DE2321505A1

DE2321505A1 - Vorrichtung und verfahren zum umwickeln von leitungsroehren mit hochfestem draht

Info

Publication number: DE2321505A1
Application number: DE2321505A
Authority: DE
Inventors: John Edward Steiner; Donald Neil Volk
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1972-04-27
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1973-11-15
Also published as: FR2182532A5; CA986079A; US3851831A; JPS4947236A; IT980915B; GB1438536A

Description

Leitungsrohren mit hochfestem Draht

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umwickeln einer Leitungsröhre mit einem hochfesten Draht unter vorgegebener Spannung und vorgegebener V/icklungsdichte, wobei der Draht mit seinem freien Ende an einem vorgegebenen Punkt auf der Leitungsröhre verankert ist.

Mit großen Durchmessern versehene stählerne Leitungsröhren oder Pipelines, bei denen der Außendurchmesser in einer Größenordnung zwischen 40,6 und 152,4 cm liegt, werden weithin zum Transport von Naturgasen, Petroleumerzeugnissen und anderen gasartigen, flüssigen und flüssig-festen Erzeugnissen oder dergleichen verwendet. Derartige Röhren oder Pipelines sind in der Vergangenheit mit einer einzigen Wandung aus festem Stahl

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ORKSiNAL INSPECTED

hergestellt \rorden. Forschungsarbeiten haben jedoch in jüngerer Zeit ergeben _y daß eine Rohrleitung mit einer deutlichen Verringerung des Wandungsdurchmessers verwendet werden kann, wenn die Röhre vorgespannt und mit einem hartgezogenen,, hochfesten Draht verstärkt wird und daß herkömmlich gestaltete Röhren mit einem Druck betrieben werden können, der das zweifache ihres normal zulässigen Druckes beträgt,.wenn eine derartige Verstärkung vorgenommen worden.ist. Es steht zu erwarten, daß die offensichtlichen Vorteile der vorgespannten stählernen Pipelines mit Dxahtumwicklung eine weite Verbreitung auf dem Gebiet des Transportes von flüssigen und gasförmigflüssigen Medien finden wird. .'

Zur Herstellung von vorgespannten stählernen Rohrleitungen stehen dem Hersteller in der Regel zwei unterschiedliche Wege offen. Beim ersten Weg handelt es sich um die Herstellung derartiger Leitungsröhren in der Fabrik, wie dieses sich in jüngerer Zeit bei der Herstellung von vorgespannten, drahtumwickelten Betonröhren durchgesetzt hat, während der zweite Weg darin besteht, die Rohrleitung unmittelbar vor dem Aufbringen des letzten Schutzüberzuges und dem Versenken im Erdreich auf der Baustelle mit Draht zu ummanteln.

Bis heute mangelt es jedoch an geeigneten Vorrichtungen, um die ummantelung auf der Baustelle ausführen zu können. Die zahlreichen unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen, die zum Ummanteln von Pipelines oder Leitungsröhren mit pechimprägniertem Papier oder Filz vorgeschlagen worden sind, um den entsprechenden Leitungen einen Schutzüberzug zu geben, sind nicht zum Ummanteln einer Rohrleitung mit Draht geeig^- net, da mit ihrer Hilfe die notwendige Spannung nicht erzielt werden kann. Bei allen bekannten Vorrichtungen \i?ird das Papieroder Filzerzeugnis, welches um die Rohrleitung gelegt werden soll, auf einer Spule an einem Punkte gehalten,, der an der äuße ■

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ren Peripherie der Rohrleitung liegt, und die ganze Spule wird um die Rohrleitung gedreht, um das Ummanteln oder Umhüllen auszuführen.

Die Hauptursache dafür, daß die "bekannten Vorrichtungen, mit denen einfache Bänder um Rohrleitungen wickelbar sind, nicht an das Umwickeln von Rohrleitungen mit Drähten anpassbar sind, liegt darin, daß der Draht mit "einer gewissen Vorspannung aufgewickelt werden muß. Bei der einfachen Bandumwicklung sind Spannungen von etwa 25 kg gebräuchlich, während für das Umwickeln von Rohrleitungen mit vorgespanntem Draht Spannungen in der Größenordnung von etwa 1000 bis 2500 kg erforderlich sind, um das für einen derartigen Aufbau erforderliche Maß an Vorspannung zu erzielen. Dementsprechend hat sich herausgestellt, daß eine Abänderung der bestehenden Vorrichtungen zum Umwickeln von Rohrleitungen mit Bändern auf der Baustelle nicht imstande ist, Rohrleitungen unter Vorspannung mit hochfestem Draht zu umwickeln.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit deren Hilfe hochfeste Drähte unter Spannung zuverlässig und einfach um Rohrleitungen oder dergleichen wickelbar sind.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung dadurch gelöst, daß ein <'■ Spinnkopf um die Leitungsröhre drehbar und entlang derselben bewegbar angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Draht in vorbestimmter Spannung und Wi cklungs dichte um die Rohre wickelbar ist, daß eine Drahtzuführeinrichtung vorgesehen ist, die entweder an der Röhre und um dieselbe drehbar und längs derselben beweglich angeordnet oder an dem Spinnkopf befestigt ist und der Zufuhr von Draht zu dem Spinnkopf dient, daß eine Friktionseinrichtung mit der Drahtzuführeinrichtung verbunden

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ist, mit deren KiIfe eine Friktionswirkung auf die Zuführeinrichtung äusubbar ist, um ein unkontrolliertes Abspulen des Drahtes von der Zuführeinrichtung zu verhindern, daß am Spinnkopf eine Drahtspanneinrichtung befestigt ist, der der Draht von der Zuführeinrichtung unter einer ersten niedrigen Spannung zuführbar ist, um eine Mehrzahl von Drahtschleifen in der Drahtspanneinrichtung abzulegen und den Draht unter einer höheren zweiten Spannung von dem vorgegebenen Punkt aus während der relativen Dreh- und Längsbewegung des Spinnkopfes gegenüber der Röhre um dieselbe zu wickeln, und daß eine Antriebseinrichtung mit einem Teil des Spinnkopfes und der Röhre verbunden ist, mit deren Hilfe eins relative Dreh- und Längsbewegung des genannten einen Teils gegenüber dem anderen Teil des Spinnkopfes und der Röhre auslösbar ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Drahtmenge auf einer Drahtzuführeinrichtung abgelegt wird, daß der Draht einer Drahtspanneinrichtuog zugeführt wird, wobei auf die Drahtzuführeinrichtung eine Friktionswirkung ausgeübt wird, um ein unkontrolliertes Abspulen des Drahtes von der Drahtzuführeinrichtung zu der Drahtspanneinrichtung zu vermeiden, daß der aus der Zuführeinrichtung austretende Draht von der Drahtspanneinrichtung unter einem ersten niedrigen Druck aufgenommen wird, wobei eine Vielzahl von Drahtschleifen auf der Drahtspanneinrichtung abgelegt und der Draht unter einer zweiten höheren Spannung von dem vorgegebenen Punkt aus während der relativen Dreh- und Längsbewegung der Drahtspanneinrichtung und der Drahtzuführeinrichtung gegenüber der Röhre um dieselbe gewickelt wird, und daß eine relative Dreh- und Längsbewegung eines Teiles der Drahtspanneinrichtung, der Drahtzuführeinrichtung sowie der Röhre gegenüber dem anderen Teil der Drahtspanneinrichtung, der Drahtzuführeinrichtung so-

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wie der Röhre ausgelöst wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung "besitzt einen Spinnkopf, der derart an der Röhre angeordnet ist, daß er sich um die Röhre drehen und längs zu derselben "bewegen kann, um dabei die Röhre unter einer vorbestimmten Spannung mit dem bruchfesten Draht zu umwickeln. Bei dieser Wicke!bewegung wird gleichfalls eine vorgegebene Vicklungsdichte bzw. eine vorgegebene VicklungsSteigung eingehalten. Eine Drahtzuführeinrichtung ist entweder an der Röhre in der Weise angeordnet, daß sie sich um die Röhre drehen und längs zu derselben bewegen kann oder ist an dem Spinnkopf befestigt. Beide Ausführungsformen dienen dem gemeinsamen Zweck,dem Spinnkopf den benötigten Draht zuzuführen. Mit der Drahtzuführeinrichtung ist eine Friktionseinrichtung verbunden, um auf die Zuführeinrichtung eine Friktionswirkung auszuüben, wodurch ein unkontrolliertes Abspulen des Drahtes aus der Drahtzuführeinrichtung verhindert wird. An dem Spinnkopf ist eine Drahtspanneinrichtung befestigt, die den Draht von der Drahtzuführeinrichtung unter einer ersten niedrigen Spannung aufnimmt, um eine Anzahl von Drahtwieklusgen auf der Drahtspanneinrichtung abzulegen und um den Draht mit eines? höheren zweiten Spannung von dem vorbestimmten Punkt aus während der relativen Dreh- und Längsbewegung des Spinnkopfes gegenüber der Röhre um die letztere zu wickeln. Eine Antriebseinrichtung ist mit einem Teil des Spinnkopfes und der Röhre verbunden, um eine relative Dreh- und Längsbewegung des einen Teils gegenüber dem anderen Teil des Spinnkopfes und der Röhre auszulösen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und v/erden im folgenden näher beschrieben. Ss zeigen

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Fig. Λ eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer Betriebsstellung auf einer Leitungsrohre;

Fig. 1A eine Seitenansicht 'eines Ausschnittes aus

Fig. 2 eine teilweise Seitenansicht einer anderen Ausführungsforin der Vorrichtung nach der Erfindung;

.]?igv 2A einen "vergrößerten Ausschnitt aus Fig„ 2;

Fig. 3 eine in Längsrichtung dargestellte teilweise Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, gesehen in Pfeilrichtung;

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3j gesehen in Pfeilrichtung;

Fig. 6 einen teilweise vergrößert dargestellten Querschnitt eines Teiles von Fig, 1;

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 8, gesehen in Pfeilrichtung;

•Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7» gesehen in Pfeilrichtung;

Fig. 9A eine schematische perspektivische Darstellung der Anordnung und Eichtung des Drahtvorschubs von dem Drahtvorrat zu der Drahtspannungseirsrichtung sowie die Anordnung des Drahtes auf der Leitungsröhre; ^ _{Q Q g 4} g _{; 0 4 5} g

Fig. 9B eine ähnliche Darstellung wie Fig. ^k einer anderen Ausführungsform, bei welcher die Umwicklungsrichtung des Drahtes auf dem Drahtvorrat im Gegensatz zu der Richtung des Drahtes steht, der auf die Leitungsröhre aufgebracht wird;

Fig. 10 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, die eine Vielzahl Drahtzuführvorrichtungen zeigt, welche auf dem Spinnkopf befestigt sind, wobei"einer jeden Drahtzuführvorrichtung eine eigene Draht-Spanneinrichtung zugeordnet ist;

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 10, gesehen in Pfeilrichtung und

Fig. 12 einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 10, gesehen in Pfeilrichtung.

Wenngleich' der Leitgedanke der Erfindung einen breiten Anwendungsbereich für das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung gestattet, ist die Erfindung besonders dazu geeignet, um in Verbindung mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Umwickeln von Leitungsröhren mit Draht verwendet zu werden.

Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 18 bezeichnete Vorrichtung, mit deren Hilfe ein hochfester Draht 10, der an seinem freien Ende 12 an einem vorbestimmten Punkte 14 befestigt ist, um eine Leitungs- bzw. Pipelineröhre "16 gewickelt werden kann. Mit Hilfe der Vorrichtung 18 wird der Draht 10 unter einer verbestimm-

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ten Spannung und einem vorbestimmten Abstand bzw. einer vor-, bestimmten Steigung auf die Röhre 16 gewickelt.

Wie Fig. 1 zu entnehmen, besitzt die Drahtwickelvorrichttung 18 einen Spinnkopf 20, der an der Röhre 16 angeordnet ist. Der Kopf 20 kann sich um die Röhre 16 drehen und kann parallel zu der Röhre in Richtung der in Fig. 1 dargestellten Bfeile bewegt werden. Der Spinnkopf 20 wickelt .den Draht 10 mit der erforderlichen Spannung und in den erforderlichen Wicklungsabständen um die Röhre 16. Der Spinn- oder Wickelkopf 20 ist „drehbar und bewegt sich in Längsrichtung relativ zu\ der Leitung 16 mit Hilfe von Rädern 22. Die Räder 22 sind auf einer Welle 24 befestigt, die in Lagerböcken 26 gelagert ist, welche aus dem Spinnkopf 20 vorstehen. Die Welle 24 wird mit einer Zusatzantriebseinrichtung 92 (Fig. 1, 2, 3, 5? 10) angetrieben,_r wie später noch erläutert wird.

Eine Drahtzuführvorrichtung 28 (Fig. 1) ist um die Röhre 16 angeordnet und kann sich um letztere mit Hilfe von Lenkrollen 29 drehen, die an Bügeln 31 gehalten sind, welche von einem Drahtzuführrad 30 herabhängen. Die Vorrichtung 28 kann rund um die Röhre 16 und in deren Längsrichtung bewegt werden. Der Draht 10 wird dem Spinn- oder Wickelkopf 20 mit Hilfe der Drahtzuführvorrichtung 28 mittels einer Führung 55 * die in dem Spinnkopf 20 vorgesehen ist, zugeführt. Wje Fig. 1 zu entnehmen, ist das Rad 50 der Drahtzuführvorrichtung 28 imstande, ein Bündel 52 des Drahtes 10 aufzunehmen.

Damit die Drahtzuführvorrichtung 28 sich in der gleichen Richtung wie der Spinnkopf 20, jedoch mit einem geschwindigkeitsmäßigen Unterschied dreht, ist ein Friktionsring 56 (Fig. 1A) einer Friktionseinrichtung 34 mit Hilfe eines Nietes 38 auf einem- Verbindungsring 40 befestigt, der von dem Spinnkopf 20 nach oben steht. " ·

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Die Verbindungseinrichtungen zur Verbindung der Drahtzuführvorrichtung 28 mit dem Spinnkopf 20 bestehen aus Kupplungs-. einrichtungen 109, die ineinandergreifende C-förmige Verbindungsteile 4-2 und 44- besitzen. Der C-förmige Verbinder 42 steht aufrecht auf dem Verbindungsring 40 auf dem Spinn- oder Wickelkopf 20, während der C-förmige Verbindungsring 44 sich aus dem Drahtrad 30 nach unten erstreckt und· in den Ring 42 eingreift. Die mit der Drahtzuführvorrichtung 28 verbundene !Friktionseinrichtung 34 übt eine Friktionswirkung auf die Drahtzuführvorrichtung 28 aus, wodurch ein unkontrolliertes Abrollen des Drahtes 10 von der Drahtzuführvorrichtung 28 verhindert wird. ,

Die Drahtspannvorrichtung 46a (Fig. 1) besitzt eine Drahtspanntrommel 48, die auf einer Welle 50 befestigt ist. Die Welle 50 ist in Lagerblöeken 52 gehalten, die aus dem Spinnkopf 20 nach oben vorstehen. Der von dem Drahtzuführrad 20 kommende Draht 10 wird von der Trommel 48 mit einer relativ niedrigen Ausgangsspannung aufgenommen, wobei der Draht von dein Rad 30 über die Führung 33 zu der fErommel 48 geführt wird. Die Trommel 48 nimmt während einer Vielzahl von Umdrehungen den Draht -10 auf. So wird der Draht 10 beispielsweise siebenmal um die Trommel 48 geführt. Das Austrittsende 54- (Fig. 5) des aus der Spanntrommel 48 austretenden Drahtes 10 wird während der relativen Rotations- und Längsbewegung des Spinnoder Wickelkopfes hinsichtlich der Röhre 16 unter einer höheren zweiten Spannung dem tangentialen Berührungspunkt 56 auf der Röhre 16 zugeführt.

Wie in den Fig. 1, 3 und 6 dargestellt, ist eine Antriebseinrichtung 58 entweder mit dem Spinnkopf 20 oder mit der Röhre 16 verbunden, um eine relative Dreh- und Längsbewegung des einen Teiles hinsichtlich des anderen hervorzurufen. Im dar-

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gestellten Ausführungsbeispiel -wirkt die Antriebseinrichtung 58 auf den Spinn- oder Wickelkopf 20, um diesen gegenüber der Röhre 16 zu bewegen. Die Antriebseinrichtung 58 besitzt ein Gehäuse 60, in -welchem die beweglichen Teile der Antriebseinrichtung 58 angeordnet sind. Zur Ausübung eines Antriebes in Längsrichtung für die Draht wickelvorrichtung IS ist ein JüEotor 62 vorgesehen, der eine Antriebswelle 64 besitzt, die über ein Untersetzungsgetriebe oder dergleichen 66 mit einer Antriebswelle 68 verbunden ist, welche Bäder 70 trägt, die auf der umwickelten Bohre 16 laufen.·

Die zur Rotation des Spinnkopfes 50 verwendete Einrichtung besitzt eine zweite Antriebswelle 72, die aus dem Hotor 62 herausragt und in Lagerblöcken 74 gehalten ist, die aus einem Vorsprung 61 des Gehäuses 60 der Antriebseinrichtung nach oben vorstehen. Die Antriebswelle 72 endet in einem Antriebsritzel 76. Um die Drehbewegung, die in Fig. 6 mit Pfeilen angedeutet; ist, auf das Ritzel 76 des Spinnkopfes 20 zu übertragen, steht das Ritzel 76 mit einem Zahnrad 78 im Eingriff, welches an dem Spinnkopf 20 befestigt ist. " .

Um eine Kupplung der Antriebseinrichtung 58 mit dem Spinnkopf 20 durchzuführen und gleichzeitig eine relative Drehbewegung zwischen der Antriebseinrichtung 58 und dem Spinnkopf 20 zuzulassen, ist der Spinnkopf 20 mit einer Kupplungsausnehmung 80 von allgemein T-förmigem Querschnitt versehen und ist eine FührungswalZB 82 auf einem kurzen Schaft 84 vorgesehen, der sich von dem Vorsprung 61 auf dem Rahmen 60 der Antriebseinrichtung nach oben erstreckt und in die Ausnehmung 80 eingreift bzw.-in derselben reitet. Zusätzlich ist eine zweite Führungswalze 86 vorgesehen, die sich in Längsrichtung auf einem kurzen Schaft 88 aus dem Vorsprung 61 des Rahmens 60 erstreckt und in die untere Seite eines Vorsprunges 90 des Spinnkopfes 20 ein-

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greift, der sich von dem Spinnkopf 20 nach außen in Richtung zu der Antriebseinrichtung 58 erstreckt.

Die in der Draht spann trommel 48 (5¹Ig. 1, 3, 5 und 10) durch das Spannen des Drahtes 10 erzeugte Drehspannung oder Verdrehungskraft wird zum Antrieb einer zusätzlichen Antriebseinrichtung 92 verwendet. Um in dem Draht 10 am aus der Spanneinrichtung 46a austretenden Ende 54- eine vorbestimmte-Spannung zu erzeugen, damit ein vorbestimmtes Drehmoment in der Drahtspanntrommel 48 entwickelt wird, ist eine Kupplung oder Teilbremse 94- vorgesehen, die auf einer Welle 50 befestigt ist, die in Lagerblöcken 52 gehalten wird, welche aus dem Spinnkopf 20 nach oben vorstehen. Die Welle 50 trägt ein Kegelrad 96, welches mit einem anderen Kegelrad 98 im Eingriff steht, das auf einer zweiten Welle 24 angeordnet ist, die, wie bereits erwähnt, in den Lagerblöcken 26 gehalten ist, welche sich aus dem Spinnkopf 20 nach ober erstrecken. Es ist bereits erwähnt worden, daß die Antriebsräder 22 mit Hilfe der zusätzlichen Antriebseinrichtung 92 angetrieben werden, wenn diese auf der Röhre 16 entlanglaufen.

Obgleich die Räder 22, von denen in Fig. 5 drei dargestellt, sind, als im wesentlichen senkrecht zu der Welle 24 verlaufend dargestellt sind, handelt es sich bei ihnen um Friktionsräder, die auf geeignete Weise mit einem Friktionsmaterial, wie Gummi und dergleichen bedeckt sind. Diese Räder können in einem schiefen V/inkel auf der Welle 24 angeordnet werden, um sowohl eine Rotations- als auch eine Längsbewegung des Spinn- oder Wickelkopfes 20 hinsichtlich der Röhre 16 auszuführen. Es ist dem Fachmann einleuchtend, daß das erforderliche Drehmoment für das Antriebsrad oder die Räder 22 des zusätzlichen Antriebes 92 gleich demjenigen Drehmoment sein kann, welches über die Drahtspanntrommel verfügbar ist, wenn" die Relationen zwischen der Größe der Drahtspanntrommel 48

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und den Rädern 22 sowie die Moduli der Kegelräder 96, 98 geeignet aufeinander abgestimmt sind, so daß in. einem solchen Fall die Kupplung 94· in ,-Fortfall kommen kann.

Es versteht sich für. den Fachmann, daß wahlweise auch die Draht zuführeinrichtung 28 (Fig. 2, 2A) auf dem Spinnkopf ......

20 befestigt werden kann, wozu ein Bolzen 100 dient, der z.B.

mittels Sehweißungen 102 an dem Spinnkopf 20 befestigt ist..

Ein Drahtzuführrad 30 wird über den hochstehenden Bolzen 100 geschoben und an demselben, wie in Fig. 2A dargestellt, mit Hilfe einer Mutter 104 und einer federbelasteten Zwischenlagscheibe" befestigt, um auf diese Vfeise die benötigte Friktions-

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wirkung auf das Drahtzuführrad 30 auszuüben und dadurch ein unkontrolliertes Abwickeln des Drahtes 10 von dem Drahtzuführ-

rad 30 zu verhindern.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann eine Vielzahl von Drahtbündeln oder Rollen 32 auf einzelnen Rädern 30 an der Drahtwickelvorrichtung 18 .befestigit werden, um drei Drähte 10a, 10b und 10c gleichzeitig und nebeneinander auf die Röhre 16 zu wickeln. Wie insbesondere den Fig. 3, 4, 7 ttfid 8 zu entnehmen, ist bei dieser Ausführungsform die Drahtzuführvorrichtung 28^ mit einem muschelartigen Gehäuse 108 versehen, welches zum überdecken der drei' bewickelten Drahtzuführrader 30 geeignet ist. Nach der Verwendung der Drähte 10a, 10b usw., die auf jedem der Räder 30 aufgewickelt waren, kann das Gehäuse 108 auf einfache Weise geöffnet werden, um ein schnelles und einfaches Auswechseln der Bündel oder Rollen 32 auf den Rädern 30 zu gestatten. Dieses muschelartige Gehäuse 108 besitzt an der spinnkopfseitigen Seite eine Friktions-Klemmverbindung 109 (Fig. 1A, 8), die mit einem Flansch 112 in Eingriff gelangen kann, der von dem Spinnkopf 20 in der Nähe einer Drahtführung 33 aufrecht nach oben steht. Das muschelartige Gehäuse 108 trägt zwischen dem mittleren und dem inneren Rad 30 eine weitere Drahtführung

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33 und besitzt^einen hängenden Flansch 112, der mit einem Friktionsring 36 im Eingriff steht, der mit Hilfe von Nieten 38 an einem Verbindungsring 40 gehalten ist, so daß die Umdrehung des Spinnkopfes 20 unterschiedliche Umdrehungsge-

?. schwindigkeiten der Drahtzuführvorrichtung 38· zur Folge hat,

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wobei die Umdrehungsrichtung der Vorrichtung 28-^ und des Spinnkopfes 20 übereinstimmen. Um die Räder 30 zum Ausf(ihren einer geführten und ausgerichteten Drehbewegung miteinander zu verbinden , sind C-förmige Verbindungsglieder 42 und 44 vorgesehen, mit deren Hilfe die Kader 30 mit dem Spinn- oder Wickelkopf 20 gekuppelt werden. Dabei wird das einfache Zusammenbauen- und Auseinandernehmen der Kupplungseinrichtung 109 zwischen den Rädern 30 und dem Spinnkopf 20 durch Bolzen 45 gestattet., die von dem Verbindungsring 40 her, wie in Fig. 8 rechtsseitig dargestellt, in den Spinnkopf 20 hineingeschraubt sind oder sich durch den Verbindungsring 40 und das C-förmige Teil 42 hindurch erstrecken und mit Hilfe von Muttern 47, wie in Fig. 8 linksseitig dargestellt, befestigt sind.

Wie am besten den Fig. 4 und 7 zu entnehmen, besitzt das muschelförmige Gehäuse 108 einen geteilten Aufbau, ist bei 114 aufklappbar und ist mit einer Verschließeinrichtung 116 versehen, die etwa dem Scharnier 114 diametral gegenüberliegend angeordnet ist. Diese Verschließeinrichtung· 116 besitzt eine Rastklinke 118, die bei 120 auf einem Vorsprung.oder Flansch 112 des muschelartigen Gehäuses 108 schwenkbar gelagert ist. Die verschwenkbare Lagerung 120 befindet sich links von dem Spalt 122 zwischen den Hälften des Gehäuses 108. Die Rastklinke 118 überspannt den Spalt oder die Trennlinie 122 zwischen den Hälften des muschelförmigen Gehäuses 108 und ergreift einen Schließzapfen 124, der auf der rechten Seite dieser Trennlinie 122 angeordnet ist, um auf diese Weise die beiden Hälften des Gehäuses 108 miteinander zu verbinden. Wenn die Zuführ- oder

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Vorratsräder 30· (Fig* 3 und S)- entleert sind, so wird die Rastklinke 118 aus ihrer in 'Fig* 7 dargestellten geschlossenen Stellring in die nicht dargestellte geöffnete Stellung bewegt,; um den Hälften des musehelförmigen Gehäuses 1Ό8 ein Auswärtsseitwenfceö um das S^hai?nier 1i4 (Fig* #) zu gestatten, so daß ein leichtes Auswechseln der B:£ähtbüdeil oder -rollen 32 auf den Bädern 30 ausgeführt werden kann.

Fig. 9-^ zeigt sdaematisen. in pers^ektiviscbeiir Barstellung die Anordnung und Eiciitung der Bräitfüiirung von der BrahtzuführeinriGhtung zu-der Brahtspanneinriehtung; und das Anordnen des Brahtes auf der Ephre :16. Außerdem ist lig» 9^ die Richtung-zu entnehmen, in der der Braht auf der Braht— zuführeinrichtung aufgewickelt wird sowi£ die Richtung des Brahtes_r in welcher dieser auf die Sohre 1β aufgewickelt wird, um eine relativ langsame Bewegung der Brahtzuführein-' richtung zu erzeugen, wobei die Brehrichtung des Spinnkopfes der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten entgegengesetzt gerichtet ist.

Wie der in Fig. 9A schematisch dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 18 nach Fig. 1 zu entnehmen,; wird das Brahtbund 32 so auf das Brahtzuführrad 30 gelegt, daß die Eichtung der Brahtabspulung in Eelation zur Brehrichtung des Spinnkopfes 20 der Eichtung der relativen Rotation des Brahtzuführrades 30 hinsichtlich der Bohre 16 entgegengesetzt gerichtet ist, wodurch eine relativ langsame Bewegung der Drahtzuführvorrichtung 28 erzeugt wird.

Fig./9B zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher die Aufwickelrichtung des Drahtes aus die Drahtzuführeinrichtung der Richtung des Drahtes entgegengesetzt ist, in welcher der Draht auf. die Röhre 16 aufgewickelt wird. Die 'in Fig. 9B dargestellte Ausführungsform erzeugt eine relativ schnelle Relativdrehung

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der Drahtzuführeinrichtung, was einen höheren Energiebedarf zum Antrieb der Drahtzuführeinrichirnng erforderlich macht.

Wenn, wie in I¹Ig. 933 dargestellt, wobei Fig. 9B gleichfalls die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Drahtwickelvorrichtung 18 darstellt, der Draht 10 von dem Drahtzuführrad 30 zu der Drahtspanntrommel 48 in der gleichen Richtung geführt wird, in welcher die Relativdrehung des Drahtzuführrades 30 erfolgt, so wird eine relativ große Umdrehungsgeschwindigkeit des Drahtzuführrades 30 erzeugt, was, wie bereits erwähnt, gegenüber der in Jig. 9A dargestellten Anordnung einen größeren Energieverbrauch zur Bewegung der Drahtzuführeinrichtung 28 zur Folge hat.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine Vielzahl von beispielsweise

10 drei gefüllten Drahtzuführrädern 30 , die auf dem Spinnkopf 20 befestigt sind, um gleichzeitig die Drähte 10a, 10b und 10c nebeneinander auf die Röhre 16 abzuwickeln. Bei Betrachtung von Fig. 10 wird deutlich, daß bei dieser Ausführungsform jeder Satz von Antriebsrädern 22 aus einem Räderpaar 22 besteht, welches in Eingriff mit der Röhre 16 steht.

Es versteht sich von selbst, daß Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung bei Druckgefäßen oder Containern verwendet werden können.

Aus der vorstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Drahtwickeleinrichtung nach der Erfindung ergibt sich, daß die Erfindung auch ein verbessertes Verfahren liefert,mit dessen Hilfe ein hochfester Draht 10, der mit seinem freien Ende 12 an einem vorbestimmten Punkt 14 auf einer Röhre 16 verankert ist unter Einhaltung einer vorbestimmten Spannung und eines vorbestimmten Wicklungsabstandes um eine

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Röhre oder Pipeline 16 wickelbar ist. Bei diesem Verfahren ^ wird zunächst eine Drahtmenge 10 auf einer Draht zuführvorrichtung 28 untergebracht. Dann wird der Draht IO einer Drahtspanneinrichtung 46a, 46b zugeführt, wobei eine Friktionswirkung auf die Drahtzuführeinrichtung 28 ausgeübt wird, um mit ·' deren Hilfe ein unkontrolliertes Abwickeln des Drahtes 10 von der Drahtzuführeinrichtung 28 in Richtung auf. die Drahtspanneinrichtung 46a, 46b zu verhindern. Dabei wird der Draht 10 von der Drahtzuführvorrichtung 28 mit einer niedrigen ersten Spannung auf die Drahtspanneinrichtungen 46a, 46b übergeben, wobei eine Vielzahl von Wicklungen des Drahtes 10 auf der Drahtspanneinrichtung 46a, 46b angeordnet werden. Dann wird der'Draht 10 mit einer höheren zweiten Spannung um die Röhre 16 von dem vorbestimmten Punkt 14 aus gewickelt, während die Drahtspanneinrichtung 46a, 46b und die Drahtzuführvorrichtung 28 hinsichtlich der Röhre 10 eine relative Dreh- und Längsbewegung ausführen. Dadurch wird eine relative Dreh- und Längsbewegung eines Teiles der Drahtspanneinrichtung 46a, 46b, der Drahtzuführeinrichtung 28 und deir Röhre 16 hinsichtlich des anderen Teils der Drahtspannvorrichtung 46a, 46b, der Drahtzuführeinrichtung 28 und der Röhre 16 augelöst.

Die Drahtwickelvorrichtung nach der Erfindung gestattet das Umwickeln von Pipelineröhren mit einem hochfesten Draht unter einer vorbestimmten Spannung und einer vorbestimmten Steigung bzw. einem vorbestimmten Abstand der Drahtwicklungen voneinander. Mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, auf vorgefertigte Pipelineröhren eine Drahtumwicklung auf der Baustelle aufzubringen. Die Drahtwicklung kann'unter einer ausreichenden Spannung aufgebracht werden, so daß eine Vorspannung von bis zu 3170 kg im Draht aufgebracht werden kann, die für moderne drahtumwickelte Pipelines erforderlich ist. Bei der Drahtumwicklung sind hohe Leistungen j

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von 5*2 bis 10,4 km Je Tag und Maschine erreichbar. Ferner ist die Vorrichtung nach der Erfindung tragbar, einfach und robust und besitzt eine lange und wartungsfreie Lebensdauer im Betrieb. Die Vorrichtung ist imstande, beliebige Hängen von Röhren mit Drahtzu umwickeln und ist kompakt und leicht. Sie wiegt etwa 3500 bis 4000 kg. Die Vorrichtung nach der Erfindung erhält den Freiraum zwischen der mit Draht zu umwickelnden Röhre und dem Bodenniveau bis zu einem Maximum von etwa 0,75 ro· Sie verwendet einen Spinnkopf und eine Drahtzuführvorrichtung zum Zuführen des Drahtes zu einer Spanntrommel, wobei sich die genannten Vorrichtungsteile gleichzeitig aber differenziert drehen..'Sie gewinnt die Hauptmasse der zum Spannen des Drahtes verbrauchten Energie zurück, wobei die zurückgewonnene Energie verwendet wird, um den Spinnkopf in eine Dreh- und Längsbewegung mit Hilfe eines zusätzlichen Antriebes zu versetzen. Sie verhindert eine Verflechtung des aus dem Drahtzuführrad austretenden Drahtes durch eine gleichzeitige differenzierte Umdrehung des Spinnkopfes und des Drahtzuführrades oder durch die Verwendung einer Friktionseinrichtung, die mit der Drahtzuführeinrichtung verbunden ist.

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Claims

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Patentansprüche

1, !Vorrichtung zum Umwickeln einer Leitungsrohre mit .einem hochfesten Draht unter vorgegebener Spannung und vorgegebener Wicklungsdiehte bzw« Wicklungssteigung, wobei der Draht mit seinem freien Ende an einem vorgegebenen Punkt auf der Leitungsröhre verankert ist, dadurch g e kenn ζ e i c h η et, daß ein Spinnkopf (20) um die Leitungsröhre (16) drehbar und entlang derselben bewegbar angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Draht (10) in vorbestimmter Spannung Und Wicklungsdichte bzw, Wicklung.ssteigung um die. Röhre (16) wiekelbar ist, daß eine Drahtzufülleinrichtung (28, 28 ) vorgesehen ist, die entweder an der Röhre (16) und um dieselbe drehbar und längs derselben beweglich angeordnet oder an dem Spinn- oder Wickelkopf (20) befestigt ist und der Zufuhr von Draht zu dem Spinnkopf (20) dient, daß eine Ifriktionseinrichtung (34) mit der Drahtzuführeinrichtung verbunden ist, mit deren Hilfe eine Friktionswirkung auf die Zuführeinrichtung aus- ■ übbar ist, um ein unkontrolliertes Abspulen des Drahtes von der Zuführeinrichtung zu verhindern, daß am Spinnkopf (20) eine Drahtspanneinrichtung (46a, 46b) befestigt ist, der der Draht von der Zuführeinrichtung unter einer ersten niedrigen Spannung zuführbar ist, um eine Mehrzahl von Drahtschleifen in der Drahtspanneinrichtung abzulegen und den Draht unter einer höheren zweiten Spannung von dem vorgegebenen Punkt (14) aus während der relativen Dreh- und Längsbewegung des Spinnkopfes gegenüber der Röhre um die letztere zu wickeln, und daß eine Antriebseinrichtung (58)

mit einem Teil des Spinnkopfes und der Röhre verbunden ist, mit deren Hilfe eine relative Dreh- und Längsbewegung des genannten einen Teiles gegenüber dem-anderen Teil des Spinnkopfes und der Röhre auslösbar ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Spinn- oder Wickelkopf (20) eine zusätzliche Antriebseinrichtung (92) angeordnet ist, die mit der Drahtspanneinrichtung (46a, 46b) verbunden ist, so daß das resulierende Drehmoment in der Drahtspanneinrichtung die zusätzliche Antriebseinrichtung (92) antreibt.
3· Vorrichtung nach Anspruch Ί, dadurch g e k e η η -zeichnet , daß eine Eupplungs- oder Bremseinrichtung (94) mit der Drahtspanneinrichtung (46a, 46b) verbunden ist, um eine vorbestimmte Spannung in dem Draht (10) an dessen Austrittsende (54) Βμε der Drahtspanneinrichtung zu erzeugen, um derart ein vorbestimmtes resultierendes Drehmoment in der Drahtspanneinrichtung zu erzeugen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Spinnkopf (20) eine zusätzliche Antriebseinrichtung angeordnet ist, die mit der Drahtspanneinrichtung verbunden ist, so daß die zusätzliche Antriebseinrichtung (92) mittels des vorbestimmten resultierenden Drehmoments antreibbar ist.
5. Vorrichtung nadi Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Antriebseinrichtung (92) den Spinnkopf (20) relativ zur Röhre (16) dreht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zusätzliche Antriebseinrichtung (92) den Spinnkopf (20) in Längsrichtung relativ zu der Röhre (16) bewegt.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzuführeinrichtung (28) um die Röhre drehbar und längs zu der Röhre verschieblich angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η. η -

zeichnet , daß die Drahtzuführeinrichtung (28 ) an dem Spinnkopf.. (20) befestigt ist.
9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

zeichnet , daß die Drahtzuführeinrichtung (28 )

aus einem Rad (30 ) besteht, welches auf einer Welle (100) angeordnet ist, und daß eine Friktionseinrichtung (106)

zwischen dem Rad (30 ) und der Welle (100) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Friktionseinrichtung (3²O zwischen dem Spinnkopf, und der Drahtzuführeinrichtung angeordnet ist. .
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Draht (10) von der Drahtzuführeinrichtung zu der Drahtspanneinrichtung in einer Richtung geführt ist, welche der Richtung der relativen Drehbewegung der Drahtzuführeinrichtung gegenüber der Röhre (Ί6) entgegengesetzt gerichtet ist, um derart eine relativ langsame Bewegung der Drahtzuführeinrichtung zu erzielen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Draht (10) von der Drahtzuführeinrichtung zu der Drahtspanneinrichtung in einer Richtung geführt ist, die mit der Richtung der relativen Drehung der Drahtzuführeinrichtung gegenüber der Rohre (16) überein-

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stimmt, um derart eine relativ große Geschwindigkeit der Eelativumdrehung der Drahtzuführeinrichtung zu erzielen.
13. Verfahren zum Umwickeln einer Leitungsröhre mit einem hochfesten Draht unter vorgegebener Spannung und vorgegebener Wicklungsdichte bzw. Wicklungssteigung, bei welchem der Draht mit seinem freien Ende an einem vorgegebenen Punkt auf der Leitungsröhre verankert ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Drahtmenge auf

einer Drahtzuführeinrxchtung (28, 28 ) abgelegt wird, daß der Draht (10) einer Drahtspanneinrichtung (46a, 46b) zugeführt wird, wobei auf die Drahtzuführeinrichtung eine Friktionswirkung ausgeübt wird, um ein unkontrolliertes Abspulen des Drahtes von der Drahtzuführeinrichtung zu der Drahtspanneinrichtung zu vermeiden, daß der aus der Zuführeinrichtung austretende Draht von der Drahtspanneinrichtung unter einer ersten niedrigen Spannung aufgenommen wird, wobei eine Vielzahl von Drahtschleifen auf . der Drahtspanneinrichtung abgelegt und der Draht unter einer zweiten höheren Spannung von dem vorgegebenen Punkt aus während der relativen Dreh- und Längsbewegung der Drahtspanηeinrichtung und der Drahtzuführeinrichtung gegenüber der Eöhre (16) um dieselbe gewickelt wird, und daß eine relative Dreh- und Längsbewegung eines Teiles der Drahtspanneinrichtung, der Drahtzuführeinrichtung sowie der Eöhre gegenüber dem anderen Teil der Drahtspanneinrichtung, der Drahtzuführeinrichtung sowie der Eöhre ausgelöst wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Drahtspanneinrichtung entwi.er:■ "j. ■_■■.:- "Ji^'y^v.-.n,.^ ^r*nm Antrieb einer zusätzlichen Anbs'· _: ;^:: .- .■ .-y _^;c (\l^: "be^ >·.:, -;-.-..·-.!, welche mit der Draht
15- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η. η -zeichnet.} daß die Drahtspanneinrichtung entweder verzögert oder teilweise abgebremst wird, um am Austrittsende (54·) des Drahtes (10) aus der.Erahtspanneinrichtung eine vorbestimmte Spannung zu erzeugen, so daß ein vorbestimmtes resultierendes Drehmoment in der Drahtspanneinrichtung erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k.e η η ζ e i c h η e t , daß das vorbe stimmte Drehmoment.;· der Draht spann einrichtung zum Antrieb einer·, zusätzlichen Antriebseinrichtung (92) benutzt; wird, welche rait der Drahtspanneinrichtung verbunden ist.
17- Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g. e k e η .. zeichnet, daß das Drehmoment der Draht spanneinrichtung verwendet wird, um die Drahtspanneinrichtung relativ zur Röhre (16) in Rotation zu versetzen..
18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment; in der Drahtspann einrichtung benutzt wird, um die Drahtspanneinrichtung in Längsrichtung gegenüber der Röhre (16) zu bewegen.
19· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtzi fangeinrichtung um die Röhre (16) drehbar und längs zu derselben verschiebbar ist.
20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Drahtzuführeinrichtung (2B') bei der Drahtspanneinrichtung angeordnet und gegenüber der Draht spanneinrichtung relatr'.v ortsfest ist.

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21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß eine Friktionswirkung auf die Drahtzuführeinrichtung (28¹") zwischen einem Rad (30 ) der Zuführeinrichtung und einer Welle (100) dieser Einrichtung ausgeübt wird, auf welcher das Rad (30 ) drehbar befestigt ist.
22. Verfahren nach Anspruch 13 > dadurch g e k e η n' zeichnet , daß eine Friktionswirkung zwischen der Drahtzuführeinrichtung und der Drahtspanneinrichtung ausgeübt wird.

23· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Draht (10) von der Drahtzuführeinrichtung zu der Drahtspanneinrichtung in einer Richtung geführt \d.rd, die der Richtung der relativen Drehbewegung der Drahtzuführeinrichtung hinsichtlich der Röhre (16) entgegengesetzt gerichtet ist, um eine relativ langsame Bewegung der Drahtzuführeinrichtung zu erzielen.

24-. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k en η zeichnet, daß der Draht (10) von der Drahtzuführeinrichtung zu der Drahtspanneinrichtung in einer Richtung geführt wird, die mit der Richtung der relativen Drehung der Drahtzuführeinrichtung gegenüber der Röhre (16) übereinstimmt, um derart eine relativ schnelle Bewegung der Drahtzuführeinrichtung zu erzielen.

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