DE2517081A1

DE2517081A1 - Flexible schlauchleitung

Info

Publication number: DE2517081A1
Application number: DE19752517081
Authority: DE
Inventors: John Ambrose
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1975-04-18
Publication date: 1975-11-06
Also published as: GB1503502A; ES211624U; AU8027475A; IT1037460B; NO751331L; FR2268213B1; JPS50144124A; JPS5947188B2; NL7504642A; NL178272B; ES211624Y; NL178272C; DE2517081C2; FR2268213A1; US4153079A; AU502145B2

Description

Die Erfindung betrifft flexible Schlauchleitungen, und insbesondere solche Schlauchleitungen, die zum Be- und Entladen von Öltankern bestimmt sind.

Öltanker werden bekanntlich be- und entladen, wenn sie küstennah oder offshore vertäut bzw. festgemacht worden sind, und die zum Be- und Entladen benötigten flexiblen Schlauchleitungen sind Biegebeanspruchungen der verschiedensten Art, insbesondere während des Verbindungsvorgangs und bei entsprechenden Wetterbedingungen, keiner sorgfältigen Handhabung unterworden. Ein Defekt an der Schlauchleitung infolge Knickens, Stoßbeanspruchung, Ziehens und Streckens oder anderer Einflußgrößen stellt im Hinblick auf die Umgebung, und insbesondere im Hinblick auf sich daraus ergebenden ÖlverschmutZungen ein schwerwiegendes Problem dar. Wenn eine Schlauchleitung

509845/0365

defekt wird, tritt zusätzlich noch der Nachteil auf, daß die Tankerumschlagzeiten zunehmen,und demzufolge hohe Kosten anfallen.

Bisher wurden solche Defekte an Schlauchleitungen dadurch vermindert, daß die Festigkeit des Verstärkungsmantels bzw. der Verstärkungskarkasse erhöht wurde, und trotz der zunehmenden Lebensdauer einer solchen Schlauchleitung traten dennoch Defekte auf, da ein hochfester Schlauch bekanntlich nur gering flexibel und folglich schwieriger zu handhaben ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beseitigen.

Erfindungsgeinäß zeichnet sich eine flexible Schlauchleitung mit; einer ersten fluidabf angenden Verstärkungskarkasse dadurch aus »"daß eine zweite fluidabfangende Verstärkungskarkasse vorgesehen ist,, welche wenigstens eine Teillänge der ersten Karkasse einschließt, wobei sich die zweite Karkasse radial ausdehnt und die Fluidleckage von der eingeschlossenen ersten Karkasse auffängt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, schließt die zweite Karkasse getrennt benachbart liegende, aufeinanderfolgende Längenstücke oder Strecken der ersten Karkasse ein, wobei jedes Längenstück geringer als die Gesamtlänge der¹ Schlauchleitung bemessen ist. Falls eine Schlauchleitung Schlauchabschndtte aufweist, die hinteränanderIi agend miteinander verbunden sind* kann eine zweite Karkasse jeden Schlauchabschnitt einschliessen, oder auch jeder Schlauchabschnitt kann zwei oder mehrere eingeschlossene Abschnitte der ersten Karkasse enthalten. Wenn. die hintereinanderliegenden Schlauchstücke zu einer Schlauchleitung mit bestimmter Länge verbunden sind, weist jeder· Abschnitt an jedem Ende einer Schlauchlänge Anschluß stücke auf _f, während die zweite Karkasse oder die zweiten Karkassen vorzugsweise mit Anschluß stücken an den Enden separat zu der ersten

509845/0365

Karkasse verbunden sind, so daß jede Leckage zwischen jedem Anschlußstück und der ersten Karkasse aufgefangen wird.

Vorzugsweise ist der Schlauch schwimmfähig ausgelegt mit Hilfe von schwimmenden Teilen, die daran befestigt sind, oder insbesondere ist der Schlauch selbstschwimmend. Die Schwimmfähigkeit wird dem Schlauch mit Hilfe einer Schicht oder Schichten aus einem Material mit geringer Dichte verliehen, das innerhalb des Aufbaus des Schlauches angeordnet ist. Das Maß für die vorzusehende Schwimmfähigkeit ist von dem Verwendungszweck der Schlauchleitung abhängig (d.h. für Unterwasser-Schlauchleitungen, Schlauchleitungen zu einer Boje, die im Meeresboden verankert ist, oder Schlauchleitungen von der Boje zum Schiff). Weiterhin kann der Schlauch einen konstanten oder sich verändernden Bohrungsdurchmesser aufweisen, so daß der Schlauch von bestimmtem Durchmesser mit den Auslaßanschlüssen an den Schiffen mit verschiedenen Durchmessern anschließbar ist.

Die zweite Karkasse kann eine Schicht aus polymerem Material aufweisen, die dünn sein kann, die sine oder mehrere Schichten aus Verstärkungsmaterial enthält, das eine wesentüΛ-.η höhere Dehnung als die Dehnung des VerstarkungsmaterL^s der ersten Karkasse aufweist. Die Auswahl des Materials ist so getroffen, daß bei vorgegebenen Betriebsdruck des Schlauches hierbei die Hauptdehnung auftritt, so daß sich der Schlauch radial ausdehnt. Das Verstärkungsmaterial besteht vorzugsweise aus einer Schicht aus textilem Gewebematerial, kann jedoch auch in Form einer geflochtenen Schicht oder spiralförmigen Wicklungen vorliegen, oder es kann auch jede beliebige Kombination solcher Schichten vorgesehen sein. Vorzugsweise ist eine gerade Anzahl von Verstärkungsschichten angeordnet. Andererseits oder zusätzlich kann die zweite Verstärkungsschicht unter einem Lagenwinkel zu der Längsachse· des Schlauches angeordnet sein, der geringer als die bei bekannten, im Gleichgewicht stehenden Schlauchaufbauten auftretende Lagenwinkel ist, z.B. kleiner als

509845/0365

50°. Die zweite Karkasse kann langer als die erste sein. Dies wird dadurch erzielt, daß die zweite Karkasse entweder in der Länge zusammengedrückt oder vorzugsweise gefaltet wird, d.h. umwunden wird. Bei einer bevorzugten Anzahl von Umwindungen wird eine zweite Karkasse erzielt, die 15 Ms 20% langer als die erste Karkasse ist, wenn sie bei der radialen Ausdehnung ausgefaltet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Material mit hoher Dehnung, ein Lagenwinkel von 25 bis 30° und Umwicklungen gleichzeitig vorgesehen, so daß die maximale radiale Ausdehnung beim Defekt der ersten Karkasse erreicht wird. Die Ausdehnung kann entweder visuell oder mit Hilfe von Abtasteinrichtungen bestimmt werden.

Die zweite Karkasse kann direkt auf der ersten Karkasse aufliegen oder in einem Abstand zu der ersten Karkasse angeordnet sein. Der Zwischenraum ist vorzugsweise mit einer Zwischenschicht aus Schaumstoff mit geringer Dichte und geschlossene ZeL-

len(z.B,ca.0,ÖJ5-O,O9 g/cnr (2-6 lb/cu ft.) ausgefüllt. Das schwimmfähige Material für den Schlauch kann teilweise oder in seiner Gesamtheit zwischen der ersten und der zweiten Karkasse liegen. Die Umwindungen in der zweiten Karkasse können sich durch

■ die ZwischEnschicht bilden, indem diese sich umwindet und/oder dadurch, daß sich die Wicklungsspannung ändert, wenn die zweite Karkassenverstärkung auf dem Zwischenschichtmaterial aufgebracht wird.

Schutzhüllen können in entsprechenden Intervallen entlang des Zwischenschichtmaterials vorgesehen sein, um die Schlauchlänge zu lokalisieren, welche der Ausdehnung bei Leckage der ersten Karkasse unterworfen ist. Aus diesem Grunde sind starre Schutzbänder oder Ringe aus Verstärkungsmaterial vorgesehen.

Geeignete Verstärkungsmaterialien umfassen textile Materialien,

509845/036S

wie Nylon, Polyester, Rayon, und Materialien, die im Handel mit der Bezeichnung "Kevlar" (eingetragenes Warenzeichen) erhältlich sind« Andere Materialien weisen eine Glasfaserlitze oder eine Stahllitze mit hoher Verdrillung auf, so daß die Dehnung des Materials ausreichend ist. Vorzugsweise beträgt die Dehnung 7 1/2%, wenn eine drahtverstärkte erste Karkasse vorgesehen ist, deren Dehnung vorzugsweise 3 1/2% beträgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematiscbe Längsschnittansicht durch eine Endwand eines Schlauchabschnitts mit einer Nennweite von. 600 mm, die selbstschwimmend ist und die für eine Schlauchleitung bestimmt ist, die an einem Ende an einem starren Anschluß oder einem Verbindungsstück angebracht ist. Der Schlauch ist für eine Förderung von Öl bei 10 bis 15 bar ausgelegt.

Jedes Endanschluß- oder Verbindungsstück an dem Schlauch weist einen scheibenförmigen Endflansch 1 auf, der stumpf an ein rohrförmiges Anschlußstück 1a angeschweißt ist, das vier im Abstand zueinander zusammen mit dem Anschlußstück 1a einstückig ausgebildete Umfangswülste 2,3,4 und 5 aufweist, die vom Außendurchmesser nach außen weisen. Das Anschlußstück ist an einem Ende an einem Stahldorn angebracht, auf dem der Schlauch zusammengebaut wird, und eine innere Auskleidungsschicht 6 von 3,81 mm Dicke aus Nitrilkautsch.uk wird aufgebracht. Der Aufbau des Schlauches wird nur anhand einer der beiden identisch ausgebildeten Endabschnitte beschrieben. Die innere Auskleidungsschicht 6 erstreckt sich über den Dorn, die vier Wülste 2,3,4 und 5 und den Rest des Anschlußstückes 1a, wie gezeigt Eine Zvrischenlage 7 weist eins Schicht aus gewobenem Material in Form einer Drehverbindung mit ungefähr 8 Schußfäden pro 2,5 cm (per inch)auf, das mit Kitril-Bindekatuschuk schaumstoffbeschichtet ist, so

509845/03B5

daß diese SoMent eine Gesamt-dicke von 0,8 Ms 1,0 mm aufweist, und diese Schicht wird vorgefertigt aufgebracht und bildet die erste Yerstärkungskarkasse«

Die erste Verstärkungskarkasse weist sechs Lagen 8 aus messingbeschichtetem» kabelförmigem Stahldrahtlitzen auf_s wobei die Zugfestigkeit des Drahtes zwischen 2460 - 2?00 K/mm liegt und pro Schicht ausreichende Enden enthält» um eine minimale Bruchlast von 1-700 kg/2,5 cm (per inch) Litze zu erzielen. Jede Schicht wird in Form von spiralförmig verlaufenden Bändern angebracht,, welche unter einem, Lagenwinkel von 50° zur Längsachse gewickelt sind, wobei jede Litze einzeln in ein Nitrilkautschukbindemittel eingehüllt ist* Bindedrähte 9 werden über einigen Lagen angebracht» um einen Halt mit dem Anschluß stück» wie gezeigt, sicherzustellen« Sine Zwischenschicht 10, ähnlich der vorhergehenden Zwischenschicht 7, wird daraufhin aufgebracht, der eine weitere Schicht aus Bindedrähten 11 über dem ÄBSchluB-stück folgt. Eine Füllschicht 12 aus 12,2 mm dicken Kitrilkautschuk ist vorgesehen, in die ein erster Yerstärkungsdraht 13* der spiralenförmig gewunden ist, eingebettet ist. Der Stahl 13 besteht aus einem verkupferten. Stahldraht von 2,7 mm Duirchmesser und einer Zugfestigkeit von 900/1100 M/ηππ sowie einem Abstand zwischen den benachbarten Windungen von 25,4 mm. Zwei Zwischenschichten 14 in. Litzenform aus textlien* Mylonmaterial sind ϊϊη-ter einem Schneidewinkel des Gewebes von 45° angeordnet, wad jede ist mit Bindekautschuk abgeschäumt. Daraufhin folgen zwei Füll schichten 15 aus einer Mischung aus Ka tür-/synthetischem Kautschuk, der eine Dicke von 3*5& mm. aufweist, vmn. in die ein zweiter Hauptverstärkungsdraht 16 eingebettet ist, der wiederum bxxs verkupfertem Stahldraht mit einem Durchmesser von 6_f35 KM* einer Zugfestigkeit von 900/1100= H/mm aufweist» der in einem Abstand zwischen zwei benachbarten Wicklungen von.31,75m in Wicklungen aufgebracht ist. Die zweiten Eaup-fcFer-stariaingswicklungeii liegen zwischen den ersten HauptwerstärkimgswickliiQ-gen. Zwei basistragende Schichten 17 aus Kylonlitzenaiaterlal,

509845/0-365

das mit Natur-/synthetischem Bindekatuschuk schaumbeschichtet ist, sind mit einer Dicke von 2,03 mm pro Schicht aufgebracht, die von einem einzigen Hauptschlauchmantel 18 aus einer Natur-/ Synthetik-Kautschukmischung als Basis zur entsprechenden ausreichenden Wasserfestigkeit mit einer Dicke von 3»175 mm umgeben ist.

Die oben beschriebene Hauptverstärkungskarkasse erstreckt sich über die letzten drei Wülste 3,4 und 5 an dem Anschlußstück und verläuft nicht bis zu der ersten Ringwulst 2 an dem Anschlußstück.

Eine Zwischenschicht 19 aus Schaumstoff aus kreuzverbundenem Polyäthylen mit geschlossenen Zellen von hoher Dichte (Dichte 9,76 kg/m (2 lb/sq.ft) wird über der ersten Karkasse aufgebracht. Diese Schicht 19 weist eine Außenfläche auf, die dadurch umwunden ist, daß sich während der Wicklung die Spannung ändert, und daß ein vorgefertigtes Material mit Profilquerschnitt vorgesehen ist.

Die zweite Verstärkungskaskasse 20 wird zunächst aufgebracht und weist eine Nitrilkautschuk-Auskleidungsschicht von 2,03 mm Dicke, vier Schichtlagen aus Polyesterlitze, wobei die Litze eine Festigkeit von 400 kg/cm pro Litze aufweist, und eine Deckschicht P aus Nitrilkautscb.uk von 1,02 mm Dicke auf.

Das Ende der zweiten Verstärkungskarkasse 20 ist an dem Anschlußstück 1a oberhalb des ersten Halterings 2 mit weiteren Windungen 21 aus Bindedraht angebracht,und infolge der umwundenen Zwischenschicht 19 umwindet sich die zweite Karkasse 20 ebenfalls.

Mehrere schwimmfähige Schichten 22, deren Anzahl von dem Schwimmvermögen des Schlauches abhängig ist, werden daraufhin aufgebracht.

509845/0365

Diese können aus gedehntem Polyäthylen, gedehntem PVC, gedehntem Material auf Naturkautschukbasis (spezifisches Gewicht in vulkanisiertem Zustand beispielsweise 0,17) oder ähnlichen Materialien bestehen. Die schwimmfähigen Schichten sind mit einer Schicht aus Blasschaumstoff, z.B. Polychloropren mit geschlossenen Zellen (spezifisches Gewicht 0,30), einer weiteren Zwischenschicht 23 (ähnlich jener, die mit der Bezugsziffer 7 versehen ist), einer ersten Deckschicht 24 aus Material auf Polychloroprenbasis von 2,79 mm Dicke, einer weiteren Zwischenschicht 25 ähnlich den Zwischenschichten, und einer äußeren Deckschicht 26 aus Material auf Polychloroprenbasis von 2,03 mm.Dicke umgeben.

Eine zusätzliche Festigkeit wird der Verbindung an den Enden des Schlauches an dem AnschlußstUck mit Hilfe von schulterförmigen Lagen 27 aus Nylonlitzenmaterial, das mit Bindekautschuk schaumbeschichtet ist, verliehen, die unter einem Lagenwinkel von 45° aufgebracht und in Längsrichtung 1200 mm lang sind.

Der so erhaltene Schlauch wird zuletzt durch Erwärmen in einem Dampfofen ausgehärtet und von dem Dorn abgezogen. Während der Vulkanisation bläst der Schaumstoff R die gesamte Anordnung auf und setzt diese unter Druck und bildet somit ein kompaktes Gebilde.

Der Schlauch ist ungefähr wie ein bekannter Schlauch zu verwenden, jedoch ist ein Defekt der ersten Karkasse oder an der Verbindung von der ersten Karkasse mit dem Anschlußstück durch die zweite Karkasse aufgehalten, wobei bei einem solchen Defekt Fluid aus der ersten Karkasse ausströmen könnte. Die zweite Karkasse weist eine Berstfestigkeit von 20 bis 27,5 bar auf, jedoch wird infolge der Umwindung, und da Verstärkungsmaterial mit großer Dehnung vorgesehen ist, eine beträchtliche und sichtbare Zunahme des Schlauchdurchmessers verursacht, wenn der Schlauch mit Druck beaufschlagt ist. Aus diesem Grunde kann

509845/0365

der Defekt an der ersten Karkasse sichtbar gemacht werden, und der Schlauch ist trotzdem noch weiter verwendbar und kann gegebenenfalls dann ersetzt werden, wenn die Umstände es zulassen, z.B. bevor der nächste Tanker entladen wird, oder wenn die Meeresbedingungen es zulassen.

Die zweite Karkasse wirkt als Schutz für die erste Karkasse gegen Beschädigungen aufgrund von außen einwirkenden Kräften, und diese zweite Karkasse wirkt auch als eine Dämpfungsschicht.

Daß die zweite Karkasse sich bei einem Defekt der ersten Karkasse oder der Anschlußstückverbindung radial ausdehnt,kann dadurch zusätzlich sichtbar gemacht werden, daß an der Außenfläche des Schlauches Markierungen, wie Rippen, Ausnehmungen oder andere kontrastbildenden Flächenmarkierungen vorgesehen sind, die eine sichtbare Anzeige vermitteln, daß die Schlauchoberfläche sich aufgrund der radialen Dehnung oder eines Ziehens der zweiten Karkasse eine Störung vermitteln. Die Markierungen können an einer Umfangslinie oder spiralförmig angeordnet sein, und Anordnungen mit Längsmarkierungen stellen einen besonders gesteigerten Effekt dar, insbesondere dann, wenn der Schlauch in Längsrichtung betrachtet wird, wenn der sich divergierende/ konvergierende Effekt der sich ausbreitenden Oberflächenmarkierungen ermittelbar ist. Längsmarkierungen können zusätzlich oder in Verbindung mit Umfangsmarkierungen vorgesehen sein, so daß eine insgesamt veränderliche Erscheinungmöglich ist, und daß die "Schlauchleitung als. eine Gefahr für die Schiffahrt gekennzeichnet ist.

50 9 845/0-3 65

Claims

Patentansprüche

Flexible Schlauchleitung mit einer ersten, fluidabfangenden Verstärkungskarkasse, gekennzeichnet durch eine zweite fluidabfangende Verstärkungskarkasse (20), die wenigstens einen Längsteil der ersten Karkasse einschließt, wobei die zweite Karkasse (20) radial dehnbar ist und Leckagen aus der eingeschlossenen ersten Karkasse auffängt.
2. Schlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Karkasse (20) separat benachbart liegende Strecken der Schlauchleitung einschließt, und daß jedes eingeschlossene Längsstück etwas geringer als die Gesamtlänge der Leitung ist.
3. Schlauchleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung Schlauchstücke enthält, die hintereinanderliegend fest miteinander verbunden sind, und daß eine zweite Karkasse (20) jeden Schlauchabschnitt einschließt.
4. Schlauchleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlauchabschnitt jeweils eine Länge des Schlauches und starre Endanschlußstücke (1) zur Verbindung der Endanschlußstücke (1) mit dem benachbarten Schlauchabschnitt aufweist.
5. Schlauchleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige zweite Karkasse (20) für jede Schlauchlänge vorgesehen ist, und daß die zweite Karkasse (20) dicht zwischen den Endanschlüssen (1) angebracht ist, wobei jede Fluidleckage aus der Verbindung zwischen einem Endstück (1)

509845/0365

und dem flexiblen Schlauch aufgefangen ist.
6. Schlauchleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung mit Hilfe von schwimmfähigen Schwimmkörpern schwimmfähig ist, die an Intervallen entlang der Schlauchleitung angebracht sind.
7. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Schichten (22) aus Material mit geringer Dichte, die innerhalb des Aufbaus des Schlauches zur Schwimmfähigkeit der Schlauchleitung angeordnet sind.
8. Schlauchleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Karkasse (20) eine Schicht aus polymerem Material und wenigstens eine Schicht aus Verstärkungsmaterial enthält, die eine wesentlich höhere Dehnung als das Verstärkungsmaterial der ersten Karkasse aufweist, wobei sich bei Beaufschlagung des Schlauches mit Betriebsdruck die zweite Karkasse radial ausdehnt.
9. Schlauchleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsmaterialschicht der zweiten Karkasse (20) aus gewebtem Material besteht.
10. Schlauchleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht der zweiten Karkasse (20) geflochten ist.
11. Schlauchleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial in der zweiten Karkasse (20) spiralförmig gewickelt ist.
12. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch

509845/0365

gekennzeichnet, daß eine gerade Anzahl von Verstärkungsschichten in der zweiten Karkasse (20) vorgesehen sind.
13. Schlauchleitung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagenwinkel des Verstärkungsmaterials geringer als 50° ist.
14. Schlauchleitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagenwinkel zwischen 25 und 30° liegt.
15. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Karkasse (20) langer als die eingeschlossene Länge der ersten Karkasse ist.
16. Schlauchleitung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung zwischen 15 und 20% langer als die eingeschlossene Länge der ersten Karkasse ist.
17. Schlauchleitung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Karkasse (20) umwunden ist.
18. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Karkasse (20) direkt auf der ersten Karkasse aufgebracht ist.
19. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Karkasse (20) radial im Abstand zu der ersten Karkasse angeordnet ist, und daß der Zwischenraum mit einer Zwischenschicht aus Schaumstoff mit geschlossenen Zellen von geringer Dichte aufgefüllt ist, die der Schlauchleitung eine Eigenschwimmfähigkeit verleiht.
20. Schlauchleitung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzhüllen in Intervallen innerhalb bestimmter Abstände entlang der Zwischenschicht zur Lokalisierung der

509845/0365

Schlauchlänge angeordnet sind, die einer Ausdehnung bei einer Leckage der ersten Karkasse unterworfen ist.

509845/0365

4H

Leerseite