DE2754960A1 - Vorrichtung zum ueberfuehren von fluessigkeiten - Google Patents

Description

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

D/Cz
FMC Corporation, 200 East Randolph Drive, Chicago, Illinois, USA

Vorrichtung zum Überführen von Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum überführen von Flüssigkeiten zwischen zwei Tanklagern, insbesondere zum Be- und Entladen von Tankschiffen.

Derartige Vorrichtungen zum überführen von Flüssigkeiten zwischen einem Schwimmtank, einer Barge oder einem Tankschiff sind bekannt. Einige dieser Vorrichtungen bestehen aus großen Gelenkrohren, sogenannten Ladearmen, die zwei oder mehrere Abschnitte aufweisen, die mit einem Steigrohr und untereinander durch Drehgelenke verbunden sind, so daß der Ladearm den Bewegungen des Tanklagers, der Boie, der Barge oder dem Tankschiff folgen kann, während die Flüssigkeit überführt wird. Vorrichtungen dieser Art sind z.B. in den US-Patentschriften 2 980 150, 3 382 893, 3 581 769 und 3 889 728 beschrieben.

Es ist allgemein bekannt, Gegengewichte mit derartigen Ladearmen zu verbinden, um das Gewicht der Ladearme bei der Schwenkung um eine horizontale Achse auszugleichen, so daß die Ladearme leichter gehandhabt werden können. Es besteht jedoch eine wesentliche Differenz zwischen der auf den Ladearm ausgeübten Drehkraft, wenn der Ladearm in der ausgefahrenen Stellung ist und wenn die einzelnen Abschnitte des Ladearmes gefaltet bzw. eingefahren sind. Aus diesem Grunde muß die Ausgleichskraft für das

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Gewicht des Ladearmes bzw. Gelenkrohres in Abhängigkeit der verschiedenen Positionen des Ladearmes geändert werden.

Um einen Gewichtsausgleich für alle Lagen des Gelenkrohres herzustellen, wird das Gewicht des Gegengewichtes üblicherweise dadurch geändert, daß dem Gegengewicht, das einen entsprechenden Behälter aufweist, Wasser zugeführt oder von diesem abgezogen wird. Da das spezifische Gewicht von Wasser oder einer ähnlichen Flüssigkeit relativ niedrig ist, wird für eine derartige Vorrichtung ein sehr großer Behälter auf dem Gegengewicht und ein entsprechendes Pumpensystem zum Transportieren des Wassers bzw. der Flüssigkeit benötigt. Bei anderen Vorrichtungen zum Gewichtsausgleich werden bewegbare Gegengewichte verwendet, so daß Hydraulikzylinder für die Positionsverstellung des Ladearmes verwendet werden können und somit die schwenkbar miteinander verbundenen Rohrabschnitte im wesentlichen selbststützend gehalten sind und nur eine geringfügige Verspannung bzw. Versteifung benötigen. Eine Schwierigkeit bei dieser Art von Gelenkrohren besteht darin, daß die Ausgleichskraft nicht konstant ist und somit auch nicht die optimale Ausgleichskraft ausgeübt werden kann, da die Rohrabschnitte nicht nur verschiedene Positionen einnehmen, sondern noch zusätzlich vollständig oder teilweise gefüllt bzw. leer sein können.

Eine weitere Schwierigkeit bei den bekannten Vorrichtungen zum Ausgleich des Gewichts von Ladearmen besteht darin, daß die Gegengewichte in einer beträchtlichen Höhe über den Deck des Tankschiffes oder einem Dock, auf dem der Ladearm befestigt ist, gehalten sind. Hierdurch liegt audi das Schwerpunktzentrum relativ hoch, so daß auf ein Steigrohr, das die Rohrabschnitte des Gelenkrohres und das Gegengewicht abstützt, eine starke Belastung ausgeübt wird. Derartige Gegengewichte stellen auch ein Sicherheitsrisiko für Bedienungspersonen dar, die in deren Nähe arbeiten, da derartige Gegengewichte mehrere tausend Pfund wiegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der

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eingangs genannten Art anzugeben, bei der die Gegengewichte möglichst niedrig über dem Deck bzw. dem Dock gehalten sind,

sich
und bei der/die Ausqleichskraft in Abhängigkeit der Position der einzelnen Rohrarme ändert, um die Vorrichtung ständig ausbalanciert zu halten; außerdem soll eine Vorrichtung ohne Verwendung von Gegengewichten angegeben werden.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im ersten Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum überführen von Flüssigkeiten in einem Gelenkrohr, die besonders zur Verwendung an Bord eines Seeschiffes geeignet ist, wobei das Gelenkrohr einen inneren Rohrarm aufweist, der an einem Steigrohr befestigt und um eine horizontale Achse schwenkbar ist. Am Ende des inneren Rohrarmes ist ein äußerer Rohrarm um eine zweite horizontale Achse schwenkbar befestigt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist eine Antriebsvorrichtung mit einem Kabelzug auf, die über geeignete Führungselemente zwischen dem Steigrohr und der Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Rohrarm angeordnet ist, um die Stellung des äußeren Rohrarmes in Abhängigkeit von der des inneren Rohrarmes zu verändern, und zwar unabhängig von der Bewegung des inneren Rohrarmes. Ein weiterer Antriebsmechanismus, der das Steigrohr und den inneren Rohrarm miteinander verbindet, hat die Funktion , die Position des inneren Rohrarmes zu verstellen, indem er diesen um die erste horizontale Achse verschwenkt. Die Erfindung weist ferner eine Gewichtsausgleichsvorrichtung auf, die auf den inneren und den äußeren Rohrarm jeweils eine Kraft ausübt, die exzentrisch in Bezug zu der ersten horizontalen Achse und in einer radialen Entfernung von dieser Achse angreift, die in Abhängigkeit des durch die beiden Rohrarme ausgeübten Drehmomentes um die erste Achse verändert wird, wenn diese Rohrarme verstellt werden.

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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in der anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert sind. In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum überführen von Flüssigkeiten gemäß der Erfindung mit einem Gelenkrohr, das sich in der ausgefahrenen Position befindet;

Figur 2 eine Aufsicht auf einen Teil der in Figur 1 geze±£en Vorrichtung in Richtung der Pfeile 2-2;

Figur 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Figur 1, wobei das Gelenkrohr in der eingefahrenen Position ist;

Figur 4 eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2, wobei zur Verdeutlichung gewisse Teile weggebrochen sind;

Figur 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in der Figur 4;

Figur 6 eine Aufsicht auf einen Teil der Vorrichtung gemäß der Figur 1 in Richtung der Pfeile 6-6;

Figur 7 eine Rückansicht der Vorrichtung in Richtung der Pfeile 7-7 der Figur 3;

Figuren 8 und 9 eine schematische Ansicht einer Gewichtsausgleichsvorrichtung in unterschiedlichen Positionen;

Figur 10 eine Seitenansicht eines Teiles einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in !einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei der das Gelenkrohr in der eingefahrenen Position gezeigt ist

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Figur 11 eine Teilansicht von vorne auf die Vorrichtung gemäß der Figur 10 in Richtung der Pfeile 11-11.

Das in den Figuren 1 bis 9 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum überführen von Flüssigkeiten weist ein mit A bezeichnetes Gelenkrohr mit zwei aneinander anschließenden Rohrarmen B und C auf, wobei diese Rohrarme an ihren aneinanderliegenden Enden um eine horizontale Achse Z schwenkbar gelagert sind. Das innere Ende des inneren Rohrarmes B ist schwenkbar mit einem Steigrohr E um horizontale Achsen V und Y gelagert. Ein Traggestell 10 aus einem oder mehreren starren Rahmenteilen 12 und 14, die ihrerseits durch eine oder mehrere horizontale Streben 16 verbunden sind, ist auf einem Dock oder einem Deck D eines Tankschiffes befestigt und stützt das Steigrohr E und damit auch die Rohrarme B und C ab. Das Steigrohr E ist mit einer weiteren Leitung F verbunden, die zu einem hier nicht dargestellten Flüssigkeitstank führt_fi um aus diesem zum Beladen oder Entladen in das Gelenkrohr Flüssigkeit zu pumpen oder über dieses abzuziehen. Wenn das Gelenkrohr A nicht zum Be- oder Entladen verwendet wird, wird es in die in der Figur 3 gezeigte Position eingefahren, in der der Rohrarm C über dem Rohrarm B liegt. Zum überführen von Flüssigkeit über das Gelenkrohr wird dieses aus der eingefahrenen Position in die in Figur 1 dargestellte Position ausgefahren und anschließend mit einem Tank eines Tank- bzw. anderen Schiffes C über einen Krümmeranschluß G verbunden. Selbstverständlich ist auch eine Situation denkbar, bei der das Gelenkrohr A auf dem Tankschiff T und der Anschluß G auf dem Dock bzw. Deck D gelagert ist.

Die Vorrichtung weist ferner einen T-förmigen Träger 18 an dem Traggestell 10 auf, der um die vertikale Achse V schwenkbar ist. Der Träger 18 besteht aus einem senkrechten Ständer 19 und einem mit dessen oberen Ende verbundenen Querträger 20 sowie einer Bodenplatte 22 an dem unteren Ende des Ständers 19; vergleiche

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Figur 4. Die Bodenplatte 22 ist durch ein Axialdrucklager 24 abgestützt, das seinerseits auf einer Fußplatte 26 auf dem Deck D befestigt ist. Die Bodenplatte 22 und der Ständer 19 sind durch zwei vertikale Platten 27 und 27A (siehe Figur 7) miteinander verbunden. Das Steigrohr E läuft durch den Querträger 20 und ist mit diesem fest verbunden; das Steigrohr wird durch ein Stützlager 28 ständig in einer durch die Achse V bestimmten senkrechten Lage über dem Axialdrucklager 24 gehalten. Das Stützlager 28 ist seinerseits mit dem Traggestell 10 verbunden. Die Lager 24 und 28 halten demnach das Steigrohr E und den T-förmigen Träger 18 in alirechter Stellung, so daß diese beiden Teile gemeinsam um die Achse V geschwenkt werden können.

Um den T-förmigen Träger und das Steigrohr E um die vertikale Achse V verdrehen zu können, ist das Steigrohr E an seinem unteren Ende mit einem Drehgelenk 30 (siehe Figuren 1 und 3) verbunden, über das eine flüssigkeitsdichte und schwenkbare Verbindung zwischen dem Steigrohr E und der Leitung F hergestellt wird.

Zum Verschwenken des Trägers 18 um die vertikale Achse V ist ein horizontal angeordneter doppelt wirkender Hydraulikzylinder 32 vorgesehen, der mit dem Träger durch zwei Drehbolzen 34a und 34b verbunden ist; vergleiche Figur 4. Der untere Drehbolzen 34b ist mit der Bodenplatte 22 verbunden, während der obere Drehbolzen 34a an einem Arm 36 angreift, der seinerseits fest mit dem Ständer 19 und einer weiteren vertikalen Strebe 37 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 32 weist eine Zylinderstange 39 auf, die über eine Gelenkbolzenanordnung 40 mit einer Strebe 42 verbunden ist, die ihrerseits auf der Fußplatte 26 befestigt ist. über hier nicht dargestellte Hydraulikleitungen kann der Hydraulikzylinder 32 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden, wodurch die Zylinderstange 39 aus dem Zylinder ausgefahren oder in diesen eingefahren wird, so daß der Träger 18 mit dem Steig-

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rohr E um die Achse V im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn gedreht werden kann.

Mit dem oberen Ende des Steigrohres E ist ein 90°-Krümmer 44 (Figur 5) verschweißt, bzw. verbolzt oder in anderer Weise befestigt, dessen horizontaler Arm 46 mit einem Arm 48 eines weiteren 90°-Krümmers 49 verbunden ist, der den Anschluß zu dem inneren Rohrarm B des Gelenkrohres A herstellt. Die zwei Krümmer 44 und 49 sind über ein Drehgelenk 51 (Figur 5) verbunden, über das eine Verbindung zwischen dem Steigrohr E und dem inneren Rohrarm B hergestellt wird und mit dem gleichzeitig eine Verschwenkung des Rohrarmes B um die horizontale Achse Y ermöglicht wird. Der innere Rohrarm B weist ein starres Langrohr 53 auf, das mit einem Arm 55 des Krümmers 49 verbunden ist. Das Rohr 53 des Rohrarmes B ist an seinem äußeren Ende mit einem Krümmer 57 (Figuren 1 und 6) so verbunden, daß der äußere Krümmerarm 59 des Krümmers 57 parallel zu dem Arm 48 des Krümmers 49 liegt.

Der äußere Rohrarm C des Gelenkrohres A weist ein starres Langrohr 60 (Figuren 1, 3, 6 und 7) auf, an dessen inneren Ende ein 90°-Krümmer 61 und an dessen äußeren Ende ein weiterer 90"-Krümmer 62 befestigt ist. Der Krümmer 61 ist mit dem Arm des Krümmers 47 über ein Drehgelenk 63 verbunden, das eine Flüssigkeitspassage zwischen den Rohrarmen B und C herstellt und gleichzeitig die Schwenkung des Rohrarmes C um die horizontale Achse Z gewährleistet.

Der Rohrarm C trägt an seinem äußeren Ende ein Dreifachdrehgelenk 66 (Figuren 1, 3 und 7), das aus drei Drehgelenken 67, 68 bzw. 69 und vier 90°-Krümmern 70, 71, 72 bzw. 73 zusammengesetzt ist. Wie am besten aus Figur 7 hervorgeht, verbindet das Drehgelenk 67 die Krümmer 62 und 70 und das Drehgelenk 68 die Krümmer 70 und 71; wie in den Figuren 1 und 3 deutlich dargestellt, sind die Krümmer 71, 72 und 73 jeweils an ihren Enden miteinander verschweißt oder anderweitig fest verbunden. Das

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Drehgelenk 69 ist am äußeren Arm des Krümmers 73 befestigt und wird zur Verbindung des Gelenkrohres A mit dem Anschluß G über einen Flansch 75 mit diesem Anschluß G verbunden. Die Drehgelenke 67, 68 und 69 erlauben eine Schwenkung des Dreifachdrehgelenkes 66 um drei zueinander senkrechte Achsen J, K und L, so daß die Kupplung 74 immer an den Flansch 75 geführt und mit diesem verbunden werden kann, wodurch audi das äußere Ende des Gelenkrohres mit dem Anschluß G in Verbindung steht. Durch das Dreifachdrehgelenk 66 kann auch das Gelenkrohr A den Relativbewegungen zwischen dem Tankschiff T und dem Deck D folgen, so daß eine überführung von Flüssigkeit zwischen diesen beiden Schiffen auf See ohne Schwierigkeiten möglich ist.

Am oberen Ende des Steigrohres E sind am Gelenkrohr A zwei senkrechte Platten 76 und 76a (Figuren 1 bis 5) mit Abstand voneinander vorgesehen, die um die horizontale Achse Y verschwenkbar sind. Mit diesen Platten sind Ringlager 78 bzw. 78a (Figur 5) verschweißt oder anderweitig befestigt, die in koaxialen inneren Gegenlagern 80 bzw. 80a gelagert sind, die ihrerseits mit dem Krümmer 44 am oberen Ende des Steigrohres E befestigt sind; die Lagerachse fällt hierbei mit der Achse Y zusammen. Die Platten 76 und 76a erstrecken sich in Richtung der Verbindung der Rohrarme B und C und sind miteinander in der Nähe ihrer vorderen Enden über eine Schelle 77 auf dem inneren Rohrarm B verbunden, so daß dieser Rohrarm hier gehalten wird. Durch die Unterstützung dieses Rohraumes kann auch der Krümmer 49 entfernt werden, etwa wenn das Drehgelenk 51 repariert werden muß, ohne daß der Rohrarm B aus seiner Halterung gelöst werden müßte.

Um die Rohrarme B und C um die horizontale Achse Y verschwenken zu können, sind Führungselemente 91 und 91a (Figuren 1, 3 bis 5) mit einer auf einem Kreisbogen verlaufenden Führungsrille vorgesehen. Die Führungselemente sind mit den Platten 76 bzw. 76a ver-

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schweißt bzw. anderweitig befestigt, wobei die Achse der Kreisbogen der Führungsrillen mit denen der Ringlager 78 bzw. 78a zusammenfällt. Die Elemente 91 und 91a dienen als Führungen für zwei Zugkabel 92 bzw. 92a, die mit ihrem einen Enden in der entsprechenden Führungsrille des jeweiligen Führungselementes befestigt sind. Auf diese Weise kann der Rohrarm B um die horizontale Achse Y verschwenkt werden, indem die Zugkabel 92 bzw. 92a an ihren jeweilig anderen Enden gespannt werden. Die Kabel 92 und 92a sind in ihren jeweiligen Führungsrillen in entgegengesetzten Richtungen eingelegt, so daß der Rohrarm B im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, wenn das Kabel 92 angespannt wird, und im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird, wenn das Kabel 92a angespannt wird.

Die Kabel 92 und 92a sind jeweils über Führungsrollen 94 bzw. 94a und von dort über weitere Führungsrollen 95 bzw. 95a (Figur 7) geführt, die jeweils am äußeren Ende von Kolbenstangen 96 bzw. 96a befestigt sind. Die Kabel 92 und 92a sind jeweils um die Führungsrollen 95 bzw. 95a herumgeführt und verlaufen danach aufwärts bis zu dem Querträger 20, an dem sie mit U-förmigen Klampen 97 befestigt sind, von denen nur eine gezeigt sind; vergleiche die Figuren 1, 3 und 4 . die Kolbenstangen 96 und 96a sind aufrecht gerichteten Hydraulikzylindern 98 bzw. 98a zugeordnet, die ihrerseits an ihren unteren Enden mit den vertikalen Platten 27 bzw. 27a durch eine Gelenkbolzenverbindung 99 bzw. 99a verbunden sind; die Gelenkbolzenverbindungen sind mit den Platten 27 und 27a verschweißt. Die Hydraulikzylinder 98 und 98a sind einfach wirkende miteinander über eine Druckquelle verbundene Zylinder, so daß dann, wenn die hier nicht gezeigte Druckquelle Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikzylinder 98 pumpt und vom anderen Zylinder 98a Hydraulikflüssigkeit abgezogen wird, das Kabel 92 über die Kolbenstange 86 gespannt wird, wodurch der innere Rohrarm B im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Bei dieser Verschwenkung wird das andere Kabel 92a auf dem

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Führungselement 91a aufgewunden und die Kolbenstange 96a aus dem Zylinder 98a herausgezogen. Wenn andererseits die Druckquelle den Zylinder 98a mit Hydraulikflüssigkeit versorgt und aus dem Zylinder 98 Hydraulikflüssigkeit abgezogen wird, so wird der Rohrarm B in der Gegenrichtung, d.h. im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, wobei die Kolbenstange 96 aus dem Zylinder 98 herausgezogen wird. Das Hydrauliksystem zur Versorgung der Zylinder 98 bzw. 98a ist von bekannter Struktur, so daß es hier nicht näher beschrieben wird.

Wie in den Figuren 1, 3 bis 5 und 7 dargestellt, ist der äußere Rohrarm C mit dem inneren Rohrarm B um die Achse Z mittels einer Pantographenanordnung schwenkbar gelagert, die Führungsrollen bzw. Führungsscheiben 82 und 83, Zugkabel 84, 85, 86 und 87 sowie Hydraulikzylinder 88 und 89 aufweist. Die kreisförmige Führungsscheibe 82 ist nit dem Krümmer 44 am oberen Ende des Steigrohres E verbunden, wobei deren Zentrum auf der Achse Y liegt; die kreisförmige Führungsscheibe 83 (Figuren 6 und 7) ist mit dem Krümmer 61 am inneren Ende des äußeren Rohrarmes C verbunden, wobei deren Mittelpunkt auf der Achse Z liegt. Ein Teil der Kabel 84 und 85 ist um die Führungsscheibe 82 gezogen, und die inneren Enden beider Kabel sind mit dieser Führungsscheibe verbunden. In gleicher Weise sind die Kabel 86 und 87 teilweise um die Führungsscheibe 83 gelegt und mit ihren äußeren Enden an dieser Führungsscheibe festgelegt. Die Hydraulikzylinder 88 und 89 greifen an den äußeren Enden der Kabel 84 und 85 an, während die Kolbenstangen 88a bzw. 89a dieser Zylinder mit den inneren Enden der Kabel 86 und 87 verbunden sind. Wenn demgemäß die Kolbenstange 88a in den Zylinder 88 gezogen wird und dementsprechend die Kolbenstange aus dem Hydraulikzylinder herausgezogen wird, so werden die Führungsscheibe 83 und der äußere Rohrarm C im Gegenuhrzeigersinn um die Achse Z geschwenkt, wodurch der Rohrarm C angehoben wird; vergleiche Figuren 1 und 3

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Entsprechend wird der Rohrarm C abgesenkt, d.h. im Uhrzeigersinn um die Achse Z geschwenkt, wenn die Kolbenstange 88a ausgefahren und die Kolbenstange 89a eingezogen wird.

Da eine Drehbewegung entsprechend einer Schwenkung des äußeren Rohrarmes C durch die beschriebene Pantographanordnung direkt zu dem Krümmer 44 am oberen Ende der Steigleitung übermittelt wird, hat die Lage des äußeren Rohrarmes C im Hinblick auf den inneren Rohrarm B keinen Einfluß auf den Gewichtsausgleich des Gelenkrohres A, so daß dieses ständig in einer ausgeglichenen Lage verbleibt, die unabhängig von der Lage des äußeren Rohrarmes C ist. Das hydraulische System, das zur Steuerung der Hydraulikzylinder 88, 89, 98 und 98a verwendet wird, ist von bekannter Art und kann z.B. entsprechend den US-Patentschriften 3 382 893 bzw. 2 980 150 ausgeführt sein.

Die beschriebene Vorrichtung weist außerdem eine Gewichtsausgleichsvorrichtung auf, um die Lage des Gelenkrohres A unabhängig von den jeweiligen Schwenkwinkel um die Achse Y festzu^halten. Diese Vorrichtung weist ein Gegengewicht 100 auf, das entlang der vertikalen Strebe 37 zwischen dem Querträger 20 und der Bodenplatte 22 verschoben werden kann. Mehrere Rollen 103 (Figuren 1, 3 und 4) an dem Gegengewicht 100 liegen an der vertikalen Strebe 37 bzw. dem Ständer 19 an, um das Gegengewicht bei seiner Auf- und Abwärtsbewegung zu führen.

Das Gegengewicht 100 wird durch zwei Kabel 101 und 101a (Figuren 1, 3 bis 5 und 7) gehalten, die um zwei Umlenkrollen 102 und 102a an gegenüberliegenden Seiten am vorderen Ende des Querträgers 20 befestigt sind. Die Kabel 101 und 101a sind außerdem um Umlenkrollen 104 bzw. 104a am hinteren Ende des Querträgers 20 geführt. Von den Umlenkrollen 104 und 104a verlaufen die Kabel 101 bzw. 101a aufwärts bis zu den Innenseiten der Platten 76 bzw. 76a, an denen sie befestigt sind. Die Befestigung des

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Kabels 101 an der Platte 76 ist die gleiche wie die des Kabels 101a an der Platte 76a.

Wie am besten in Figur 4 dargestellt, weist die Platte 76 zwei Kabelführungen 106 bzw. 107 auf, die an der Innenseite der Platte 76 befestigt sind. Die Führung 106 besteht aus einem gebogenen Stab von geeigneter Länge und Durchbiegung, der mit einer Seite an der Platte 76 befestigt ist, so daß er sich in den Innenraum der Platte 76 erstreckt. Das innere Ende der Kabelführung 106, d.h. der der Achse Y nähest gelegene Teil ist im Uhrzeigersinn von dieser Achse weggebogen, während die Kabelführung 106 über die restliche Länge im Gegenuhrzeigersinn gebogen ist, so daß das andere Ende am Punkt 108 in die flache Seite 109 einer Führungsschiene 102 langsam übergeht, die ihrerseits an der Platte 76 befestigt ist und sich entlang deren Außenkante erstreckt. In ührzeigercLchtung (Figur 4) vom Berührungspunkt 108 ist die Seite 109 der Führungsschiene mit einem Schlitz versehen, durch den das Kabel 101 hindurchragt. Das obere Ende dieses Kabels ist an der Platte 76 durch U-förmige Klampen 114 befestigt.

Von dem Berührungspunkt 108 mit der Kabelführung 106 erstreckt sich die Führungsschiene 110 im Gegenuhrzeigersinn längs einer Kurve, deren Radius bis zu einem Punkt P an der Außenkante der Platte 76 stetig ansteigt, wobei dieser Punkt P auf der Platte 76 die größte Entfernung von der Achse Y hat. Der Kurvenverlauf der Führungsschiene 110 und derjenige der Kabelführung 106 sind so, daß beide gemeinsam eine Kurve mit abnehmenden Radius beginnend von dem Punkt P im Uhrzeigersinn bis zu dem inneren Ende der Kabelführung 106 bilden; vergleiche Figur 4. Die Kabelführung 107 ist ebenfalls aus einem gekrümmten flachen Stab mit geeigneter Länge gebildet. Die Kabelführung 107 geht von der Kante 109 der Führungsschiene 110 auf der Seite des Schlitzes 112 aus, der dem Berührungspunkt 108 der Kabelführung gegenüberliegt. Der Teil der Kabelführung 107, der von der flachen Seite

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109 wegragt, ist zusätzlich mit Flanschen an seinen Längsseiten versehen, so daß er im Querschnitt eine Kabelführung bildet.

Wenn das Gelenkrohr A in einer Gleichgewichtsposition ist, d.h. wenn der innere Rohrarm B nur wenige Grade von der vertikalen nach rückwärts geneigt ist (Figur 8), so ist der Bereich der Platte 76, der mit dem inneren Ende der Kabelführung 106 verbunden ist, den Rollen 104 zugewandt, so daß das Kabel 101 in einer gerade Linie von dem Berührungspunkt auf der Rolle in Richtung auf die Achse Y verlauft. Wenn das Gelenkrohr in der beschriebenen Gleichgewichtslage ist, in der die Gravitationskräfte auf das Gelenkrohr neutralisiert sind und daher kein Drehmoment auf das Gelenkrohr wirkt, so übt auch das Kabel 101 kein GSgendrehmoment auf das Gelenkrohr A aus. Sobald der innere Rohrarm B im Gegenuhrzeigersinn aus der vertikalen Lage in die Position gemäß der Figur 3 schwenkt, spannt die Kabelführung 107 das Kabel 101 derart, daß das Kabel entsprechend der Auslenkung des Rohrarmes B aus der vertikalen Lage gestreckt wird. Wenn demnach das Gelenkrohr A immer weiter von seiner Gleichgewichtslage ausgelenkt und das Drehmoment durch die Schwerkraft ständig größer wird, so übt das Kabel 101 auf das Gelenkrohr ein ebenfalls wachsendes Gegendrehmoment aus, so daß das Gelenkrohr A in seinem Gewicht jeweils ausgeglichen ISt_x unabhängig, wie weit das Rohr aus seiner neutralen Lage verschwenkt worden ist.

Solange die äußeren Hydraulikzylinder 88 und 89 nicht betätigt werden, verbleibt der äußere Rohrarm C etwa in einer horizontalen Lage, wenn der innere Rohrarm B um die Achse Y aus der Position in Figur 1 in die der Figur 3 geschwenkt wird. Aus diesem Grunde verbleibt das Schwerpunktzentrum des Gelenkrohres A in einer konstanten radialen Entfernung von der Achse Y, wenn das Gelenkrohr von der in Figur 1 gezeigten Stellung in die eingefahrene Stellung in Figur 3 geschwenkt wird. Das Schwerpunktzentrum liegt

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bezogen auf die Figur 1 auf der rechten Seite der Achse Y und bewegt sich bei einer Schwenkung des Gelenkrohres bis zu einem Punkt oberhalb der Achse Y und von da bis auf die linke Seite der Achse Y, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Die Schwerkraft auf das Gelenkrohr wächst stetig an, wenn die gesamte Vorrichtung aus der in Figur 8 dargestellten Position rückwärts bis in die eingefahrene Position gemäß Figur 3 überführt wird, wobei die Kabelführung 107 so ausgestaltet ist, daß das Gegendrehmoment über das Kabel 101 an der Platte 76 mit der gleichen Rate ansteigt.

Wenn das Gelenkrohr nach vorwärts, d.h. im Uhrzeigersinn aus der in Figur 8 gezeigten Lage verschwenkt wird, so entfernt sich das Schwerpunktzentrum von der Achse Y, da der äußere Rohrarm C an den inneren Rohrarm B so aufgehängt ist, daß der Winkel zwischen diesen beiden Rohrarmen vergrößert wird, wenn der innere Rohrarm B gegen die Horizontale geschwenkt wird. Aus diesem Grunde steigt auch das durch das Gewicht des Gelenkrohres A auf dieses wirkende Drehmoment schneller und nicht so regelmäßig an, wie wenn das Gelenkrohr im Gegenuhrzeigersinn aus der neutralen Position in Figur 8 geschwenkt wird; dieses schneller ansteigende Drehmoment wird durch die spiralförmige Kurvenführung der Kabelführungen 106 bzw. der Führungsschiene 110, auf der sich das Kabel 101 aufwindet, kompensiert, wenn das Gelenkrohr im Uhrzeigersinn aus der neutralen Position gemäß Figur 8 verdreht wird. Sobald der innere Rohrarm B eine horizontale Lage (Figur 9) einnimmt, liegt das Kabel tangential an den Führungen 106 und 110 an Punkten an, die weiter von der Achse Y entfernt sind, wie dieses in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist, wobei diese Entfernung ein Maximum einnimmt, wenn der Rohrarm B in der in Figur 9 dargestellten horizontalen Lage ist.

Wenn das Gelenkrohr in die eingefahrene Position gemäß Figur 3

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geschwenkt wird, legt sich der innere Rohrarm B auf eine Stütze 120 auf, wodurch der Zug auf das Traggestell 10 verringert wird. Die Stütze 120 weist eine oder mehrere aufwärts ragende starre Streiben 122 und 123 auf, die durch eine oder mehrere horizontale Querstreben 125 und 126 miteinander verbunden sind. Die Stütze 120 kann selbstverständlich weitere Querstreben zur Versteifung der gesamten Struktur aufweisen. Zur Unterstützung des Gegengewichtes 100 ist eine Stütze 128 vorgesehen, so daß der Druck auf das Traggestell 10 weiter verringert wird, wenn das Gelenkrohr in der eingefahrenen Position ist. Eine weitere Stütze 129, die mit dem inneren Rohrarm B verbunden ist, unterstützt den äußeren Rohrarm C, so daß die Hydraulikzylinder 88 und 89 ohne Druck belassen werden können, wenn das Gelenkrohr eingefahren ist.

Die beschriebene Vorrichtung zum überführen von Flüssigkeiten mit dem exzentrisch gelagerten und arbeitenden Gegengewicht ist in allen Positionen des Gelenkrohres ausgeglichen, wobei das Gegengewicht ständig in einer Position verbleibt, die wesentlich näher über dem Schiffsdeck, auf dem die Vorrichtung befestigt ist, liegt, als dieses bei Gelenkrohren der Fall ist, bei denen das Gegengewicht am oberen Gelenk des Steigrohres angeordnet ist. Hierdurch wird auch das Schwerpunktzentrum der gesamten Vorrichtung zum Überführen von Flüssigkeiten merklich niedriger gelegt, so daß auch die Zugkräfte auf die Vorrichtung reduziert und entsprechend die Sicherheit bei der Bedienung des Gelenkrohres erhöht sind.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 10 und 11 ist das Gegengewicht 100 des ersten Ausführungsbeispiels durch zwei Hydraulikzylinder 130 und 130a, eine Hydraulikpumpe 132, ein überdruckventil 134 und einen Tank 136 für Hydraulikflüssigkeit ersetzt. Der Hydraulikzylinder 130 ist mit der vertikalen Strebe 37 durch zwei Klampen 140 und 141 verbunden,

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während der Zylinder 130a mit der vertikalen Strebe 37 ebenfalls durch zwei Klampen 140a und 141a verbunden ist. Die Hydraulikpumpe 132 und das überdruckventil 134 führen einem Einlaß 137 bzw. 137a der beiden Zylinder 130 bzw. 130a Hydraulikflüssigkeit unter konstantem Druck zu. Die Hydraulikflüssigkeit übt eine gleichmäßige abwärts gerichtete Kraft auf die hier nicht gezeigten Kolben der Hydraulikzylinder aus und damit auch eine konstante abwärts gerichtete Kraft auf jedes der Kabel 101 bzw. 101a, die mit den Kolbenstangen 131 bzw. 131a verbunden sind. Diese abwärts gerichtete Kraft gleicht das Drehmoment aus, das durch die Schwerpunkt auf das Gelenkrohr A um die horizontale Achse Y ausgeübt wird. Die Gewichtsausgleichsvorrichtung gemäß den Figuren 10 und 11 hat den Vorteil, daß hier keine Gegengewichte verwendet werden, so daß die Spannung auf das Traggestell 10, dem Ständer 19 und die vertikale Strebe 17 verringert wird, wenn das Tankschiff in schwerer See liegt. Die Arbeitsweise der Rollen bzw. Umlenkrollen 102 und 104 und der Platten 76 und 76a ist bei diesem Ausführungsbeispiel die gleiche, wie sie zu den Figuren 1 bis 9 beschrieben worden ist.

Mit der Erfindung wird daher eine neue Vorrichtung zum Gewichtsausgleich von Gelenkrohren angegeben, die gegenüber bekannten Vorrichtungen eine erhöhte Sicherheit in der Bedienung und wesentlich günstigere Belastungen aufweist, wenn sie in Verbindung mit Gelenkrohren mit einer Pantographvorrichtung aus Umlenkrollen und Kabeln zum Schwenken des äußeren Rohrarmes verwendet wird. Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung können auchGelenkrohre mit hoher Transportkapazität auf Tankschiffen mit hoher von der Industrie geforderter Sicherheit verwendet werden, wobei gleichzeitig eine große Manövrierfähigkeit durch das Pantographsystem für den äußeren Rohrarm des Gelenkrohres gegeben ist.

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Claims (14)

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmanx, Di?l.-1'kys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing.H.Liska S MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH Ϊ60 820 MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22 Patentansprüche

1. /vorrichtung zum überführen von Flüssigkeiten zwischen zwei Tanklagern gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

einen starren inneren Rohrarm (B);

eine Drehgelenkverbindung (44, G), die mit dem inneren Rohrarm verbunden ist und dessen Schwenkung um eine erste horizontale Achse gestattet;

einen starren äußeren Rohrarm (C), der an einem seiner Enden mit dem äußeren Ende des inneren Rohrarms um eine zweite horizontale Achse schwenkbar verbunden ist;

eine Antriebsvorrichtung (92, 98), die zwischen der Befestigungsvorrichtung (E) und dem inneren Rohrarm (B) verbunden ist, um die Lage des inneren Rohrarmes in Bezug zu der ersten horizontalen Achse zu ändern;

eine weitere Antriebsvorrichtung (66, 88), die zwischen der Befestigungsvorrichtung (E) und dem äußeren.Rohrarm (C) verbunden ist, um die Lage des äußeren Rohrarmes in Bezug zu dem inneren Rohrarm (B) zu ändern, wobei diese Antriebsvorrichtung über ihren gesamten Arbeitsbereich in ihrer Bewegung unabhängig von der Bewegung des inneren Rohrarmes ist;

eine Vorrichtung (76$O9^2uW&&5(^wicht des inneren und

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äußeren Rohrarms auszugleichen mit einer Vorrichtung, die

auf den inneren Rohrarm eine Kraft ausübt, die exzentrisch in Bezug zu der ersten Achse und in einer radialen Entfernung von dieser ersten Achse angreift, die in Abhängigkeit der Änderung der Lage des Schwerpunktzentrums des Gelenkrohres in horizontaler Richtung von der ersten Achse vaiiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die Antriebsvorrichtung (86, 88) Mittel (86) aufweist, um das Drehmoment des äußeren Rohrarmes (C) von der zweiten horizontalen Achse (Z) zu der ersten horizontalen Achse (Y) zu übertragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net , daß die Vorrichtung zum übertragen des Drehmomentes eine erste, zu der ersten horizontalen Achse (Y) konzentrische Führungsscheibe (82) , eine zweite um die zweite horizontale Achse (Z) drehbare und am äußeren Ende des äußeren Rohrarmes (B) befestigte Führungsscheibe (83), Befestigungsmittel zum Feststellen der ersten Führungsscheibe und ein Kabel (86) aufweist, das mit der ersten Führungsscheibe befestigt und um die zweite Führungsscheibe herumgeführt ist, wobei das Kabel zum Antrieb der zweiten Führungsscheibe (83) und zum Verstellen des äußeren Rohrarmes (C) spannbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net , daß das Kabel (86) durch mindestens einen Hydraulikzylinder (88, 89) spannbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsvorrichtung (86, 88) eine Vorrichtung aufweist, um das äußere Ende des äußeren Rohrarmes (C) um einen Teil des inneren Rohrarmes (C) zu schwenken, und ferner Vorrichtungen aufweist, um das äußere Ende des äußeren Rohrarmes (C) über das äußere Ende des inneren Rohrarmes (B) hinaus zu führen, so daß ein Gelenkrohr (B, C) entsteht, dessen

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Länge etwa der Summe der Länge des inneren und des äußeren Rohrarmes entspricht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung ein Gegengewicht (100) sowie eine Haltevorrichtung für dieses Gegengewicht unterhalb der ersten horizontalen Achse (Y) aufweist, um so das Schwerpunktzentrum der Vorrichtung niedrig zu legen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich

net , daß für das Gegengewicht (100) Führungselemente (103, 19, 37) vorgesehen sind, die lediglich eine vertikale Auf- und Abwärtsbewegung des Gegengewichtes gestatten.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung Stützen (120, 129) aufweist, um die erste horizontale Achse (Y) von einem wesentlichen Teil des Gewichtes des inneren und äußeren Rohrarmes (B, C) zu entlasten, wenn das Gelenkrohr eingefahren ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (44, E) für den inneren Rohrarm (B) eine starre Platte (76) und ein Lager (78, 80) zur Befestigung der Platte an der Seite des inneren Rohrarmes aufweist, um den Rohrarm um die erste horizontale Achse (Y) verschwenken zu können.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Gewichtsausgleich Hydraulikzylinder (130) und Mittel (101, 91) zum Verbinden der Zylinder mit dem inneren Rohrarm (B) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net , daß zumindest ein Hydraulikzylinder (130) und ein Hydraulikkreis (132, 134, 136) vorgesehen ist, um den Hydraulik-

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zylinder mit Hydraulikflüssigkeit bei einem Druck zu versorgen, der eine Bewegung des Kolbens des Zylinders verhindert, wenn ein Drehmoment durch den inneren und äußeren Rohrarm (B, C) auf den Hydraulikzylinder um die erste horizontale Achse (Y) wirkt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net , daß für den Hydraulikzylinder (130) eine Druckquelle (132, 134) vorgesehen ist, die den Hydraulikzylinder mit einem konstanten Hydraulikdruck versorgt, so daß der Hydraulikzylinder eine konstante Ausgleichskraft auf den inneren und äußeren Rohrarm (B, C) ausübt.

13. Vorrichtung zum Überführen von Flüssigkeiten zwischen zwei Tanklagern mit einem Gelenkrohr, dessen eines Ende um eine horizontale Achse verschwenkbar ist, und mit einer Vorrichtung zum Gewichtsausgleich des Gelenkrohres in den verschiedenen Positionen, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung einen Hydraulikzylinder (130) mit einer Kolbenstange (133), eine Druckquelle (132, 134) zum Versorgen des Hydraulikzylinders mit Hydraulikflüssigkeit, eine exzentrisch geformte Platte (76), ein Lager für diese Platte für eine exzentrische Bewegung um die horizontale Achse (Y), eine Befestigungsvorrichtung (78, 80) zum Befestigen der Platte an dem Gelenkrohr (B) und schließlich Mittel (101, 102, 104) aufweist, um die Kolbenstange (131) des Hydraulikzylinders (130) mit der Platte (76) zu verbinden, um das Gewicht des Gelenkrohres (B, C) dadurch auszugleichen, daß über die Kolbenstange auf das Gelenkrohr eine Kraft ausgeübt wird, die in Bezug zu der horizontalen Achse (Y) exzentrisch und in einer radialen Entfernung angreift, die in Abhängigkeit der Entfernung des Schwerpunktζentrums des Gelenkrohres von der horizontalen Achse in horizontaler Richtung variiert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn ze ich net , daß die Druckquelle (132, 134) für den Hydraulikzylinder (130) ein überdruckventil (134) aufweist, um den

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Hydraulikzylinder Hydraulikflüssigkeit mit konstantem Druck zuzuführen.

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