftreten, weil
sonst die Gefahr besteht, daß die den Innendruck aufnehmende Bewehrung eine unzulässige
Deformierung erfährt, die zu einer Beschädigung der Leitung führen kann.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer biegsamen Leitung der
obengenannten Art, welche diesen durch die Kohäsion zwischen den beiden Bewehrungen
bedingten Nachteil nicht. aufweist, so daß sie ohne die Gefahr einer Beschädigung
hohen Druckunterschieden und hohen Zugkräften zu widerstehen vermag, was insbesondere
dann von Bedeutung ist, wenn sie als unter Wasser zu verlegende Rohrleitung oder
als Unterwasserbohrgestänge verwendet werden soll.
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Gemäß der Erfindung ist dies dadurch erreicht, daß die die Zugkräfte
aufnehmende Bewehrung unmittelbar auf der den Innendruck aufnehmenden Bewehrung
derart angeordnet ist, daß sie längs der letzteren frei gleitbar ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
einer biegsamen Leitung gemäß der Erfindung, in die außerdem elektrische Leiter
eingeschlossen sind; F i g. 2 veranschaulicht eine Abwandlung der Ausführungsform
gemäß F i g. 1.
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Die in F i g. 1 wiedergegebene Ausführungsform der biegsamen
Leitung weist eine Seele 1 auf, die aus einem mediumdichten elastischen Material
hoher Verschleiß- und Korrosionsfestigkeit besteht. Die Seele 1 ist von einer
Lage isolierter elektrischer Leiter 3 unter Zwischenfügung einer Isoliermaterialschicht
2 umgeben.
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Die Lage der elektrischen Leiter 3 ist ihrerseits von einer
Isoliermaterialschicht 4 umgeben, auf der eine den Innendruck aufnehmende Bewehrung
angeordnet ist, die von zwei Schichten 5 und 6 aus schraubenlinienförmig
gewickelten Metalldrähten 7
gleicher, aber entgegengesetzter Steigung in den
beiden Schichten gebildet ist, wobei sich diese Bewehrungsschichten 5,6 gegeneinander
zu verschieben vermögen. Die Metalldrähte in den beiden Schichten 5
und
6 sind jeweils so gewickelt, daß ihr Neigungswinkel mit Bezug auf die Achse
der Leitung z. B. in dem Bereich von etwa 50 bis 60' liegt.
Die
von den beiden Metalldrahtschichten 5 und 6
gebildete, den Innendruck
aufnehmende Bewehrung ist von einer zweiten, die Zugkräfte aufnehmenden Bewehrung
umgeben, die von zwei Schichten 8 und 9
aus schraubenlinienförmig gewickelten
Metallitzen 10
gleicher, aber entgegengesetzter Steigung in den beiden Schichten
gebildet ist. Die Metallitzen 10 in den beiden Schichten 8 und
9 dieser die Zugkräfte aufnehmenden Bewehrung sind jeweils so gewickelt,
daß ihr Neigungswinkel mit Bezug auf die Achse der Leituno, z. B. einen Wert zwischen
etwa 15 und 351 hat. Die von den beiden Metallitzenschichten
8 und 9 gebildete, die Zugkräfte aufnehmende Bewehrung ist gemäß der
Erfindung unmittelbar, d. h. ohne jede sie miteinander durch Kohäsion verbindende
Zwischenschicht auf der den Innendruck aufnehmenden Bewehrung 5, 6 angeordnet,
so daß sie längs der letzteren frei gleitbar ist.
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Die von den Metallitzenschichten 8 und 9 gebildete,
die Zugkräfte aufnehmende Bewehrung ist von einem äußeren Schutzmantel
1.1 umgeben, der beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk
oder aus einem Kunststoff hergestellt sein kann.
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Bei der in F i g. 2 wiedergegebenen abgeänderten Ausführungsform
der biegsamen Leitung ist die rohrförmige Seele 1 unter Zwischenfügung einer
Isoliermateriallage 2 von der den Innendruck aufnehmenden inneren Bewehrung umgeben,
die von den beiden mit relativ großem Neigungswinkel mit gleicher, aber entgegengesetzter
Steigung gewickelten MetaUdrahtschichten 5 und 6 gebildet ist und
auf der die die Zugkräfte aufnehmende äußere Bewehrung, die von zwei Schichten aus
mit relativ geringer Steigung gewickelten Metallitzen 10, 10' gebildet und
von dem äußeren Schutzmantel 11 umgeben ist, frei gleitbar angeordnet ist.
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Jedoch sind bei dieser abgewandelten Ausführungsform zwischen den
Metallitzen 10 der beiden Schichten der die Zugkräfte aufnehmenden äußeren
Bewehrung isolierte elektrische Leiter 12, 12' angeordnet. Um zu vermeiden, daß
die Metallitzen dieser Bewehrung auf die elektrischen Leiter 12, 12' Reibungskräfte
ausüben, wird die Isolierumhüllung 13 der Leiter zweckmäßig im Außendurchmesser
etwas kleiner als der Außendurchmesser der benachbarten Metallitzen 10 gewählt
und aus einem Material hergestellt, das eine glatte äußere Oberfläche zu erzielen
gestattet, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen (Teflon), um beim Biegen der
Leitung ein Gleiten der Leiterumhüllung an den benachbarten Metallitzen der Bewehrung
zu erleichtern.
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Die Anordnung und Ausbildung der elektrischen Leiter ist nicht Gegenstand
der Erfindung. Nachstehend wird ein praktisches Beispiel des Aufbaus einer biegsamen
Leitung gemäß F i g. 1 gegeben, die als Bohrgestänge verwendbar ist, welches
einen von einem Dreiphasenwechselstrommotor angetriebenen Elektrobohrer trägt. Die
biegsarne Leitung gemäß diesem Beispiel weist folgende Elemente auf: 1. Eine
aus Neopren bestehende Seele 1 mit einem Innendurchmesser von 50 mm
und einem Außendurchmesser von 62 mm, die mit einer Lage 2 aus Isoliergummi
bedeckt ist. 2. Eine von elektrischen Leitern gebildete Schicht 3,
die 42
isolierte Kupferleiter von 3 MM2 Querschnitt, nämlich 14 Leiter für jede
Phase des Motors des Elektrobohrers, sowie 6 abgeschirmte Leiter für die
übertragung elektrischer Meßwerte enthält.
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3. Eine aus zwei Gewebebändern und zwei Gummibändern bestehende
Isolierschicht 4.
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4. Eine von zwei Schichten 5 und 6 gebildete Bewehrung
zur Aufnahme des Innendrucks, deren innere Schicht 5 aus 78 Stahldrähten
mit einem Durchmesser von 1,4 mm besteht, die unter einem Neigungswinkel
von 57' mit Bezug auf die Achse der, Leitung mit rechtsgängiger Steigung
schraubenlinienförmig gewickelt sind, während die äußere Schicht 6 aus
80 Stahldrähten mit einem Durchmesser von 1,4 mm besteht, die unter einem
Neigungswinkel von 57' mit Bezug auf die Achse der Leitung mit linksgängiger
Steigung schraubenlinienförmig gewickelt sind.
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5. Eine auf der den Innendruck aufnehmenden Bewehrung,
5, 6 direkt und gleitbar angeordnete, von zwei Schichten
8 und 9 gebildete Bewehrung zur Aufnahme der Zugkräfte, wobei die
innere Schicht 8 aus 78 von jeweils 7 Stahldrähten gebildeten
Litzen mit einem Durchmesser von 2,4 rntn besteht, die unter einem Neigungswinkel
von 201 mit Bezug auf die Achse der Leitung mit rechtsgängiger Steigung schraubenlinienförmig
gewickelt sind, während die äußere Schicht 9 aus 80 von jeweils
7 Stahldrähten gebildeten Litzen mit einem Durchmesser von 2,4
mm
besteht, die unter einem Neigungswinkel von 20' mit Bezug auf die Achse
der Leitung mit linksgängiger Steigung schraubenlinienförmig gewickelt sind.
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6. Ein äußerer Schutzmantel 11, der aus je zwei
abwechselnden Schichten aus Gummi und gummiertem Band hergestellt ist und eine Gesamtdicke
von 3 mm hat.
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Eine solche biegsame Leitung vermag hohe Zugkräfte ohne Verformung
aufzunehmen und einem Innendruck von 150 kg/cm2 zu widerstehen.