DE2554433B2 - Schwimmschlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwimmschlauch mit einem mit einer Karkasse verstärkten Innenrohr, mehreren schraubenförmig um das Innenrohr herumgewickelten, Schwimmkammern bildenden Auftriebsrohren und mit einem die Auftriebsrohre umhüllenden Schlauchmantel.

Bekannte Schwimmschläuche dieser Art (AT-PS 37 395, US-PS 31 17 596) weisen mehrere Auftriebsrohre auf, die in einer einzigen Lage schraubenförmig nebeneinander um das Innenrohr herumgewickelt sind. Die einzelnen Windungen haben Abstände voneinander, so daß in den Zwischenräumen die Steifigkeit des gesamten Schwimmschlauches ausschließlich von dem Innenrohr aufgebracht werden muß, denn der Außenmantel trägt in der Regel nicht wesentlich zur Stabilität bei. Ein derartiger Schwimmschlauch ist leicht zusammendrückbar und außerdem anfällig gegen Beschädigungen, da beim Vollaufen eines von zwei Auftriebsrohren die gesamte Auftriebskraft bereits um die Hälfte vermindert wird.

Ferner ist ein Schwimmschlauch bekannt (US-PS 35 890), bei dem Auftriebskörper in Form geschlossener Ringe um das Innenrohr herumgelegt sind. Die Zwischenräume zwischen den Auftriebskörpern sind mit einer elastomeren Masse ausgefüllt, die einerseits zum Auftrieb und andererseits zur Erhöhung der Formsteifigkeit des Schwimmschlauches beiträgt. > Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwimmschlauch der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Sicherheit gegen Eindringen von Wasser hat, sehr stabil ist und eine ausgezeichnete Schwimmfähigkeit besitzt. Außerdem soll der Schwimmschlauch relativ einfach

11) und kostensparend hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Auftriebsrohre in mindestens zwei Lagen übereinander gewickelt sind, von denen jede mehrere getrennte Auftriebsrohre enthält, daß jeweils

r> die Auftriebsrohre zweier benachbarter Lagen axial gegeneinander versetzt bzw. auf Lücke angeordnet sind und daß die Zwischenräume zwischen den Lagen und den einzelnen Windungen der Auftriebsrohre mit einer elastomeren Masse ausgefüllt sind.

-'(ι Da die Auftriebsrohre in mehreren Lagen auf dem Innenrohr angebracht sind, kann jedes Auftriebsrohr einen kleinen Durchmesser haben, wodurch die Formsteifigkeit erhöht wird, so daß der gesamte Schwimmschlauch weniger leicht zusammenzudrücken

.»> ist Auch die Gefahr des Vollauf ens eines größeren Rohrvolumens im Falle von Undichtigkeiten wird vermieden. Die Windungen der Auftriebsrohre sind von Lage zu Lage gegeneinander versetzt, so daß die Zwischenräume zwischen den Auftriebsrohren der

in unteren Lage von den Auftriebsrohren der oberen Lage überdeckt sind. Damit wird ein statisch sehr wirksames Abstützungssystem geschaffen. Die noch verbleibenden Zwischenräume sind mit der elastomeren Masse ausgefüllt.

r> Die elastomere Masse, die eigentlich zusammendrückbar ist, wird durch Auftriebsrohre, die sich gegeneinander abstützen, vor dem Zusammendrücken geschützt und bewirkt, daß die Zwischenräume zwischen den Rohren nicht mit Wasser vollaufen

πι können. Die Elastomerfüllung dient daher nicht als

Abstandhalter zwischen den Auftriebsrohren, sondern

als Füllmaterial der zwischen den Auftriebsrohren gebildeten Zwischenräume.

Ein Schwimmschlauch mit großem Innenrohrdurch-

i messer muß normalerweise eine größere Auftriebskraft haben als ein Schwimmschlauch mit kleinerem Innenrohrdurchmesser. Diese Vergrößerung der Auftriebskraft bzw. des Luftvolumens erfolgt nach dem Stand der Technik durch Vergrößerung des Durchmessers der

in Auftriebsrohre. Dabei verringert sich aber die Formsteifigkeit, so daß der größere Schwimmschlauch leichter zusammenbricht als ein entsprechender kleiner Schwimmschlauch. Bei Verwendung mehrerer Lagen von Auftriebsrohren können für Innenrohre mit

V) unterschiedlichen Durchmessern Auftriebsrohre gleicher Stärke verwandt werden, wobei lediglich die Anzahl der Auftriebsrohrlagen dem erforderlichen Auftrieb angepaßt wird. Je größer die Anzahl der Auftriebsrohrlagen ist, um so größer ist auch die erzielte

ho Festigkeit Die Auftriebsrohre stützen sich in Längsrichtung des Schwimmschlauches gegeneinander ab und bilden einen Trägerrahmen hoher Festigkeit, durch den die Auftriebsrohre am radialen Einknicken gehindert werden.

hi Das elastomere Material, das die Hohlräume zwischen den einzelnen Auftriebsrohren ausfüllt, kann ein leichtgewichtiges zellenförmiges Material sein, das zur Erhöhung der Auftriebskraft des gesamten

Schwimmschlauchs beiträgt

Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Schwimmschlauchs ermöglicht eine einfache Hersteilung, bei der Bündel von Auftriebsrohren einfach um das Innenrohr herumgewickelt werden können.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Ansicht eines Schwimmschlauches nach der Erfindung mit Auftriebsrohren, die in mehreren Lagen um ein mit einer Karkasse verstärktes Rohr herumgelegt sind, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2-2 der F ig. 1,

F i g. 3 zeigt eine Ansicht eines bogenförmig gelegten Schwimmschlauchs nach der Erfindung,

Fig.4 zeigt einen Längsschnitt des Schlauches entlang der Linie 4-4 der F i g. 3,

Fig.5 zeigt eine axiale Ansicht eines Stückes eines Auftriebsrohres nach der Erfindung,

Fig.6 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch eine alternative Ausführungsform eines Auftriebsrohrbündels, das über einem Rohr und einer Karkasse angeordnet ist, und

Fig.7 zeigt einen Teil-Längsschnitt durch ein Auftriebsrohrbündel bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den F i g. 1 bis 3 ist der erfindungsgemäße Schwimmschlauch generell mit 10 bezeichnet Er besteht aus einem Rohr 12, das mit einer Karkasse verstärkt ist sowie aus mehreren Lagen aus einem aus mehreren Auftriebrohren bestehenden Rohrsystem mit mehreren Rohrenden, das die Schwimmkammern 18 bildet, und aus einem Schlauchmantel 20.

Das Innenrohr und der Schlauchmantel sind von üblicher Konstruktion und bestehen aus elastomeren Materialien, wie natürlichen oder künstlichen Kautschuken oder Mischungen davon. Das Material des Innenrohres sollte mit dem Material, das durch den Schlauch hindurchtransportiert wird, kompatibel sein, Das Innenrohr 12 und/oder der Schlauchmantel 20 sind mit bekannten Karkassenverstärkungen verstärkt Eine derartige Karkassenverstärkung kann aus einem schraubenförmig gewickelten Draht, schraubenförmigem Cordgewebe, schräggeschnittenem Gewebe od. dgl. bestehen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck »Karkassenverstärkung« generell auf solche Konstruktionen, die den Schlauch verstärken und ihm eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Verwindungen, Längsdehnung und radiale Aufweitung oder Kontraktion verleihen.

Die Schwimmkammern 18 werden von den aufeinanderfolgenden Lagen der schraubenförmig gewickelten hohlen Auftriebsrohre 16 mit mehreren Enden gebildet Die Auftriebsrohre 16 sind mit hohem Steigungswinkel A zwischen etwa 60° und 85° um das Rohr 12 herumgewickelt Die Rohrwindungen benachbarter Rohrlagen haben einen axialen Abstand 5 voneinander, der so gewählt ist, daß die Rohre aufeinanderfolgender Lagen in die Zwischenräume, die von den anderen Rohren gebildet werden, hineinragen, wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht.

Die Festigkeit des aus den Auftriebsrohren 16 gebildeten Rohrsystems ist im wesentlichen zwei- bis viermal so hoch wie die Festigkeit des elastomeren Materials, aus dem das Innenrohr 12 oder der Schlauchmantel 20 bestehen. Das Rohrmaterial hat eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen radiales Zusammendrücken, einen hohen Widerstand gegen Zusammendrücken eines aus dem Rohrmaterial gebogenen Ringes und eine hohe Flexibilität Zu den geeigneten Rohrmaterialien gehören blockierte thermoplastische Polyester-■ Elastomere wie Hytrel von der Fa. duPont Nylon, Polyurethan od. dgl. Die Widerstandsfähigkeit gegen radiales Zusammenklappen des Auftriebrohrsysiems ist erforderlich, um zu verhindern, daß die Schwimmkammern beim Gebrauch des Schlauches einzeln kollabie-

i« ren. Die Widerstandsfähigkeit gegen Zusammendrükken eines Rohrreifens trägt zur radialen Versteifung des Schlauches für Hochdruck- oder Sauganwendungen bei. Die Flexibilität ist erforderlich, um die Auftriebsrohre während des Herstellungsprozesses schraubenförmig

π aufwickeln zu können und sicherzustellen, daß ein fertiggestellter Schlauch die für den bestimmungsgemäßen Gebrauch notwendige axiale Flexibilität hat

Der Durchmesser und die Wandstärke der Auftriebsrohre 16 beeinflussen ihren Widerstand gegen radiales

jo Zusammendrücken, ihr Leervolumen und ihren Widerstand gegen Zusammendrücken eines Schlauchreifens. Das Leervolumen ist wichtig für die von dem Rohrsystem bewirkte Schwimmfähigkeit Das Rohrmaterial, z. B. Hytrel, hat ein spezifisches Gewicht von 1,2.

.'■"> Durch Veränderung der Wandstärke der Auftriebsrohre und ihrer Durchmesser kann das effektive spezifische Gewicht des Auftriebsrohrsystems einschließlich der Lufträume auf 0,25 reduziert werden.
Das Rohrmaterial muß über große Temperaturberei-

jii ehe flexibel und arbeitsfähig bleiben. Beispielsweise muß die Temperaturfestigkeit eines thermoplastischen Rohrsystems höher sein als die Vulkanisationstemperatur des für das Innenrohr und den Schlauchmantel verwendeten Kautschuks.

Ji Die Anzahl der Lagen und der Durchmesser der Auftriebsrohre werden so gewählt, daß die gewünschte Schwimmfähigkeit für den gesamten Schlauch entsteht Es hat sich erwiesen, daß normalerweise zwischen vier und zehn Auftriebsrohrlagen für die Verwendung als

4Ii ölabsaugschläuche oder Oleniladeschläuche mit Karkassenverstärkung ausreichen, wie an einem späteren Ausführungsbeispiel noch erläutert wird. Jede Lage der Auftriebsrohre 16 bildet mindestens eine Schwimmkammer 18. Die Enden jeder Rohrlage können verschlossen

αί sein, wie es bei 22 in Fig.5 angedeutet ist Das Verschließen kann beispielsweise durch Einsetzen von Stopfen, Abknicken, Zuischmelzen od. dgl. erfolgen. Jede Lage der Auftriebsrohre kann ferner in bestimmten Abschnitten abgedrückt und zugeschweißt werden, wie

><> es bei 24 angedeutet ist, um die Anzahl der separat abgedichteten Kammern in jeder Lage des Auftriebrohrsystems zu erhöhen.

Die verschiedenen Lagen des Auftriebrohrsystems mit mehreren Enden bilden den größten Teil des

->^r) gesamten schwimmfähigen Schlauches. Ein anderer wesentlicher Teil der Schwimmkammer besteht bei einer bevorzugten Auslführungsform der Erfindung aus einem zellenförmigen oder aufgeschäumten Material 26, das zwischen den Rohrlagen und den einzelnen

ho Rohrwindungen liegt Wie insbesondere F i g. 2 erkennen läßt, füllt der größte Teil des Schaumes einen Raum mit im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt zwischen den Auftriebsrohren der einzelnen Rohrlager.. Das Schaumstoffmaterial 26 erstreckt sich in Form

hi mehrerer untereinander verbundener schraubenförmiger Elemente 28 über den gesamten Schlauch.

Der Schaumstoff ist vorzugsweise geschlossenzellig und hat ein spezifisches Gewicht im Bereich von etwa

0,2 bis 0,8. Das Schaumstoffmaterial bildet einen Teil der Schwimmkammer, der sich nicht leicht eindrücken läßt. Der Schaumstoff kann aus jedem beliebigen geeigneten Elastomermaterial bestehen, beispielsweise aus natürlichen oder synthetischen Kautschuken, Polyurethan, Polyvinylchlorid od. dgl. Eine wichtige Funktion des Schaumstoffs besteht darin, die Wahrscheinlichkeit des Vollaufens des Zwischenraumes zwischen benachbarten Rohrwindungen und Rohrlagen zu verringern, wenn in dem Schlauchmantel ein Leck auftreten sollte. Anstelle des Schaumstoffs kann auch ein festes Elastomer, wie z. B. ein Vollgummi, verwendet werden, wobei jedoch die Schwimmfähigkeit bzw. der Auftrieb des Schlauches entsprechend abnimmt.

Eine weitere wichtige Funktion der schraubenförmigen Schaumstoffelemente 28 zwischen den Rohrlagen besteht darin, jedes einzelne Auftriebsrohr 16 in Längsrichtung über seine Länge abzustützen, um seinen Widerstand gegen Zusammenfallen wesentlich zu vergrößern.

Das Zusammenwirken der Auftriebsrohre und des zellenförmigen Materials sollte besonders hervorgehoben werden. Durch die Einbettung der aufeinanderfolgenden Rohrlagen werden die Auftriebsrohre in Längsrichtung an verschiedenen Stellen über ihre Länge abgestützt, so daß die Schaurnstoffauskleidung dazu beiträgt, das Auftriebsrohrsystem am radialen Zusammenklappen zu hindern. Andererseits bilden die aufeinanderfolgenden Rohrlagen dreieckförmige Zwischenräume, die die schraubenförmigen Elemente 28 abschirmen und sicherstellen, daß das Auftriebsrohrsystem nicht kollabiert. Die einzigen Stellen, an denen Schaumstoff geringfügig zusammengedrückt werden könnte, befinden sich an den Ansätzen 30 eines jeden dreieckförmigen Hohlraumes. Dies ist jedoch nur ein kleiner Teil des gesamten dreieckförmigen Querschnittsbereiches. Für einen Schwimmschlauch mit durchschnittlichen Querschnittsabmessungen zum Fördern von öl kann das Schaumstoffmaterial, das sich zwischen den einzelnen Rohrlagen befindet, 20% oder mehr zur Schwimmfähigkeit der Schwimmkammer beitragen.

Die eingebetteten Auftriebsrohrlagen und die zellenförmige Schaumstoffmatrix ermöglichen eine sehr vorteilhafte Herstellung des Schwirnmschlauches. In dem Schaumsioffmaterial 28 können Bündel 32, 34 aus eingebetteten Rohren vormontiert werden, um eine oder mehrere geometrische Anordnungen zu erhalten, wie es insbesondere in F i g. 1 dargestellt ist. Die Rohrbündel 32, 34 sind schraubengangförmig um das mit einer Karkasse verstärkte Innenrohr gewickelt, so daß mit einer minimalen Anzahl von Arbeitsschritte mehrere Lagen des Auftriebrohrsystems aufgebrach werden können. Beispielsweise kann das Rohrbündel 3 schraubenförmig um das Innenrohr und die Karkass -, herumgewickelt werden, wonach anschließend da: Rohrbündel 34 aufgebracht wird, wie es in Fig. anhand eines Beispiels dargestellt ist. Mehrere Bünde und Rohrlagen können gleichzeitig über dem Innenroh angebracht werden, weil alle Rohrlagen in demselbei

in Wickelsinn und mit im wesentlichen demselbei Steigungswinkel A gewickelt werden. Die F i g. 6 und zeigen Kombinationen von Rohrbündeln 36,38,40, di< schraubenförmig um ein Innenrohr mit Karkass« herumgewickelt sind.

ι ■-> Der oben beschriebene Schlauch kann als Schwimm schlauch für den Öltransport eingesetzt werden. De Schlauch 10 ist ähnlich aufgebaut wie der zuvo beschriebene Schlauch und enthält ein Innenrohr 1 eine Karkassenverstärkung 14, mehrere Lagen schrau

pn bengangförmig gewickelter Auftriebsrohre 16, di( vorzugsweise in eine zellenförmige Schaumstoffmatri 26 eingebettet sind, und einen Schlauchmantel 20, de wahlweise zur Verstärkung eine Karkasse enthalte! kann. An dem durch eine Karkasse verstärkte:

r, Innenrohr wird ein Kupplungsteil 44 angebracht, das eii Rohrstück mit radialen Rippen 46 aufweist Am End des Schwimmschlauches sind Spannbänder 48 in diesel eingearbeitet, die an Stellen, die den radialen Rippet gegenüberliegen, eine Einschnürung des Schlauche

tu bewirken. Die Spannbänder verhindern, daß de Schlauch axial über das Rohrstück der Kupplunj abgleitet. In der Nähe eines jeden Kupplungsstücke können zusätzliche Lagen aus Mehrfachrohren an geordnet sein, um die erforderliche Schwimmfähigkei

r, zu bewirken. Die zusätzlichen Rohrlagen könnei einzeln oder in Bündeln schraubenförmig gewickelt seil wie zuvor schon beschrieben wurde. Das zellenförmig Schaumstoffmaterial 26 wird zwischen den eingebette ten Rohrlagen angeordnet. Es kann in der Form eine

.tu kalandrierten, ein wärmeempfindliches Blähmittel ent haltenden Materials aufgebracht werden. Danach win der Schlauchmantel über der gesamten Baugrupp angebracht. Die Baugruppe wird dann unter Anwen dung der üblichen Standard-Vulkanisiertechniken ver

■r, netzt. Die zellenförmige Struktur bildet sich, wenn da Blähmittel in der kalandrierten Materialmasse erhitz wird. Dabei wird die Eigenständigkeit der Rohrbünde 32, 34 während der Vernetzung oder Vulkanisatioi generell aufgegeben. Das Aufschäumen des schäumba

vi ren Materials erfolgt erst nach dem vollständige mechanischen Zusammenbau des Schlauches.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schwimmschlauch mit einem mit einer Karkasse verstärkten Innenrohr, mehreren schraubenförmig um das Innenrohr herumgewickelten, Schwimmkammern bildenden Auftriebsrohren und mit einem die Auftriebsrohre umhüllenden Schlauchmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebsrohre (16) in mindestens zwei Lagen übereinander gewickelt sind, von denen jede mehrere getrennte Auftriebsrohre enthält, daß jeweils die Auftriebsrohre zweier benachbarter Lagen axial gegeneinander versetzt bzw. auf Lücke angeordnet sind und daß die Zwischenräume zwischen den Lagen und den einzelnen Windungen der Auftriebsrohre mit einer elastomeren Masse (26, 28, 30) ausgefüllt sind

2. Schwimmschlauch nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Masse (26, 28, 30) aus einem zellenförmigen Schaumstoff besteht

3. Schwimmschlauch nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der schraubenförmig gewickelten Auftriebsrohre (16) zwischen etwa 60 und 85° beträgt.

4. Schwimmschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebsrohre einer Lage in an sich bekannter Weise innen an verschiedenen Stellen abgedichtet sind, um mehrere voneinander unabhängig abgedichtete Schwimmkammern zu bilden.

5. Schwimmschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Rohrbündel (32, 34) vorgesehen sind, von denen jedes mehrere Lagen von Auftriebsrohren (16) in elastomere Masse eingebettet enthält.

6. Schwimmschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (S') der Flächen, in denen die Mittellinien der Auftriebsrohre zweier benachbarter Lagen verlaufen, kleiner ist als der Audendurchmesser der Auftriebsrohre.