DE2606314A1 - Unterwasser-schwenkvorrichtung - Google Patents

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. f L Weickman n, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke ,

Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XIIIPR

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Unterwasser-Schwenkvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterwasser-Schwenkvorrichtung zur Verbindung zweier Strukturen, derart, daß ein Schwenken in allen Richtungen möglich ist, mit mehreren Leitungen in jeder Struktur, die wechselseitig durch Leitungsteile miteinander verbunden sind.

Vorrichtungen der vorgenannten Art sind bekannt. Oft besitzen sie eine gewöhnliche Gelenkkupplungsstruktur oder ein hohles Kugelgelenk, durch das eine oder mehrere Leitungen verlaufen, oder wobei das hohle Kugelgelenk selbst als Leitungsteil wirkt. Sollen mehrere Leitungen durch die Schwenkvorrichtung verlaufen, so führt dies dann nicht zu speziellen Schwierigkeiten, wenn die Leitungen, wie beispielsweise Schläuche, flexibel sind, so daß sie auf einer bestimmten Strecke frei durchhängen können, um allen Bewegungen der Schwenkvorrichtung zu folgen. Für starrere Leitungen oder in Fällen, in denen es nicht möglich oder zweckmäßig ist, die Leitung auf einer be-

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stimmten Strecke frei durchhängen zu lassen, besteht die Möglichkeit, die Leitungen in der Schwenkvorrichtung konzentrisch ineinander anzuordnen. Es ist weiterhin auch eine Leitungsschwenkvorrichtung bekannt, welche um eine in Längsrichtung der Leitung in der Schwenlcvorrichtung verlaufende Achse schwenkbar ist; diese Ausgestaltung ist auch für mehrere in einem gemeinsamen Körper zusammenlaufende Leitungen möglich (siehe dazu beispielsweise die kanadische Patentschrift 750 722). Für ein Verschwenken in allen Richtungen kann eine derartige Schwenkvorrichtung mit' einer gleich ausgebildeten, in einem gewissen Abstand angeordneten weiteren Schwenkvorrichtung kombiniert werden, wobei die weitere Schwenkvorrichtung jedoch um eine zur Achse der ersten Schwenkvorrichtung senkrechte Achse schwenkbar ist. Jede Leitung besitzt dabei zwei derartige Schwenkvorrichtungen (siehe US-Patentschrift 2 648 201).

Derartige Vorrichtungen sind oft unzuverlässig und kompliziert, wobei sie darüber hinaus auch unter der Einwirkung von beispielsweise Seewasser leiden. Die Überprüfung derartiger Vorrichtungen in großen Wassertiefen gestaltet sich sehr schwierig. Schließlich sind solche Strukturen oft störanfällig und undicht, was im Fall von durchströmendem Öl unter allen Umständen verhindert werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, welche so zuverlässig und so einfach wie möglich ist und bei der die vorgenannten Probleme und Schwierigkeiten nicht auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Unterwasser-Schwenkvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand und senk-

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recht zueinander verlaufende Schwenkachsen vorgesehen sind, daß die Leitungen in der Zone der Schwenkachsen in der Ebene einer Schwenkachse und senkrecht zu der anderen Schwenkachse verlaufen, derart, daß sie nebeneinander liegen und senkrecht auf der einen Schwenkachse stehen, und daß die Leitungen jeweils als durchgehende strukturelle Einheiten durch beide Schwenkachsen verlaufen, wobei in jeder Leitung eine kurze geneigte Verbindung zwischen den Schwenkachsen vorgesehen ist.

Mit einer Schwenkvorrichtung der vorgenannten Art ist es möglich, eine größere Anzahl von Leitungen in der gleichen, durch die Schwenkachse verlaufenden Ebene vorzusehen, so daß diese Leitungen nur gebogen werden, ohne daß sie in Richtung-ihrer Mittellinien beim Schwenken gelenkt oder gekürzt werden. Damit wird ein Schwenken möglich, ohne daß beträchtliche Spannungen auftreten, wobei darüber hinaus auch kein frei durchhängender flexibler Teil erforderlich ist.

Die Leitungen sind in den Zonen der Schwenkachsen vorzugsweise als flexible gewellte Bälge ausgebildet.

Es ist klar, daß die beiden Schwenkachsen in einem solchen Abstand zueinander verlaufen sollen, daß die Leitungen zwischen diesen Achsen von ihrer Lage in einer Schwenkachse zu ihrer Lage in der Ebene der anderen Schwenkachse geführt werden können.

Bei der erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung wäre es zwar möglich, die Schwenkpunkte der Schwenkachsen irgendwohin zwischen die Leitungen zu legen. Bevorzugt ist jedoch das genaue Gegenteil, d.h. die Schwenkpunkte der Schwenkachsen in einem solchen Abstand voneinander anzuordnen, daß die

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Leitungen zwischen den Schwenkpunkten durch die Schwenkachsen verlaufen.

Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, einen Schwenkkörper in Form eines offenen Tetraeders mit einem Schwenkpunkt in jeder Ecke vorzusehen.

Auch bei Berücksichtigung von mechanischen Erfordernissen hinsichtlich kleiner Spannung und Kompression in den Leitungen kann es möglich sein, daß es aufgrund der Leitungsdurchmesser schwierig ist, die gewünschte Flexibilität für die Leitungen zu realisieren. In diesem Fall und weiterhin in solchen Fällen, in denen der Durchfluß von Gas oder Öl aus Sicherheitsgründen nicht voll unterbrochen wird, wenn Bälge oder andere bewegliche Teile einer Leitung brechen, ist es zweckmäßig, wenigstens eine Leitung in den beiden zu verbindenden Strukturen im Schwenkbereich oder in der Nähe des Schwenkbereiches in zwei parallele Leitungen aufzuspalten. Diese parallelen Leitungen können dann kleinere Durchmesser haben, wobei im Bedarfsfall Ventile vorgesehen werden können, um lediglich eine Leitung weiter zu benutzen, wenn die andere zerstört, geprüft oder ersetzt wird.

Die erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung eignet sich für einen Einbau zwischen einen Ankerblock oder ein Fundament auf einem Gewässerboden und einer Säule mit einem Schwimmer und einer Speicher- oder Auslaßeinrichtung für strömende Medien, die durch die Leitungen zu Stellen in der Nähe oder oberhalb des Wasserspiegels strömen. Dies ist beispielsweise für das Beladen und Entladen von Tonnenbojen im offenen Wasser, für Speichertanks in der Nähe des Wasserspiegels und für Abführleitungen, beispielsweise für Abfackeleinrichtungen von Abfallprodukten oberhalb

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des Wasserspiegels etwa bei neu erstellten 01- oder Gasanlagen zweckmäßig.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß es für Einzelleitungen, beispielsweise für Saugleitungen von Baggern bekannt ist, zwei wechselseitig aufeinander senkrecht stehende Schwenkachsen in der Leitung in einem wechselseitigen Abstand vorzusehen, wobei es auch bekannt ist, die Schwenkpunkte mit einem gemeinsamen Schwenkkörper zu verbinden. In einem solchen Fall ist jedoch lediglich eine Leitung vorhanden, welche zentral zwischen den Schwenkpunkten verläuft, so daß die dabei auftretenden Probleme und Zweckbestimmungen sich grundlegend von denen der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Gesichtspunkten unterscheiden. Die Schwenkpunkte können dabei mit einem starren Krümmungskörper verbunden sein, mit dem die Leitung an beiden Seiten über ein flexibles Schlauchstück verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des unteren, unter Wasser liegenden Teils einer Schwenkvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Aufsicht von vier durch die Schwenkvorrichtung nach Fig. 1 verlaufenden Leitungen ; und

Fig. 3 ein Schema von durch die Schwenkvorrichtung verlaufenden Leitungen.

Auf einer nicht dargestellten, auf Seeboden befindlichen Ankerplatte,, beispielsweise aus Beton, befindet sich ein Metallfundament 1, auf das Stützplatten 2 montiert sind.

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Diese Stützplatten besitzen an ihrem oberen Ende jeweils ein Loch 3, durch das eine imaginäre Schwenkachse 4 verläuft. Mit diesem Loch 3 ist ein entsprechender Schwenkansatz· eines Schwenkkörpers 5 verbunden, der an seinem oberen Ende zwei Schwenkansätze 6 besitzt, durch die eine ebenfalls horizontal ausgerichtete imaginäre Schwenkachse 7 verläuft. Diese Schwenkachse 7 verläuft senkrecht zur Schwenkachse 4. Die Ansätze 6 arbeiten mit entsprechenden Ansätzen einer Aufsatzstruktur 8 zusammen, welche im vorliegenden Fall durch einen Rohrrahmen mit drei Steigrohren 9, 10 und 11 an den Ecken eines gleichseitigen Dreieckes gebildet wird. Zwischen diesen Rohren liegen die anderen Rohre des Rohrrahmens. Die Rohre 9, 10 und 11 sind an ihrem unteren Ende mit einem Gegengewicht 12 versehen. Zwei dieser hohlen Steigrohre 9 und 10 dienen als Durchlaß für ein strömendes Medium, das dem Fundament 1 durch Rohre 13 zugeführt wird.

Die Aufsatzstruktur 8 kann mit einem Schwimmer an oder unter dem Wasserspiegel versehen sein, um die gesamte Struktur so weit als möglich in vertikaler Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufsatzstruktur im Bedarfsfall mit allen Arten von Einrichtungen im Bereich des Wasserspiegels verbunden werden. Beispielsweise kann im Bereich des Wasserspiegels eine Verbindung: mit einer großen Boje vorgenommen werden, an der Schiffe festmachen können, welche Öl oder Gas aus den Steigrohren 9 und 10 aufnehmen. Zusätzlich zu einer derartigen Boje oder an Stelle einer solchen Boje kann unterhalb oder nahe des Wasserspiegels ein Speichertank zur Aufnahme von Öl oder Gas vorgesehen werden; schließlich ist es auch möglich, eine Abfackeleinrichtung anzuschließen, mit der unerwünschte Produkte in der Atmosphäre abgefackelt werden können. Der letztgenannte Fall tritt bei-

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spielsweise bei Erstellung von neuen Gewinnungsanlagen für Öl oder Gas auf.

Gemäß dem Diagramm nach Fig. 3 ist jede Leitung 13 in zwei Leitungen 15, 16 bzw. 17, 18 aufgespalten. Zwischen den Leitungen 13 ist.eine Querverbindung 14 mit einem darin befindlichen Ventil vorhanden. In den Leitungen selbst ist ebenfalls vor der Auftrennsteile ein Ventil vorgesehen. Die Leitungen 15 bis 18 münden über ein Ventil 19 in ein flexibles Leitungsteil 20, das beispielsweise als flexibler Balg aus synthetischem Gummi mit ringförmigen oder spiralförmigen Stahlverstärkungen ausgebildet ist. Hinter diesem flexiblen Teil 20 mündet jede Leitung in ein gekrümmtes und geneigtes kurzes Leitungsstück 21, das zu einem weiteren Balg 22 führt, von dem die Leitungen 15 bis 18 zu einem weiteren Ventil 23 führen. Hinter diesem Ventil münden die Leitungen 15 und 16 bzw. 17 und 18 jeweils wieder in eine einzige Leitung ein. Die Leitungen 15 und 16 werden dabei zu einer Leitung 24 zusammengefaßt, welche über ein Ventil zur Steigleitung 9 der Aufsatzstruktur 8 führt, während die Leitungen 17 und 18 zu einer Leitung 25 zusammengefaßt sind, die zur Steigleitung 10 führt. Die Leitungen 24 und 25 können wechselseitig durch eine Querverbindung 26 mit einem Ventil verbunden sein.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die balgförmigen Leitungsteile 20 jeweils eine Leitung vertikal durch die Schwenkachse 4 führen, während die flexiblen Leitungsteile 22 die Achse der entsprechenden Leitung durch die Schwenkachse 7 oberhalb der Achse 4 führen. Die Leitungsteile 21 zwischen den Leituhgsteilen 20 und 22 verlaufen daher in einem geneigten und gekrümmten Weg zwischen den flexiblen Leitungsteilen. Auf diese Weise ist gewährlei-

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stet, daß alle vier Leitungen 15 bis 18 im Bereiph der Schwenkachsen gebogen werden können, aber nicht langer oder kurzer werden müssen, so daß sie fest und starr, beispielsweise in der Hauptsache aus Metall ausgebildet werden können. Was die Bälge anbetrifft, so kann für sie Gummi oder ein ähnliches Material bis zu einem wesentli- · chen Grad durch Metall verstärkt werden. Ersichtlich ist es im Prinzip auch möglich, für die Teile 20 und 22 Stahlbälge zu verwenden.

Fig. 2 zeigt, wie die Leitungsteile 20 in der Schwenkachse 4 und die Leitungsteile 22 in der Schwenkachse 7 angeordnet sind. Weiterhin ist aus dieser Figur ersichtlich, daß die Leitungsteile 21 Jeweils in einer senkrechten Ebene liegen, wobei diese Ebenen wechselseitig parallel zueinander verlaufen.

Der Schwenkkörper 5 besitzt gemäß Fig. 1 die Gestalt eines offenen Tetraeders.

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Claims (6)

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   Patentansprüche

   Unterwasser-Schwenkvorrichtung zur Verbindung zweier Strukturen, derart, daß ein Schwenken in allen Richtungen möglich ist, mit mehreren Leitungen in jeder Struktur, die wechselseitig durch Leitungsteile miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand und senkrecht zueinander verlaufende Schwenkachsen (4, 7) vorgesehen sind, daß die Leitungen (15, 16, 17, 18) in der Zone der Schwenkachsen "" (4, 7) in der Ebene einer Schwenkachse und senkrecht zu der anderen Schwenkachse verlaufen, derart, daß sie nebeneinander liegen und senkrecht auf der einen Schwenkachse stehen, und daß die Leitungen (15, 14» 17, 18) jeweils als durchgehende strukturelle Einheiten durch beide Schwenkachsen (4, 7) verlaufen, wobei in jeder Leitung eine kurze geneigte Verbindung (21) zwischen den Schwenkachsen (4, 7) vorhanden ist.
2. 2. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (15, 16, 17, 1B) in den Zonen der Schwerikachsen (4, 7) als flexible gewellte Bälge (20, 22) ausgebildet sind.
3. 3. Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schwenkpunkte (3, 6) der Schwenkachsen (4, 7) in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Leitungen (15, 16, 17, 18) zwischen den Schwenkpunkten (3, 6) durch die Schwenkachsen (4, 7) verlaufen.

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4. 4. Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Schwenkkörper (5) in Form eines offenen Tetraeders mit einem Schwenkpunkt in jeder Ecke.
5. 5. Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leitung

   . in den beiden zu verbindenden Strukturen im Schwenkbereich oder in der Nähe des Schwenkbereiches in zwei parallele Leitungen (15, 16 oder 17, 18) aufgespalten ist.
6. 6. Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Einbau zwischen einem Ankerblock oder einem Fundament (1) auf einem Gewässerboden und einer Aufsatζstruktur (8) mit einem Schwimmer und einer Speicher- oder Auslaßeinrichtung für

   • strömende Medien, die durch die Leitungen (15, 16, 17, 18) zu Stellen in der Nähe oder oberhalb des Wasserspiegels strömen.

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