DE1903346C3

DE1903346C3 - Hochdruckschlauchelement, insbesondere für Hochdruckrotationsbohranlagen

Info

Publication number: DE1903346C3
Application number: DE691903346A
Authority: DE
Inventors: Joseph Rittenhouse Salisbury N.C. Hogan (V.St.A.)
Original assignee: Carolina Rubber Hose Co Salisbury Nc (vsta)
Current assignee: Carolina Rubber Hose Co Salisbury Nc (vsta)
Priority date: 1968-09-11
Filing date: 1969-01-23
Publication date: 1979-03-08
Also published as: DE1903346B2; DE1903346A1; US3508768A; JPS505122B1; GB1252804A

Description

Die Erfindung geht von einem Hochdruckschlauchelemcnt, insbesondere für Hochdruckrotationsbohranlagen aus, das den im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Aufbau aufweist.

Bei einem bekannten Hochdruckschlauchelement dieser An(US-PS 24 73 441) sind die Enden der Seile in den Anschlußstücken paarweise in radiale Schlitze eingelegt und in diesen durch Schrauben festgeklemmt. Die Schlitze sind in einer breiten radialen Verstärkung des Anschlußstücks untergebracht. Da die Schrauben in die beiden Seitenwände eines Schlitzes eingreifen tragen sie nur auf einem Teil ihres Umfangs; es müssen daher verhältnismäßig große Schrauben verwendet werden. Diese müssen eine erhebliche Kraft aufbringen, um die beiden übereinanderliegenden Drahtseile in den Schlitzen festzuhalten. Die Verankerung der Seile allein durch Kraftschluß mit Hilfe der Klemmschrauben bedeutet aber eine gewisse Unsicherheit, da die Seile infoge einer Verlagerung ihrer einzelnen Drähte während des Betriebes locker werden können.

Diese Unsicherheit besteht auch bei einem anderen bekannten Hochdruckschlauchelement mit Anschlußstück (US-PS 23 71363), bei dem die Enden der Verstärkungsseile in radiale Schlitze eines Flansches paarweise eingelegt und darin durch von der Stirnseite eingeführte Schrauben verankert sind. Da dieses Anschlußstück außerdem aus zwei schalenartigen Hälften besteht, sind Paßstifte und Klemmringe notwendig, mit denen diese Hälften miteinander verbunden werden.

Bei einem weiteren bekannten Hochdruckschlauchelement (US-PS 22 77 397) ist das Anschlußstück sehr aufwendig, da es auf seinem Umfang mit Verankerungsnocken versehen ist, um die die Seile herumgelegt werden. Eine Klemmverbindung zum Festlegen der Seilenden ist dort nicht vorgesehen.

Schließlich ist eine biegsame Rohrkupplung bekannt (US-PS 30 29 094), bei der schraubenförmig mit Rechtsund Linkssteigung zwischen zwei Flanschen entweder kurze Seilstücke gespannt sind, die an den Flanschen befestigt sind, oder durchlaufende Seile durch Öffnungen in den Flanschen hindurchgezogen und dann mit den Flanschen verschweißt sind. A)s Anschlußstück für ein biegsames Schlauchelement, wie es bei der Erfindung vorausgesetzt wird, ist di« bekannte Rohrverbindung nicht geeignet

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, bei einem Hochdruckschlauchelement der eingangs angegebenen Art eine sichere und einfache Verankerung der den Schlauch umgebenden Verstäri^r> kungsseile zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil aufgeführten Mittel vorgesehen.

Die fingerartig um i80° umgebogenen Enden der Seile, die in die paarweise zusammengehörigen Bohrungen der als Flansch ausgebildeten radialen Verstärkung des Anschlußstückes mit den Schrauben festgelegt sind, bilden zusätzlich eine formschlüssige Verbindung, die sich auch dann nicht lösen kann, wenn die Schrauben nicht mehr den vollen Klemmdruck liefern. Diese Seilbefestigung ist außerdem mit im Vergleich zu den bekannten Seilbefestigungen geringerem Aufwand herstellbar.

Zum Schutz gegen äußere Einflüsse ist der die Enden der Verstärkungsseile aufnehmende Flansch vorteilhaft durch eine Endkappe aus synthetischen Gummi abgedeckt.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rohrlegungsanlage, bei der die biegsame erfindungsgemäße Schlauchverbindung verwandt wird,

F i g. 2 eine perspektivische, weggebrochene Ansicht, in der die biegsame, erfindungsgemäße Schlauchverbindung dargestellt ist,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht des festen Anschlußstückes, das an jedem Ende der erfindungsgemäßen, biegsamen Schlauchverbindung verwandt wird,

Fig.4 eine vergrößerte teilweise weggebrochene Seitenansicht eines Endes der erfindungsgemäßen biegsamen Schlauchverbindung,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 4,

Fig.6 eine Teilansicht gesehen in Richtung des Pfeiles 6 in F i g. 5, und

Fig. 7 eine Ansicht eines Teiles des Schlauches, wie er bei der erfindungsgemäßen Schlauchverbindung verwandt wird, wobei die Ausbildung der verschiedenen darin verwandten Materialschichten dargestellt ist.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße, biegsame Schlauchelement allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Diese biegsamen Schlauchelemente, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, können beispielsweise bei einer herkömmlichen Rohrlegungsanlage verwandt werden, bei der unter Druck stehende Luft durch Leitungen geführt wird, die durch die Elemente 10 miteinander verbunden sind, um auf dem Grund des Ozeans einen Kabelgraben für die Verlegung einer Leitung auszuheben. Ein derartiges Verfahren ist einem Fachmann bekannt und braucht deshalb hier nicht

μ weiter beschrieben zu werden.

Das erfindungsgemäße, biegsame Schlauchelement 10 umfaßt zunächst zwei hohe, langgestreckte, allgemein zylindrische, feste Anschlußstücke 12, die an jedem

Ende des Schlauchelements 10 vorgesehen sind und Einrichtungen, wie etwa Schraubengewinde 13 od. dgl. aufweisen, um das Schlauchelement 10 mit den Leitungen oder anderen Teilen der Anlage zu verbinden, in der die Schlauchelememe verwandt werden sollen. Die Anschlußstücke 12 können aus einem beliebigen, geeigneten, festen starken Material, wie etwa Stahl od. dgl. gemacht sein.

Das Anschlußstück 12 weist ferner einer, ringförmigen Flansch 14 in der Nähe seines äußeren Endes auf, der sich in radialer Richtung des Anschlußstückes erstreckt und um den Umfang des Anschlußstückes herum verläuft. In diesem Flansch sind mehrere im Abstand voneinander liegende Bohrungen 16 ausgebildet, die um den Flansch herum zu Paaren angeordnet sind, deren öffnungen jeweils in radialer Richtung des Flansches im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Paare vorzugsweise abwechselnd in radialer Richtung gegeneinsnder versetzt sind, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. An dem Flansch 14 sind weiterhin Feststellschrauben 17 vorgesehen, die in Bohrungen angeordnet sind, die von dem äußeren Umfang und von einem Abstand des Flansches aus verlaufen und vorzugsweise jeweils mit einer Bohrung jedes Paares, das in radialer Richtung angeordnet ist, in Verbindung stehen.

Die Anschlußstücke 12 weisen weiterhin in radialer Richtung verlaufende kreisförmige Vorsprünge 20 und

21, die um den äußeren Umfang des Anschlußstückes herum verlaufen, wie es in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist, und sich in radialer Richtung erstreckende Einschnitte

22, 23 und 24 auf, die um den Umfang des Anschlußstückes herum verlaufen und einem weiter unten beschriebenen Zweck dienen.

Das biegsame Schlauchelement 10 enthält weiterhin einen langgestreckten, hohlen, biegsamen Schlauch 30, der sich zwischen den Anschlußstücken 12 erstreckt und an diesen befestigt ist, so daß er mit diesen ein einheitliches Sciilauchelement bildet. Der Schlauch 30 umfaßt mehrere Materialschichten, die aneiander befestigt sind und insgesamt eine ausreichende Festigkeit aufweisen, so daß sie einem Innenluftdruck bis zu annähernd 420 kg/cm² standhalten.

Die bei dem biegsamen Schlauch verwandten Materialschichten umfassen abwechselnde Schichten aus synthetischem Gummi, Polyestergespinst oder -gewebe, kupferüberzogenem Draht und Flugzeugseil, die miteinander verklebt und vulkanisiert sind, so daß sie einen zusammenhängenden Schlauch ergeben. Für eine Erläuterung des Aufbaus der Materialschichten in dem Schlauch 30 wird auf die F i g. 4 und 7 verwiesen. Diese Materialschichten werden im einzelnen weiter unten im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung der biegsamen Schlauchelemente 10 beschrieben.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen biegsamen Schlauchelementes 10 wird eine Röhre 32 aus synthetischem Gummi von der gewünschten Länge des gesamten Schlauchelements stranggepreßt, indem eine besondere, hoch zugfeste, im Durchschnitt 0,5 cm dicke synthetische Gummimasse verwandt wird. Die aus synthetischem Gummi bestehende Röhre 32 wird auf einem Kern angeordnet. Zwei feste Anschlußstücke 12, wie sie oben beschrieben wurden, werden sodann vorgesehen, und ihre Innenfläche wird mit einem Sandstrahlgebläse bearbeitet, und es werden mehrere Klebstoffüberzüge, einschließlich eines besonderen synthetischen Gummiklebstoffes, aufeinanderfolgend auf die Innenseite aufgebracht, wobei jeder Überzug trocknen gelassen wird.

Die mit Klebstoff versehenen Anschlußstücke 12 werden sodann über jedes Ende der aus synthetischem Gummi bestehenden Röhre 32 geschoben, und es wird Luft in die Röhre eingeblasen, so daß die Röhre 32 unter dem Druck gegen die Anschlußstücke 12 gedrückt wird, so daß sie hieran fest haftet. Sodann wird ein Überzug aus einem synthetischem Gummiklebestoff auf die Außenfläche der aus synthetischem Gummi bestehen-

lü den Röhre und die Außenfläche der Anschlußstücke aufgebracht und trocknen gelassen.

Hierauf werden zwei Schichten aus einem kalandrierten, aus synthetischem Gummi bestehenden, ungefähr 0,165 cm dickem Streifenmaterial 33 auf die Anschlußstücke 12 und auf die aus synthetischem Gummi bestehende Röhre 32 aufgebracht. Wie besonders aus F i g. 4 zu ersehen ist, legt sich dieses aus synthetischem Gummi bestehende Streifenmaterial 33 in die Einschnitte 22,23 und 24 und über und um die Vorsprünge 22 und 21 und findet hieran Halt, so daß verhindert wird, daß das aus synthetischem Gummi bestehende Streifenmaterial sich relativ zu den Anschlußstücken verschiebt. Sodann wird die Anordnung mit einem 5,7 cm breiten, trockenen, sauberen Umwicklungsband umwickelt und etwa 15 Minuten lang so gehalten, so daß die Schichten aufeinandergepreßt werden, und so eine gute Verbindung ober Haftung erhalten wird. Das Umwicklungsband wird sodann wieder abgewickelt und zusammengerollt, und die Anordnung wird mit Toluol abgewaschen und getrocknet.

Die Anordnung wird sodann mit zehn Schichten aus 590 Gramm Polyestertuch 34 umwickelt, das unter einer 45° Vorspannung geschnitten ist, wobei die Richtung bei jeder Lage umgekehrt wird. Es muß dafür Sorge

Γι getragen werden, daß das Tuch eng genug aufgewickelt wird, so daß alle Luft aus den Lagen entfernt wird. Sodann werden die Endteile, die über den Anschlußstükken 12 liegen, unter Zug mit einer Schicht aus durchschnittlich 0,2 cm dickem hoch zugfestem, mit Kupfer überzogenem Draht 35 umwickelt. Die Anordnung wird sodann mit zwei Schichten aus feuchtem, 5,7cm breitem Nylonband unter Zug umwickelt und in eine Vulkanisiereinrichtung gebracht und während einer Stunde bei 22,7 kg Dampfdruck gehärtet, worauf die

4; Anordnung abgekühlt und das Nylonband sodann abgewickelt und wieder aufgerollt wird.

Hierauf wird ein Überzug aus einem Klebemittel auf die Anordnung aufgebracht und getrocknet. Sodann wird eine Schicht aus einem ungefähr 0,165 cm dicken

■κι Streifen — bzw. Blattmaterial 36 aus synthetischem Gummi auf die Anordnung aufgebracht, worauf die Anordnung mit einem 0,63 cm dicken, vorher galvanisierten, trockenen, verdrillten Flugzeugseil 34 unter 4,54 kg Spannung von rechts nach links umwickelt wird,

« wie es aus den F i g. 4 und 7 hervorgeht. Hierauf werden zwei Überzüge aus Klebstoff aufgebracht und getrocknet. Sodann werden zwei Schichten aus kalandriertem, ungefähr 0,165 cm dicken, synthetischen Gummimaterial 38 aufgebracht. Hiernach wird eine Schicht aus

w) einem vorher galvanisierten, trockenen, verdrillten Fulgzeugseil 39, das einen Durchmesser von 0,63 um aufweist, unter 4,54 kg Spannung von links nach rechts aufgewickelt, wie es aus den F i g. 4 und 7 hervorgeht. DatiuCh werden zwei Schichten aus kabiiidriertem,

b^r) ungefähr 0,165 cm dickem synthetischem Gummimaterial 40 über das Flugzeugsci! 39 aufgebracht.

Auf die Anordnung wird sodann schraubenförmig unter einem Winkel von 47 Grad von rechts nach links

eine Schicht aus'einem 0,6 cm dicken, vorher galvanisierten, trockenen, verdrillten Flugzeugseil 41 aufgewikkelt, wie es in den Fig. 4 und 7 dargestellt ist. Die gesamte Zahl der verwandten Seile beträgt vorzugsweise dreißig, und jedes EiiCc jedes Seiles wird jeweils durch ein Loch <l^pr paarweisen Bohrungen 16 geführt. um^JuGgen und in entgegengesetzter Richtung durch das andere Loch der paarweisen Bohrungen 16 zuruckgeiuhrt. Die Feststellschrauben 17 werden auf die tnden der Seile 41 geschraubt, um diese in einer »chinesischen Finger«-Anordnung in dem Flansch zu befestigen, wie es in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist.

Die Zwischenräume zwischen den schraubenförmig aufgewickelten Seilen 41 werden mit stranggepreßten, ungefähr 0,63 bis 1,27 cm breiten Streifen 42 aus synthetischem Gummi ausgefüllt. Sodann wird eine Schicht aus einem kalandrieren, ungefähr 0,165 cm dicken Streifen — bzw. Schichtmaterial 43 aus synthetischem Gummi auf die Anordnung aufgebracht.

Sodann wird ein vorher galvanisiertes, trockenes, verdrilltes Flugzeugseil 44 mit einem Durchmesser von 0,b3 cm schraubenförmig unter einem Winkel von 47 Grad von links nach rechts unter einem Zug von ungefähr 4,54 kg aufgewickelt, wie es in den F i g. 4 und 7 dargestellt ist. Es werden ungefähr dreißig Seile schraubenförmig aufgewickelt, wobei die Enden jedes Seiles in derselben Weise, wie es oben an Hand der Seile 41 beschrieben wurde, an dem Flansch 14 befestigt werden. Die Seile 44 werden in jedem zweiten in radialer Richtung nach innen angeordneten Paar von Bohrungen befestigt, wie es in F i g. 6 dargestellt ist.

Die Zwischenräume zwischen den Seilen 44 werden mit ungefähr 0,63 cm bis 1,27 cm breiten stranggepreßten Streifen 45 aus synthetischem Gummi ausgefüllt, unj hierüber wird eine Lage aus einem kalandrierten, ungefähr 0,165 cm dicken, aus synthetischem Gummi bestehenden Schicht- bzw. Streifenmaterial 46 aufgebrach¹. Sodann werden zwei Lagen aus 3"J(J Gramm Polyestnrtuch 47, das unter Vorspannung unter einem Winkel von 45" geschnitten is», um die Anordnung gewickelt, wobei die Richtung jeder Lage umgekehrt

ο wird. Hiernach werden vier Lagen aus einem kalandrierten, ungefähr 0,165 cm dicken, aus synthetischen¹ Gummi bestehenden Schichtmatcrial 48 auf die Anordnung aufgebracht. Sodann werden 2,5 cm breite Endkappen «9 aus ungefähr 0,165 cm dicken Streifen aus

κι synthetischem Gummi hergestellt, die den Flansch 14 uHiscniieuen, wie es in F i g. 4 dargestellt ist.

! hernach wird die gesamte Anordnung mit 6 Lagen aus feuchtem 5,7 cm breitem Nylonumwicklungsband unter Zug umwickelt, und die Anordnung wird während zwei Stunden bei 22,7 kg Dampfdruck in einer Vulkanisieranordnung aushärten gelassen. Die Anordnung wird abgekühlt, und das Nylonband wird abgewickelt und wieder aufgewunden. Die Anordnung wird sodann von dem Kern abgenommen, der Schlauch 30 v.ird in Packleinwand eingewickelt, und auf die Kopfstücke werden Schutzkappen aufgesetzt.

Die oben beschriebenen Materialschichten, die miteinander verklebt und vulkanisiert werden, besitzen eine ausreichende Festigkeit, so daß sie einem

2"> Innendruck von annähernd 420 kg/cm² standhalten Aufgrund der neuen Ausbildung der Schlauchelemente bei denen eine Materialschicht vollständig die innere Oberfläche der Anschlußstücke 12 auskleidet, die vollständig an einer Materialschicht befestigt sind, die

i" sich über die äußere Oberfläche der Anschlußstücke 12 erstreckt, wird ein Entweichen der Luft zwischen der Anschlußstücken 12 und dem Schlauch 30 vermieden Weiterhin wird durch die neue »chinesische Finger«· Anordnung, in der die Seile 41 und 44 an den Flanscher

;'< 14 der Anschlußstücke 12 befestigt sind, eine Verschie bung des Schlauches 30 gegen die Anschlußstücke 12 ausgeschaltet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochdruckschlauchelement, insbesondere für Hochdruckrotationsbohranlagen, mit einem Innenschlauch aus elastischem Material, der von in vulkanisierbarem Material eingebetteten Verstärkungslagen aus Gewebe und Seilen umschlossen ist, und mit je einem Anschlußstück an seinen Enden, das sich zwischen die Verstärkungslagen hineinerstreckt, in seinem mittleren Bereich radial verstärkt ist und dort Aufnahmen für die Enden der Verstärkungsseile aufweist, in denen 'die Seilenden festgeklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Verstärkung der Anschlußstükke (12) aus einem Flansch (14) besteht, der eine Vielzahl von jeweils in einem radialen Abstand voneinander angeordneten Paaren von axialen Bohrungen (16) aufweist, und daß die Enden der Verstärkungsseile (41; 44) jeweils durch die äußere Bohrung der paarweisen Bohrungen (16) hindurchgeführt, entsprechend dem radialen Abstand der paarweisen Bohrungen (16) fingerartig um 180° abgebogen und in die jeweils innere Bohrung vom Ende des Schlauches (30) her zurückgeführt sind.

2. Hochdruckschlauchelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (14) stirnseitig von einer Endkappe (49) aus synthetischem Gummi abgedeckt ist.