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Schwimmfäige Schlauchleitung
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Die Erfindung betrifft cine schwimmfähige, zweiwandige, flexible Schlauchleitung
mit einem auftrieberzeugenden Zwischenraum zwischen den beiden Schlauchlagen.
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Derartige schwimmfähige Schlauchleitungen sind beispielsweise durch
die BT-PS Nr. 1 220 686 bekannt. Sie
bestehen aus zwei Gummi- oder
konststofrschläuchen, die zur Erzielung ausreichender @rstigheit mit Einlagen aus
Stahldraht oder Textilfasern versbärkt sind.
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Da solche Schlauchleitungen beim zetrieb sehr hohen Beanspruchungen
ausgesetzt sind, I?eispielsweise durcn stürmische See und hohen Wellengang, durch
Scheuern an der Schiffswand oder durch Einklenanen zwischen Schiff und Halteboje,
ist es außerdem bekannt, sie mit schraubengangförmig gewickelten Stahldränten zu
armieren, vergl. beispielsweise DT-OS Nr.2 130 418.
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Diese Verstärkungseinlagen erhöhen allerdings beträchtlich die iierstellungskosten
socler Schläuche, ohne ihre Oberfläche wirksam ZU schütsen, denn sie eriic't'en
praktisch nur deren Zug- und Druckfestigkeit. Auch wird durch diese Einlagen die
erwünschte Flexibilität der Schläuche beeinträchtigt und ihr Gewicht erhöht, so
daß es voluminöser Auftriebskörper bedarf, um sie am Schwimmen zu halten.
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Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
einen schwimmfähigen Schlauch zu entwickeln, der konstruktiv einfacher aufgebaut
und daher billiger herstellbar ist und der sich außerdem bei guter Flexibilität
durch besonders hohle Verschleißfestigkeit auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, da beide Schlauchlagen
jeweils aus metallischen Wickel-oder
Wellschläuchen bestehen, von
denen zumindest einer eine Axialkräfte aufnehmende Umflechtung aufweist und zwischen
beiden Schlauchlagen ein oder mehrere radiale lsbstandhaltser angeordnet sind.
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durch die Abkehr vor. den bisher in der Meeresteehnik üblichen Gammischläuchen
und die erfindungsgemäße Verwendung von flexiblen Metallschläuchen ergibt sich ein
besonders einfacher und damit kostengünstiger Aufbau und zugleich eine wesentlich
verbesserte Beständigkeit in mechanischer, thermischer und chemischer Hinsicht.
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Die erfindungsgemäße Schlauchleitung kann daher auch zum Transport
von verflüssigtem Erdgas und anderen Flüssiggasen eingesetzt werden, ohne daß bei
den llierbei auftretenden tiefen Temperaturen bis ca. -2000C die bisher übliche
Versprödung des (;ummiwerkstoffes zu befürchten wäre. Auch gegen Wasserverunreinigungen
wie schwimmende Öllachen u. dgl. sowie gegen UV-Strahlen und Ozonangriff ist der
erfindungsgemäße Schlauch praktisch resistent.
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rür die beiden Solilauchlagen sind verschiedene l.etallschlauchkonstruktionen
denkbar. Ai zweckmäßigsten ist der innere Metallschlauch als Ringwellschlauch ausgebildet
und weist die Umflechtung zur Aufnahme der Axialkräfte auf, während der äußere tie
tallschlauch als Wickelschlauch ausgebildet ist. Je nach Art des liickelschlauctles
kann dieser noch von einemwasserdichten Außenmantel umgeben sein, um das eindringen
von Seewasser zu verhindern.
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Da die erfindungsgemäße Schlauchleitung besonders zum Transport von
Flüssiggasen bei tiefen Temperaturen geeignet ist, empfiehlt es sich zur Vermeidung
von Kästeverlusten des Fördermediums, daß zumindest einer der beiden tetallsclila
uche eine thermische Isolationsschicht aufweist. Diese isolationsschicht kann auch
den Zwischenraum zwischen beiden Seltläuchen ausfüllen.
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Beim Betanken eines Gastankers verdampft ein Teil des Flüssiggases;
dieses muß zurückgeführt werden zur Verflüssigerstation. Statt einer separaten kückführleitung
ist es zweckmäßig, in den hingraurn zwischen den beiden Metallschläuchen eine oder
mehrere kückführleitungen vorzusehen, etwa in der Form, daß die 1tUckführleitungen
aus zablreichen koaxial verlaufenden, über den Umfang verteilten Wellschläuchen
bestehen und die Abstandhalter als von den Rückfbhrleitungen durchquerte Lochseheiben
ausgebildet sini. Die Abstandhalter dienen dabei sowohl zur Führung des Innenschlauches
wie auch der Rückführleitungen. Selbstverständlich kann aber auch der ganze Ringquerschnitt
fir die Gasrückführung genutzt werden.
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Damit die Abstandhalter keine thermische Brücke zwischen Innen- und
Außenrohr bilden, können sie entweder in Isoliermaterial eingekammert werden oder
man verwendet hierfür unmittelbar die Isolationsschicht im Zwischenraum zwischen
den beiden Eetallschläuchen.
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Besonders zweckmäßig ist hierbei die Verwendung von urzgehaltenen
Forrnstücken aus Isoliermaterial, insbesondere von Schaumstoffblöcken, etwa aus
Polyurethan-Schaum. Die i.unststoffblöcke können im einfachsten Fall würfelförmige
Gestalt aufweisen; günstiger ist es jedoch, ring- oder halbringförmige Formstücke
zu verwenden, die unmittelbar in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr
hineinpassen und für gleichbleibenden Abstand sorgen. Die Kunststoffblöcke halten
den Schlauch flexibel, auch wenn sie selbst nicht elastisch sind.
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Die lsolationswirkung läßt sich weiter erhöhen, indem man die Thermokonvektionsströmungen
zwischen benachbarten isolierkörpern erschwert. hierzu werden die l.unststoffblöcke
mäanderähnlich miteinander verfugt.
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Auch idut-Feder-Verbindungen oder ein gegenseitiges ifintergreifen
ähnlich wie bei Labyrinthdichtungen ist zweckmäßig. Zugleich stützen sich hierdurch
die Isolierkörper aneinander ab, so daß die aufgrund der hohen Temperaturunterschiede
stattfindenden Relativbewegungen zwischen Innen- und Außenrohr nicht zu einem Verkanten
und einer Beschädigung der isolierkörper führen können.
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Wird ein Teil des Ringquerschnittes zwischen Innen-und Außenrohr für
die Gasrückführung benutzt, so läßt sich der verbleibende Zwischenraum durch zwei
schraubengangförmig gewickelte Bänder aus Isoliermaterial ausfüllen, die an ihren
einander zugewandten Seiten Aussparungen für die querverlaufenden ückfhrleitungen
aufweisen.
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Außerdem ist es zweckmäßig, da die Isolation hygroskopische Stoffe
enthält, um die Luftfeuchtigkeit zu binden, die anderenfalls bei starker Temperaturerniedrigung
in Form von Eis ausfällt, I-'ältebnicken bildet und die Isolation beeinträchtigt.
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Soweit der Zwischenraum zwischen lnnen- und Außenrohr nicht zur Isolation
benötigt wird, kann er mit Wasser oder anderen Füllmedien geflutet werden, um den
Auftrieb gezielt zu beeinflussen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den zu flutenden
haum axial in mehrere Schotten zu unterteilen, die getrennt geflutet werden können.
Dadurch werden lokal urlterschiedlich grobe Auftriebskräfte erzeugt, beispielsweise
um die Anschlußflansche der Schläuche zum leichteren Auffinden und zur leichteren
Funktionskontrolle näher an der Wasseroberfläche zu halten als den Schlauch selbst.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sidh aus der
nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen;
dabei zeigt: Fig. 1 eine Schlauchleitung im Axialschnitt; Fig. 2 eine Schlauchleitung
mit Gasrückführung im Axialschnitt; Fig. 3 einen Abstandhalter für die Schlauchleitung
gemäß Fig. 2;
Fig. 4 einen aus aufzdwickelnden Rändern bestehenden
Abstandhalter für die Schlauchleitung gemäß lig. 2; ig. 5 die Verkapselung, der
Flanschverbindung bei einer Schlauchleitung gemäß den vorhergehenden Fi'.; Piig.
6 eine Schlauch-in-Schlauchkonstruktion ; kig. 7 eine aus kunststoffblöcken bestehende
Isolation; Fig. 8 eine Isolation aus in Axialrichtung zusammenverfügbaren kunststoffblöcken
; Fig. 9 eine Ausführungsvariante zu Fig. 8 und Fig. 10 eine Isolation aus in Querrictltung
ineinanderfügbaren Formkörpern.
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Fig. 11 eine schematische Darstellung für den schraubengangförmigen
Verlauf der RUckführleitung.
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Die mediumführende Innenleitung ist als Ringwellschlauch 1 mit einer
Umflechtung 2 dargestellt. An ihren beiden Enden sind Ringwellschlauch und Umflechtung
mit einem Rohrstutzen 3 bzw. 4 verbunden, der an seinem Ende jeweils einen Anschlußflansch
5 bzw. 6 trägt. Dieser Anschlußflansch kann selbstverständlich auch durch einen
Gewindeanschluß ersetzt werden. Durch Anordnung eines Bundes 7 besteht die iöglichkeit,
den Flansch 6 als Losflansch anzuordnen. Zwischen die Anschlußflansche benachbarter
Schliuche wird jeweils ein nicht dargestellter Dichtring eingelegt.
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Die Rohrstutzen 3 und 4 tragen jeweils zwischen den Anschlußflanschen
5 bzw. 6 einerseits und den Enden des Wellschiauches 1 und der Umfiechtung 2 andererseits
eine Ringscheibe 8 bzw. 9. An deren äußerem Umfang ist
jeweils
eine Ring 10 bzw. 11 befestigt, an dem der äußere Wickelschlauch 12 festgelegt ist.
Die Verbindung des Wickelschlauches 12 mit den beiden Ringen 10 und 11 kann durch
an sich bekannte @abnahmen erfolgen, beispielsweise durch Versd@ weißen, Verlöten,
Verschrauben od. dgl.
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In dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wickelsehlauch
12 noctl von einer Kunststoffummantelung 13 umgeben, um eine einwandfreie Abdichtung
gegen den Angriff for Seewasser sicherzustellen.
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Diese Kunststoffummantelung ist mittel Spannbändern 14 und 15 auf
den Ringen 10 bzw. 11 verspannt. Zur besseren Haftung weisen die Ringe 10 und 11
eine Außenkerbung auf. Stattdessen kann (ier r,unststoff-Latitelschlauch auch an
den Enden aufvulkanisiert sein.
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ber Lwiscfienraum zwischen den , @etallschläuchen 1 und 12 kann mehr
oder weniger mit Isolierstoffen ausgefüllt sein, je nachdem, wie groß die gewünschte
Auftriebskraft bzw. der Isoliereffekt sein soll. in Fig. 1 sind die Isolierstoffe
als teilringförmige Blöcke 16 und 17 aus einem kälteheständigen Blasto@er, wie beispielsweise
Iolyurethan oder ahnlichem ausgebildet. Da sie die beiden Metallschläuche gegeneinander
abstützen, erübrigen sich separate Abstandhalter.
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Über ein zeichnerisch nicht dargestelltes Ventil ist es auch möglich,
den Ringraum wischen den beiden Schläuchen teilweise zu fluten. Zweekmäßigerweise
sind die zu flutenden Schotten nicht mit Isolierstoff gefüllt oder der Isolierstoff
is wasserdicht versiegelt, damit die Schotten bei bedarf wieder total entwässert
werden können.
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Die Schlauchleitung in Fig. 2 ist vor allem für den Transport von
Flüssiggasen geeignet. Sie besteht aus einem inneren hellschlauch 18 bzw. 19, der
zu seiner Zugentlastung von einem Geflecht 20 bzw. 21 umgeben ist. Die inden des
inneren Wellschlauches und des Geflechtes sind jeweils gemeinsam rnit zylindrischen
Stutzen 22 bzw. 23 verschweißt. Der Stutzen 23 weist eine.
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Eindrehung 23a auf, mit der er gleitend auf einen zylindrischen Fortsatz
22a des Stutzens 22 aufgeschoben werden kann, bis sein endstündiger Flanschring
23b mit dem entsprechenden Flansehring 23a des Nachbarstutzens in Anlage kommt.
Zur Abdichtung dient erstens ein in einer Nut des zylindrischen Fortsatzes 22a untergebrachter,
in Axialrichtung wirkender 0-Ring 24 und zweitens ein in einer Ringnut des Flanschringes
23b untergebrachter 0-Ring 25, der in Radialrichtung wirkt.
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Die äußeren Wellschläuche 26 bzw. 27 sind an ihren Enden jeweils mit
zylindrischen Stutzen 28 bzw. 29 verbunden, die ihrerseits mit den Flanschringen
23a bzw. 23b verschweißt sind. Der Ringraum zwischen innerem und äußerem Wellschlauch
wird von zahlreichen achsparallelen Rückführleitungen 30 für den Rücktransport des
verdampften Flüssiggases durchquert. Die Rückführleitungen können zweckmäßigerweise
unmittelbar durch entspreebende Aussparungen des ansonsten den Ringraum ausfülienden
Jsoiationsmaterjals 31 gebildet sein. Es können nber auch separate Wellschläuche
kleiner Nennweite in die Isolation eingebettet werden. in beiden Fällen ist durch
axiale Bohrungen 32 für eine axiale Fassage durch die Anschlußflansche hindurch
zu sorgen.
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Gleiches gilt auch für gegebenenfalls in den Ringraum eingebaute Abstandhalter.
Ein solcher Abstandhalter ist in Fig. 3 als gelochte hingscheibe 33 dargestellt.
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Sie liegt mit ihrem inneren Umfang am Innenschlauch 18, mit ihrem
äußeren Umfang am Autienschlauch 26 an.
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Außerdem zeigt Pig. 2, daß zusützlich oder anstelle der inneren Isolation
31 auch außerhalb des äußeren Wellschlauches 26 bzw. 27 eine @selation 34 bzw. 35
vorgesehen werden kann. Die wird (lurcil eine @unststoffummantelung 36 bzw. 37 vor
dem beewasser geschützt.
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Das Ende des kunststoffschlauches ist jeweils dicht mit dem Stutzen
28 bzw. 29 verbunden.
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Fig. 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Isolation
31, nämlich in form zweier Bänder 31a und 31b. Zunächst wird das innere band 31a
schraubengangförmig auf den inneren Wellschlauch aufgewickelt.
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Seine Steigung wird so gewählt, daß die schräg zur Bandlängserstreckung
verlaufenden Ausnehmungen 30a an der Bandoberseite etwa parallel zur Wellschlauchachse
verlaufen. Der Abstand benachbarter Ausnehmungen 30a ist seinerseits auf den Durchmesser
des inneren Wellschlauches und die Steign, unter der das Band, aufzuwickeln ist,
derart abgestimmt, dal die Ausnehmungen der einzelnen Bandwickluntren axial mit
ein ander fluchten, so da durchgehende, gegenüber dem inneren Wellschlauch abgegrenzte
Ranäle entstehen. Ihre obere Abdeckung erfolgt durch schraubengangförmiges Aufwickeln
des zweiten Bandes 31b, das an seiner lnnenseite mit Ausnehmungen 30b versehen ist.
Die Lage dieser Ausnehmungen ist gleichermaßen auf den Wicklungsdurchmesser und
die Wicklungssteigung angepaßt, wie es zuvor beschrieben wurde, so da sie jeweils
über den Ausnehmungen 30a zu liegen kommen und geschlossene Rückführleitungen 30
entstehen.
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Dabei besteht auch die köglichkeit, in übereinanderliegende
Aussparungen
30a und 30b separate Rückführleitung einzulegen.
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hei den Ausführungsfornen gemä@ rig. 1 und 2 bildet die Flanschverbindung
jeweils eine Rältebrücke zum umgebende Wasser und kann bei Dieftemperaturen vereisen.
Je nach den geforderten Temperaturbedingungen kann es daher zweckmäßig sein, auch
die Flansche zu isolieren, insbesondere durch Einschäumen, wie dies in Fig. 5 dargestellt
ist.
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rig. 6 zeigt eine Schlauch-in-Sehlauchkonstruktion, die aus zwei selbständigen,
koaxialen Schlauchleitungen besteht, nämlich einem inneren Wellschlauch 38 mit Umflechtung
39 und einem c.iut£eren Wellschlauch 40 mit llmflechtung 41. Die Enden des Wellschlauches
und der zugehörigen Umflechtung sind jeweils mit Rohrstutzen 42 bzw. 43 verbunden.
Der Mrschluß benachbarter Rohrstutzen erfolgt beispielsweise durch Schraubflansche
41 oder durch Rlemmflansche 45. Letzte weisen kegelförmie Dichtfiächen 45a bzw.
45b auf, die durch eine diese übergreifende, in Umfangsrichtung anzuziehende Spannschelle
46 zusammengedrückt werden. Da die Spannschrauben 46a und 46b seitlich neben der
Spannschelle angeordent sein können, wird in radialer Richtung wenig platz beansprucht
und der für die Isolation zur Verfügung stehende Hingquerschnitt nur wenig verringert.
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Die Isolation 47 besteht zweckmäßigerweise aus Formteilen aus kältebeständigem
kunststoff und stützt zugleich Innen- und Außenschlauch gegeneinander ab, so daß
auf weitere Abstandhalter verzichtet werden kann.
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Wird die isolation hingegen nach außen verlegt, um etwa
den
Ringraum mit Gasrückführleitungen ausfüllen zu können, so müssen Abstundhalter verwendet
werden. Die Durchmessererweiterung des äußeren Rohrstutzens 43 kann in diesem Fa31
1 unterbleiben.
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Ist der Druck im Ringraum gleich dem im Innenschlauch, so kann die
Umflechtung des innenschlauches entfallen, da er keinen /ugbeanspruchun;en mehr
ausgesetzt ist.
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besonders zweckmäßige Ausbildungen für die Kunststoffblöcke zur isolierung
sind in den Fig. , 'j bis 10 dargestellt. Wig. 7 zeigt die unterteilung in kurz
¢ehaltene Formstücke 48, die zwischen @nnenschlauch 1 und Aut3enschlauch 12 angeordnet
sind. Durch ihre Interteilung halten sie den Schlauch flexibel, auch wenn sie selbst
unelastisch sind.
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Besonders günstige Isolationswerie erhält man, wenn die aneinandergrenzenden
Formstücke local ineinanergefügt werden. Dadurch wird eine @uftzirkulation im isolierraum
fast unmöglich gettucht. ; hierzu weisen die Formstücke 49 in Fig. 8 axial vorstchende
Nasen 49a auf, die in entsprechende Auchehmungen 49b des $Rachbarteiles hineingesteckt
werden. Ls entstent dabei praktisch eine Nut-Feder-Verbindung.
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Bei den Formstücken 50 in Fig. Y sind hakenartige Vorsprünge 50a und
50b vorgesehen. Diese Vorsprünge stehen beidseits axial vor, sind jedoch spiegelbildlich
zueinander versetzt, so daß benachbarte Blöcke unmittelbar miteinander verhakt werden
können. Dabei liegt es im Railmen der Erfindung, auch kompliziertere Labyrinthdichtungen
zwischen den Blöcken vorzusehen, um jede Luftzirkulation auszuschließen. Außerdem
liegt
es im Rahmen der Erfindung, üoispieisweise keine separaten
Blöcke 4, 49 und 50 vorzusehen, sondern ein dementsprechend profiliertes Band schraubengangförmig
aufzuwickeln.
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hie Fig. 10 zeigt, können die einzelnen Blöcke auch aus Ilaibschalen
51 und 52 bestehen und an ihrer axialen Fuge durch eine Eut-Feder-Verbindung miteinander
verrastet sein. Eine solche Verrastung in den axial verlaufen Fugen ist selbstverständlich
auch bei den anderen Formstücken möglich. Schließlich können diese Formstücke allesamt
auch mit Ausnehmungen zur Bildung von Rückführleitungen versehen sein, etwa entsprechend
der Anoprdnung in Fig. 2.
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Der Vortei l der beschriebenen runststoffblöcke besteht vor allem
darin, daβ sie gute Abstütz- und isolationseigenschaften haben und darüber
hinaus die thermischen Auagleichsbenegungen des Innen- und des Außenschlauches nicht
behindern. Diesen Ausgleichsbewegungen kommt vor alle: bei der Tieftemperaturanwendung
erhebliche Fedeutung zu, da hierbei Temperaturunterschiede von etwa 200 auftreten.
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Eine besonders vorteilhafte Weitergestaltung der Erfindung ist in
Fig. 11 dargestelit. Diese , eigt in schematischer Darstellung die schraubengangförmige
Anordnung einer Fiickführleitung 53 im Zwischenraum zwischen einem inneren Ietallsehlauch
54 und einem äußeren Metallschlauch 55. Die Rückführleitung erfährt dabei auf ihrem
Weg vorn einen Anschlußflansch 56 zum anderen Anschlußflansch 57 eine Verdrehung
von 1800.
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Hierdurch ergibt sici der Vorteil, daß Krümmungen der Schlauchleitung
kaum noch zu Verformungen der Rückführleitung führen. Würde sie hingegen in Achsrichtung
verlaufen,
so wäre sie, abgesehen vom Sonderfall der neutralen Biegeebene, erheblicher Zug-
oder Druckbeanspruchung ausgesetzt. Diese Beanspruchungen werden durch den schraubengangförmigen
Verlauf der Sstickfuihrleitung gerade kompensiert, indem sich Aie i)ruckbeanspruchung
an der Innenseite der Erümmung mit der Zugbeanspruchung an der Außenseite der Krümmung
ausgleicht.
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Dieser Ausgleich ist selbstverständlich auch dann möglich, wenn die
Rückfühleitung eine Verdrehung um ein ganzzahliges Vielfaches von 180° erfährt.
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Damit sich dieser Ausgleich in der Praxis tatsächlich einstellen kann,
muß die Rückführfeitung verschiebbar im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenschlauch
angeordnet sein. Die axiale Festlegung ist dann durch ihre Befestigung an deri Anschlußflanschen
gegeben,
L e e res i t e