DE2554433C3 - 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 v, 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, ή 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 wi 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 Häifte Vermindert wird. M

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 eLne ausgezeichnete Schwimmfähigkeit besitzt Außerdem soll der Schwimmschlauch relath einfach 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 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.

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 Vollaufens 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 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

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 können. Die Elastomerfüllung dient Jäher nicht als Abstandhalter zwischen den Auftriebsrohren, sondern als Füllmaterial der zwischen den Auftriebsrohren gebildeten Zwischenräume.

Ein Schwimmschlauch mit großem Innenrohrdurchmesser 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 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 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 Festigkeit Die Auftriebsrohre stützen sich in Längsrichtung des Schwimmsehläuches gegeneinander ab und bilden einen Trägerrahmen hoher Festigkeit, durch den die Auftriebsrohre am radialen Einknicken gehindert werden.

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 Herstellung, 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

Fig. 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,

F i g. 5 zeigt eine axiale Ansicht eines Stückes eines Auftriebsrohres nach der Erfindung,

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

F i g. 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 hhdurchtransportiert 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 dei vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck »Karkassenverstärkung« generell auf solche Konstruktionen, die den Schlauch verstärken und ihm eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Verwi;:dungen, Längsdehnung und radiale Aufweitung oder Kontraktion verleihen.

Die Schvvimmkammern 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 bestoSien. 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 Rohmaterialien gehören blockierte thermoplastische Polyester-Elastomere wie Hytrel von der Fa. duPont Nylon, Polyurethan od. dgl. Die Widerstandsfähigkeit gegen radiales Zusammenklappen des Auftriebrohrsystems 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 >i> Zusammendrücken, ihr Leervolumf= 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 -»on 1,2.

J5 Durch Veränderung der Wandstärke der Auftriebsrohre uno ihrer Durchmesser kann das effektive spezifische Gewicht des Auftriebsrohrsystems einschließlich der Lufträume auf 0,25 reduziert werden.
Das Rohrmaterial muß über groBe Temperaturberei-

)o 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.

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

4(i Ölabsaugschläuche oder ölentladeschläuche mit Kartassenverstärkung 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

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

W 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

i^r> gesamten schwimmfähigen Schlauches. Ein anderer wesentlicher Teil der Schwimmkammer besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem zellenförmigen oder aufgeschäumten Material 2fi, das zwischen c';n Rohrlagen und den einzelnen

ho Rohrwindnngen liegt. Wie insbesondere F i g. 2 erkennen läßt, füllt der größte Teil des Schaumes einen Raum mit im wesentlichen dreieckförmigeti Querschnitt zwischen den Auftriebsrohren der einzelnen Rohrlagen. Das Schaumstoffmaterial 26 ersi.eckt sich in Form

b5 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 Schaumstoff material 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 Schlaüchmantel 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 Schaumstoffauskleidung 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 Schwimmschlauches. In dem Schaumstoffmaterial 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 Arbeitsschritten mehrere Lagen des Auftriebrohrsystems aufgebracht werden können. Beispielsweise kann das Rohrbündel 32 schraubenförmig um das Innenrohr und die Karkasse

', herumgewickelt werden, wonach anschließend das Rohrbündel 34 aufgebracht wird, wie es in Fig. 1 anhand eines Beispiels dargestellt ist. Mehrere Bündel und Rohrlagen können gleichzeitig über dem Innenrohr angebracht werden, weil alle Rohrlagen in demselben

κι Wickelsinn und mit im wesentlichen demselben Steigungswinkel A gewickelt werden. Die Fi g. 6 und 7 zeigen Kombinationen von Rohrbündeln 36, 38, 40, die schraubenförmig um ein Innenrohr mit Karkasse herumgewickelt sind.

r, Der oben beschriebene Schlauch kann als Schwimmschlauch für den Öltransport eingesetzt werden. Der Schlauch 10 ist ähnlich aufgebaut wie der zuvor beschriebene Schlauch und enthält ein Innenrohr 12, eine Karkassenverstärkung 14, mehrere Lagen schraubengangförmig gewickelter Auftriebsrohre 16, die vorzugsweise in eine zellenförmige Schaumstoffmatrix 26 eingebettet sind, und einen Schlauchmantel 20, der wahlweise zur Verstärkung eine Karkasse enthalten kann. An dem durch eine Karkasse verstärkten innenrohr wird ein Kupplungsteil 44 angebracht, das ein Rohrstück mit radialen Rippen 46 aufweist. Am Ende des Schwimmschlauches sind Spannbänder 48 in diesen eingearbeitet, die an Stellen, die den radialen Rippen gegenüberliegen, eine Einschnürung des Schlauches

jo bewirken. Die Spannbänder verhindern, daß der Schlauch axial über das Rohrstück der Kupplung abgleitet. In der Nähe eines jeden Kupplungsstückes können zusätzliche Lagen aus Mehrfachrohren angeordnet sein, um die erforderliche Schwimmfähigkeit

ji zu bewirken. Die zusätzlichen Rohrlagen können einzeln oder in Bündeln schraubenförmig gewickelt sein, wie zuvor schon beschrieben wurde. Das zellenförmige Schaumstoffmaterial 26 wird zwischen den eingebetteten Rohrlagen angeordnet Es kann in der Form eines kalandrierten, ein wärmeempfindliches Blähmittel enthaltenden Materials aufgebracht werden. Danach wird der Schlauchmantel über der gesamten Baugruppe angebracht Die Baugruppe wird dann unter Anwendung der üblichen Standard-Vulkanisiertechniken vernetzt Die zellenförmige Struktur bildet sich, wenn das Blähmittel in der kalandrierten Materialmasse erhitzt wird. Dabei wird die Eigenständigkeit der Rohrbündel 32, 34 während der Vernetzung oder Vulkanisation generell aufgegeben. Das Aufschäumen des schäumbaren Materials erfolgt erst nach dem vollständigen 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, Schwimm- ί kammern 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 in 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 Auftriebs- π rohre mit einer elastomeren Masse (26, 28, 30) ausgefüllt sind.

2. Schwimmschlauch nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Masse (26, 28, 30) aus einem zellenförmigen Schaumstoff besteht. >n

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. in

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

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 Außendurchmesser der 4» Auftriebsrohre.