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Die
Erfindung betrifft einen Zentrierungsring zur Anordnung auf einem
in einem Außenrohr
anzuordnenden Funktionsrohr, mit zwei Ringsegmenten.
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Zentrierungsringe
der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik an sich
gut bekannt, weshalb es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises
an dieser Stelle nicht bedarf.
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Zentrierungsringe
finden insbesondere in der Off-shore-Industrie Verwendung. Sie kommen
zum Beispiel beim Pipelinebau zum Einsatz und dienen dazu, das eigentliche
Funktionsrohr der Pipeline zentrisch innerhalb des das Funktionsrohr
umgebende Außenrohr
der Pipeline zu positionieren.
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Vorbekannte
Zentrierungsringe bestehen typischerweise aus zwei Ringsegmenten,
die im endfertig montierten Zustand miteinander verbunden sind und
das Funktionsrohr umgeben. Typischerweise sind in Längsrichtung
des Funktionsrohres eine Vielzahl von Zentrierungsringen vorgesehen,
die vorzugsweise gleich beabstandet voneinander angeordnet sind.
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Obgleich
sich Zentrierungsringe der eingangs genannten Art im alltäglichen
Praxiseinsatz bewährt
haben, besteht Verbesserungsbedarf, insbesondere mit Blick auf eine
vereinfachte Handhabung, insbesondere bei der Montage. Es ist deshalb
die Aufgabe der Erfindung, einen Zentrierungsring der eingangs genannten
Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass bei gleichzeitiger Funktionsverbesserung eine
vereinfachte Montage ermöglicht
ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen ein Zentrierungsring
zur Anordnung auf einem in einem Außenrohr anzuordnenden Funktionsrohr,
mit zwei Ringsegmenten, die einendseitig sowie anderendseitig jeweils
mittels einer Verbindungseinrichtung lösbar miteinander verbindbar
sind, wobei die Verbindungseinrichtungen ein am ersten Ringsegment
verdrehfest angeordnetes Gewindeteil aufweisen.
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Mit
der Erfindung wird ferner vorgeschlagen ein Zentrierungsring zur
Anordnung auf einem in einem Außenrohr
anzuordnenden Funktionsrohr, mit zwei Ringsegmenten, die funktionsrohrseitig
eine Verzahnung oder ein Gewinde tragen.
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Aus
dem Stand der Technik vorbekannte Zentrierungsringe bestehen aus
zwei Ringsegmenten, die zum Zwecke der Verbindung einendseitig sowie
anderendseitig miteinander verschraubt werden. Zu diesem Zweck kommen
Schrauben zum Einsatz, die in an sich bekannter Weise mit einer
Mutter zusammenwirken. Zum Zwecke der Verdrehsicherung kommen zudem
aus dem Stand der Technik an sich bekannte Unterlegscheiben zum
Einsatz. Obgleich sich diese Art der Verbindung im alltäglichen
Praxiseinsatz bewährt
hat, ist sie aus montagetechnischen Gründen nachteilig. Zum einen
muss der Monteur beide Hände
frei haben, da er mit der einen Hand die Mutter und mit der anderen
Hand die Schraube zu führen
beziehungsweise zu halten hat. Zum anderen bedarf es der Einfädelung des
Gewindeteils der Schraube in die zugehörige Mutter, was ein gewisses
Geschick seitens des Monteurs voraussetzt und systembedingt zeitaufwändig ist.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung schafft
hier Abhilfe. Im Unterschied zum Stand der Technik sind zur Verbindung
der Ringsegmente nämlich
Verbindungseinrichtungen vorgesehen, wobei jede Verbindungseinrichtung
ein am ersten Ringsegment verdrehfest angeordnetes Gewindeteil aufweist.
Im Unterschied zum Stand der Technik kann die Montage damit einhändig durchgeführt werden. Auch
ist ein Einfädeln
des Gewindeteils einer Schraube in die mit der einen Hand zu haltenden Mutter
nicht mehr erforderlich, was insbesondere unter dem Gesichtspunkt
der Zeitersparnis von Vorteil ist.
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Bevorzugterweise
ist am anderen Ringsegment ein Widerlager angeordnet, welches vorzugsweise
verdrehfest am zweiten Ringsegment befestigt ist. Dabei dient das
Widerlager als Gegenlager für den
Kopf einer Verbindungsschraube, die im endmontierten Zustand mit
ihrem Gewindeabschnitt in das am anderen Ringsegment angeordnete
Gewindeteil eingreift. Aufgrund dieser Konstruktion wird eine besonders
sichere Ausgestaltung einer Verbindung realisiert, die auch höchste Kräfte übertragen kann,
was es wiederum in vorteilhafter Weise gestattet, den Zentrierungsring äußerst fest
anliegend am Funktionsrohr anzuordnen, was auch sicherheitstechnischen
Gründen
von Vorteil ist, da hierdurch sichergestellt ist, dass eine ungewollte
Positionsverschiebung des Zentrierungsrings relativ gegenüber dem
Funktionsrohr in jedem Fall unterbunden ist.
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Das
Gewindeteil weist vorzugsweise eine selbstsicherende Mutter einerseits
und eine Passfeder andererseits auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann
im Unterschied zum Stand der Technik auf die zusätzliche Anordnung einer Unterlegscheibe
verzichtet werden. Auch insofern vereinfacht sich die Montage.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
erzielten Vorteile ergeben sich gegenüber dem Stand der Technik in überraschender
Weise. Bisher war man davon ausgegangen, dass die aus Sicherheitsgründen zu
fordernde feste Verbindung zwischen den Ringsegmenten nur durch
eine herkömmliche
Schraube-Mutter-Anordnung ausgebildet werden könne. Dieses Vorurteil wird
mit der Erfindung überwunden.
Die nach der erfindungsgemäßen Konstruktion
vorgeschlagene Verbindungseinrichtung gestattet nämlich bei
gleichzeitiger Verbesserung der Funktionssicherheit eine vereinfachte
Montage, da es im Unterschied zum Stand der Technik für eine endfertige
Montage nur noch erforderlich ist, die je Verbindungseinrichtung
vorgesehene Verbindungsschraube in das Gewindeteil einzusetzen und
festzudrehen. Dies kann einhändig
mittel entsprechend dafür
vorgesehener Werkzeuge in einfacher Weise erfolgen. Sowohl das Gewindeteil
als auch das Widerlager sind herstellerseitig bereits an den Ringsegmenten
angeordnet, sodass am Montageort selbst nur noch die jeweilige Verbindungsschraube
zu setzen ist.
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Das
Gewindeteil und/oder das Widerlager sind gemäß einem weiteren Vorschlag
der Erfindung in eine jeweilige Bohrung des jeweiligen Ringsegments
eingepresst. Eine verdrehsichere Anordnung des Gewindeteils beziehungsweise
des Widerlagers am jeweiligen Ringsegment ist so gewährleistet.
Im Übrigen
wird durch diese Art der Anordnung eine verliersichere Positionierung
von Gewindeteil einerseits beziehungsweise Widerlager andererseits
am jeweiligen Ringsegment erreicht.
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Die
Ringsegmente sind innenseitig, das heißt funktionsrohrseitig mit
einer Aufrauhung in Form einer Verzahnungsgeometrie oder einer Gewindegeometrie
versehen. Diese Art der Ausgestaltung bewirkt im endmontierten Zustand
eine erhöhte Haftreibung
zwischen Zentrierungsring einerseits und Funktionsrohr andererseits.
Auf diese Weise wird eine verbesserte Lagesicherung des Zentrierungsrings
relativ gegenüber
dem Funktionsrohr erreicht, was insbesondere aus sicherheitsrelevanten Gründen von
Vorteil ist.
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Insbesondere
bei off-shore-verlegten Pipelines treten enorme Kräfte auf,
die auf das Außenrohr beziehungsweise
das Funktionsrohr der Pipeline einwirken. Es ist deshalb aus Sicherheitsgründen erforderlich,
dass das Funktionsrohr in seiner relativen Lage relativ gegenüber dem
Außenrohr
positionssicher gehalten ist. Es kann ansonsten zu ungewollten Verschiebungen
des Funktionsrohres relativ gegenüber dem Außenrohr kommen, was im schlimmsten Fall
zu einem Defekt an der Pipeline führen kann. Um solche Relativbewegungen
des Funktionsrohres gegenüber
dem Außenrohr
zu unterbinden, ist ein sicherer Halt der das Funktionsrohr zum
Außenrohr beabstandenden
Zentrierungsringe wesentlich. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt diesbezüglich eine
Verbesserung dar, denn aufgrund der funktionsrohrseitig des Zentrierungsrings
vorgesehenen Verzahnung oder des funktionsrohrseitig des Zentrierungsrings
vorgesehenen Gewindes wird die zwischen dem Zentrierungsring und
dem Funktionsrohr im endmontierten Zustand herrschende Haftreibung vergrößert, was
in der Konsequenz einen funktionssichereren Sitz des Zentrierungsrings
relativ gegenüber
dem Funktionsrohr bedingt.
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Bei
typischerweise eingesetzten Funktionsrohren handelt es sich um solche,
die aus Stahl gefertigt sind. Darüber hinaus ist der Einsatz
auch von solchen Funktionsrohren bekannt, die eine Ummantelung tragen,
beispielsweise aus Epoxidharz. Typischerweise bestehen derartige
Rohre aus einem Stahlgrundmaterial, das eine Epoxidharz-Ummantelung
trägt.
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Der
erfindungsgemäße Zentrierungsring
eignet sich insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung von
epoxidharzummantelten Rohren.
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Der
Zentrierungsring kann dabei unter Zwischenordnung eines zusätzlichen
Materialstreifens, beispielsweise eines Klebebandstreifens am Funktionsrohr
angeordnet sein. Dieser zusätzliche
Materialstreifen verbessert noch einmal die funktionssichere, das
heißt
positionssichere Anordnung des Zentrierungsrings am Funktionsrohr.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen
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1 in
schematisch perspektivischer Darstellung ein Zentrierungsring nach
der Erfindung;
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2 in
einer schematischen Seitenansicht einen Zentrierungsring nach der
Erfindung;
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3 den
Zentrierungsring nach 2 gemäß Ansicht III nach 2;
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4 den
Zentrierungsring nach 2 gemäß Ansicht IV nach 2;
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5 in
einer geschnittenen Seitenansicht ein Ringsegment des erfindungsgemäßen Zentrierungrings
gemäß Schnittlinie
V-V nach 4;
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6 in
einer schematischen Draufsicht von oben die Passfeder eines erfindungsgemäßen Gewindeteils;
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7 in
schematischer Schnittdarstellung die Passfeder nach 6 gemäß Schnittlinie
VII-VII nach 6;
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8 in
einer geschnittenen Ausschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung
gemäß Ausschnitt
VIII nach 2;
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9 in
geschnittener Ansicht ein Ringteil des erfindungsgemäßen Zentrierungsrings
gemäß Schnittlinie
IX-IX nach 2 und
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10 in
einer Ausschnittsdarstellung das Ringsegment nach 9 gemäß Ausschnitt
X nach 9.
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Die 1, 2, 3 und 4 lassen
jeweils aus unterschiedlichen Ansichten einen erfindungsgemäßen Zentrierungsring 1 erkennen.
Der Zentrierungsring 1 kann auch als „Centraliser” oder als „Pipe in
Pipe Spacer” (kurz:
PiP-Spacer) bezeichnet werden.
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Der
Zentrierungsring 1 weist ein erstes Ringsegment 2 und
ein zweites Ringsegment 3 auf, die im endmontierten Zustand
einendseitig sowie anderendseitig miteinander lösbar verbunden sind, und zwar
jeweils mittels einer Verbindungseinrichtung 4 beziehungsweise 5,
wie dies insbesondere der Darstellung nach 2 entnommen
werden kann. Dabei ist die Verbindungseinrichtung 4 einendseitig
der Ringsegmente 2 und 3 vorgesehen, wohingegen
die andere Verbindungseinrichtung 5 anderendseitig der Ringsegmente 2 und 3 ausgebildet
ist.
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Im
endmontierten Zustand weist der Zentrierungsring 1 einen
Außendurchmesser
DA von zum Beispiel 340 mm auf. Der Innendurchmesser
DI beträgt
beispielsweise 300 mm. Damit ergibt sich eine Materialstärke für den Zentrierungsring 1 von
ca. 20 mm. Auch andere Dimensionierungen sind hier natürlich möglich. So
kann die Materialstärke
des Zentrierungsrings 1 zwischen 10 mm und 50 mm, vorzugsweise
zwischen 15 mm und 40 mm, noch mehr bevorzugt zwischen 17 mm und
35 mm, beispielsweise 20 mm, 25 mm oder 30 mm betragen.
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Wie
insbesondere die Darstellung nach 8 erkennen
lässt,
verfügt
eine jede Verbindungseinrichtung 4 beziehungsweise 5 über ein
Gewindeteil 6, ein Widerlager 7 und eine Schraube 8.
Das Gewindeteil 6 besteht seinerseits aus einer selbstsichernden
Mutter 9 und einer Passfeder 10. Im endmontierten
Zustand ist die Schraube 8 durch einen Schraubkanal 12 des
zugehörigen
Ringsegments geführt
und greift mit ihrem Gewindeabschnitt in die vom Gewindeteil 6 bereitgestellte
Mutter 9 ein, wie sich insbesondere aus einer Zusammenschau
der 2, 5 und 8 ergibt.
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Das
Gewindeteil 6 verfügt über eine
Passfeder 10. Diese Passfeder 10 weist ihrerseits
eine Bohrung 11 auf, die schraubenkopfentfernt eine Erweiterung
trägt.
In diese Erweiterung ist die selbstsicherende Mutter 9 verdrehfest
eingesetzt. Bei einer Montage ist es deshalb nicht erforderlich,
die selbstsichernde Mutter 9 festzuhalten.
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Das
Gewindeteile 6 und das Widerlager 7 sind herstellerseitig
mit dem jeweiligen Ringsegment 2 beziehungsweise 3 verbunden
ausgebildet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass
das Gewindeteil 6 und das Widerlager 7 in eine
entsprechende Bohrung des jeweiligen Ringsegments 2 beziehungsweise 3 eingepresst
sind. Als Werkstoff für die
Ringsegmente 2 beziehungsweise 3 kommt insbesondere
ein Kunststoff vorzugsweise aus Polyamid in Betracht.
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An
der Innenoberfläche 14 des
Zentrierungsrings 1, das heißt rohrinnenseitig beziehungsweise funktionsrohrseitig
ist eine Verzahnung oder ein Gewinde ausgebildet. Dieser Sachzusammenhang
ergibt sich insbesondere aus der Darstellung nach den 9 und 10.
Bevorzugterweise kommt zur Ausgestaltung der Innenoberfläche 17 eine
geradlinig verlaufende Verzahnung zum Einsatz, deren Verzahnungswinkel
60° beträgt.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Innenoberfläche 17 erhöht im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall
die Haftreibung zwischen dem Zentrierungsring 1 und einem
in den Figuren nicht näher dargestellten
Funktionsrohr.
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Die
Dicke D des Zentrierungsrings 1 beträgt vorzugsweise zwischen 30
mm und 80 mm, mehr bevorzugt zwischen 40 mm und 70 mm, beispielsweise 40
mm, 50 mm oder 60 mm, wie dies insbesondere in 3 dargestellt
ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentrierungsring
- 2
- erstes
Ringsegment
- 3
- zweites
Ringsegment
- 4
- Verbindungseinrichtung
- 5
- Verbindungseinrichtung
- 6
- Gewindeteil
- 7
- Widerlager
- 8
- Schraube
- 9
- selbstsichernde
Mutter
- 10
- Passfeder
- 11
- Bohrung
- 12
- Schraubkanal
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Innenoberfläche