DE2921803A1 - Kupplung fuer rohrfoermige bauelemente - Google Patents
Kupplung fuer rohrfoermige bauelementeInfo
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Description
- 4,-PAT-E-I*
TAN W Ä LT-F
Dr. Ing. E. Liebau LIEBAU & LIEBAU Dipl. Ing. G. Liebau
Patentanwalt (1935-1975) Patentanwalt
Birkenstrasse 39 ii · D-8900 Augsburg 22 O α Ο 1 ft Π Q
Patentanwälte Liebau & Liebau - Hiikestrasse ισ ■ d-8900 Augsburg 22 Telefon (08 21) 578089 · cables: elpatent augsburg
BirKensirasse aa 96 09 6
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our/notre ref. P IO 850/B
Pilgrim Engineering Developments LimitedDa(um
Beaufort House, St. Botolph Street date
London 3C3A 7DX / England
Kupplung für rohrförmige Bauelemente.
(Zusatz zu Patentanmeldung P 27 06 648.4)
Die Erfindung betrifft Kupplungen für Bauelemente. Im besonderen ist die Erfindung auf eine Hipplung zur Befestigung von
Schelfplattformen an Pfählen gerichtet, die in den Meeresboden
eingetrieben worden sind. Sie kann jedoch auch auf andere Formen von Bauelementverbindungen, beispielsweise auf Verbindungen
zwischen Elementen eines Rahmenwerks, angewendet werden.
Eine erfindungsgemäße Kupplung für ein rohrförmiges Bauelement besitzt eine Muffe zur Anordnung um ein rohrförmiges Bauelement
herum, welche Muffe Organe zum Ergreifen des rohrförmigen Bauelements trägt, wobei die Greifeinrichtung bogenförmige Nutabschnitte
an der Innenseite der Muffe aufweist, die zur Aufnahme von Backenabschnitten mit Greifzähnen dienen, sowie ein Aufweitungsfähiges
rohrförmiges Bauelement bzw. Elemente, die in den Nutenabschnitten hinter den Backenabschnitten angeordnet sind,
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Biinkvurhimlumi Postscheckamt München. Konto 80510-809, BLZ 700100 80 - Deutsche Bank AG Augsuurg. Konlo 08/34192. BL/720 70001
das rohrförmige Bauelement bzw. die Elemente mit der
Aussenseite durch Bohrungen in Verbindung steht bzw. stehen, die sich durch die Wand der Muffe erstrecken,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das rohrförmige Bauelement bzw. die Elemente durch die Bohrungen
mit einer härtbaren Masse gefüllt werden können, damit die Greifzähne der Backenabschnitte in die Aussenfläche
des rohrförmigen Bauelements eingreifen, welche Masse bis zum Erhärten unter Druck gehalten wird.
Vorzugsweise besitzt die Muffe Mittel zum Abdichten desselben gegen das Bauelement an zwei axial in Abstand
voneinander befindlichen Stellen längs des Bauelements auf entgegengesetzten Seiten der Greifeinrichtung, welche
Dichtungseinrichtung zwei Ringnuten aufweist, von denen jede einen ringförmigen Reifen aufnimmt, deren Inneres
mit der Aussenseite durch Bohrungen in der Wand der Muffe in Verbindung steht, wobei die Anordnung so getroffen
ist, daß die ringförmigen Reifen mit einer härtbaren Masse gefüllt und bis zur Erhärtung unter Druck gehalten
werden können, um die Dichtungsmittel in dichtendem Kontakt mit der Aussenfläche des rohrförmigen Bauelements
zu halten. Die Dichtungsmittel ermöglichen das Ableiten der Zwischenfläche zwischen der Muffe und dem rohrförmigen
Bauelement um die Dichtungsmittel herum durch eine weitere Bohrung in der Wand der Muffe und dann die Füllung mit
einem abbindenden Füllstoff, wie Zement oder eine Epoxyharzmasse.
In manchen Anwendungsfällen kann die Muffe einteilig so ausgebildet werden, daß sie das rohrförmige Bauelement
umgibt, in welchem Falle die Nutenabschnitte der Greifeinrichtung durch die Windung einer spiraligen Nut gebildet
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werden können und das rohrförmige Bauelement ein einziges
spiraliges Bauelement sein kann, deren Inneres mit der
Aussenseite der Muffe durch Bohrungen an ihren Enden in Verbindung steht. In anderen Fällen kann die Muffe in
zwei Teilen hergestellt werden, die voneinander entlang einer Längsebene getrennt sind, welche die Achse der Muffe
enthält. Die beiden Teile können miteinander an ihren beiden Längskanten durch Schrauben gekuppelt werden, die durch
Flansche entlang der Längskanten geführt werden.
Die letztere Anordnung kann das Aufbringen der Muffe in ihre Stellung unter schwierigen Bedingungen, beispielsweise
bei einer Reparatur eines Bauelements, erleichtern.
Im Falle einer aus zwei Teilen geformten Muffe, wie vorangehend beschrieben, kann der Nutenabschnitt der Greifeinrichtung
die Form einer kontinuierlichen sinusförmigen Nut haben, wobei sich die Nutabschnitte von der einen Längskante
zur anderen erstrecken, die Nutabschnitte abwechselnd an entgegengesetzten Kanten durch halbkreisförmige Abschnitte
verbunden sind, und das rohrförmige Element kann die Form eines gesonderten einzelnen rohrförmigen Elements für jeden
Teil der Muffe haben, wobei das Innere der rohrförmigen Elemente mit der Aussenseite durch Bohrungen in der Wand
des Pfahls an beiden Enden in Verbindung steht.
Im Falle der Anwendung der Erfindung als Pfahlfestspannung
für ein Schelfgerüst können zwei erfindungsgemäße Muffen am Schelfgerüst befestigt und axial miteinander ausgerichtet
werden, um den Pfahl so aufzunehmen, daß er am Gerüst an zwei vertikal in Abstand befindlichen Stellen festgespannt
werden kann. Gewöhnlich werden mehrere Pfähle zur Befestigung des Gerüstes am Meeresboden verwendet. Die erfindungsgemässe
Verbindung kann für nur einen der Pfeile verwendet
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werden, der erste, der in den Meeresboden getrieben wird,
oder sie kann für mehr als einen der Pfähle angewendet werden, wobei die anderen Pfähle in herkömmlicher Art
festgespannt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht im Aufriß einer erfindungsgemäßen Pfahlfestspannanordnung;
Fig. 2 in vergrössertem Maßstab eine Ansicht im Längsschnitt
einer der Muffen der Anordnung nach Eig. 1 und
Fig. 3 eine Teilansicht im Querschnitt und in vergrössertem Maßstab der Muffe nach Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine Teilansicht eines Schelfgerüstes 10 dargestellt,
das am Meeresboden 11 durch Pfähle, wiedirch
den Pfahl 12 in Fig. 1 befestigt ist.
Das Schelfgerüst besteht aus einem Rahmenwerk aus rohrförmigen Bauelementen einschließlich Eckenpfosten, wie den
in Fig. 1 gezeigten Pfosten 13. Am Eckenpfosten 13 sind an Halterungen 14 in der Nähe seines unteren Endes zwei
Spannmuffen 15 befestigt. Die Muffen 15 sind in der axialen Richtung miteinander ausgefluchtet und befinden sich in
vertikalem Abstand voneinander.
Jede Muffe 15 besitzt an ihrem oberen Ende einen Eintrittskonus 16, um die Führung des Pfahls beim Absenken in die
Muffe zu unterstützen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind zwei Ringnuten 17 in der Innenfläche jeder der Muffen 15 an ihren entgegengesetzten
Enden vorgesehen. In jede der Nuten 17 ist ein ringförmiger Reifen 18 aus elastomerem Material angeordnet
und das Innere jedes Reifens steht mit der Aussenseite durch zwei Bohrungen 19 in der Wand der Muffe in
Verbindung. Eine der 'Bohrungen 18 bildet eine Einlaßöffnung zum Einspritzen einer Epoxyharzmasse und ist
mit einem Füllrohr 20 versehen, welches mit einer Zufuhrleitung 21 (siehe Fig. 1) verbunden ist. Die andere Bohrung
19 am oberen Ende der Muffe bildet eine Luftauslaßöffnung und ist mit einem Entlüftungsventil (nicht gezeigt) versehen.
Zwischen den Ringnuten 18 befindet sich eine spiralige Nut 22 an der Innenfläche der Muffe 15. Viele Backenabschnitte
23 aus zähem Stahl sind hintereinander in die Nut 22 eingesetzt. Die Backenabschnitte 23 sitzen mit
enger Passung in den Nuten. Laschen 24 überbrücken die Spalte zwischen den Backenabschnitten. Die Backenabschnitte
haben Zähne an ihren Innenflächen in Form von flachen 0,125 - 0,25 mm (0,005 bis 0,010 ") Nuten, welche Greifkanten
bilden, die in die Aussenfläche des Pfahls eingreifen, um die erforderliche axiale Tragfähigkeit zu
erhalten. In der Nut 22 hinter den Backenabschnitten 23 befindet sich ein verformbarer spiraliger Schlauch 25 aus
Nitrilkautschuk, der eine Lastzelle bildet. Die Enden des spiraligen Schlauches treten durch die Bohrungen 26 in
der Wand der Muffe 15 nach aussen hindurch. Das eine Ende des Schlauches ist mit einem Entlüftungsventil (nicht gezeigt)
und mit einer Rückführleitung (ebenfalls nicht gezeigt) verbunden, während das andere mit der Zufuhrleitung
21 durch ein Füllrohr 27 verbunden ist.
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Der Raum zwischen der Muffe 15 und dem Pfahl 13 ist mit der Aussenseite durch zwei weitere Bohrungen 28 verbunden,
die sich durch die Wand der Muffe erstrecken. Eine der Bohrungen 28 dient als Auslaßöffnung und ist
mit einem Entlüftungsventil (nicht gezeigt) versehen. Die andere Bohrung 28 dient als Füllöffnung und ist
durch ein Füllrohr 29 mit der Zufuhrleitung 21 verbunden.
Die den beiden Kupplungsmuffen 15 zugeordneten Zufuhrleitungen
21 sind mit einer Pumpe an der Wasseroberfläche durch eine Zufuhrleitung 30 verbunden und enthält
ferngesteuerte Ventile, damit die Zufuhrleitung wahlweise
mit einer oder mehreren der Fülleitungen 20, 27 und 29
verbunden werden kann.
Zur Sicherung des Schelfgerüstes am Meeresboden, nachdem
es einmal in Stellung gebracht worden ist, kann wie folgt verfahren werden. Der Pfahl 13 wird in seine Stellung abgesenkt,
wobei er zuerst durch die obere Kupplungsmuffe 15 und dann durch die untere Kupplungsmuffe 15 geführt
wird. Nachdem er in seine Stellung gebracht worden ist, wird er in den Meeresboden eingetrieben. Wenn ein vorübergehendes
Festspannen des Gerüstes am Pfahl erforderlich ist, beispielsweise wenn der Pfahleintreibvorgang durch
eine stürmische oder stark bewegte See unterbrochen wird, kann ein hydraulisches Medium die Zufuhrleitung nach
unten, durch die Leitungen 21 sowie durch die Füllrohre 27 in die Schläuche 25 gepumpt werden. Als hydraulisches
Medium kann zweckmässig Wasser verwendet werden. Durch den Druck des Mediums werden die Schläuche 25 ausgedehnt,
die seitlich durch die spiraligen Nuten 22 begrenzt werden, so daß die Backenabschnitte jeder Kupplungsmuffe in Kontakt
mit dem Pfahl gedrängt werden, um den Pfahl in den beiden Kupplungsmuffen festzuspannen und damit den Pfahl am
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Schelfgerüst zu befestigen. Wenn das Wetter sich beruhigt
hat, kann die Einspannung dadurch gelöst werden, daß der Druck aufgehoben wird und das Fluid von den Schläuchen
abfließen kann.
Wenn der Pfahl einmal voll in den Meeresboden eingetrieben worden ist, kann ein bleibendes Festspannen des Gerüstes
am Pfahl in der folgenden Weise geschehen. Eine härtbare Masse, beispielsweise eine Epoxyharzmasse, wird durch
die Zufuhrleitung 30, die Sammelleitung 21 und die Füllrohre
24 in die spiraligen Schläuche 25 gepumpt, falls erforderlich, nachdem zuerst jedes hydraulische Medium
aus den spiraligen Schläuchen entfernt worden ist, so daß sich jeder Schlauch mit der Harzmasse an dem einen Ende
füllt, wobei die Harzmasse die Luft vor sich verdrängt, bis die Masse das Entlüftungsventil erreicht, welches
sie schließt. Der Druck des Harzes in den Schläuchen 25 wird dann auf den Druck erhöht, mit welchem es von der
Pumpe zugeführt wird, was zur Folge hat, daß sich der Schlauch ausdehnt und die Backenabschnitte 23 gegen die
Aussenflache des Pfahles gepreßt werden. Die Kanten der
Zähne dringen in die Oberfläche des Pfahls ein, um diesen zu erfassen. Die Epoxyharzmasse wird bis zur Erhärtung
unter Druck gehalten, so daß die Greifkraft aufrechterhalten wird. Härtbare Epoxyharzmasse wird dann durch die
Sammelleitungen 21 und die Füllrohre 20 in die Reifen 18 gepumpt. Die Harzmasse verdrängt die Luft in den Reifen,
so daß diese durch die Entlüftungsventile austritt. Wenn
die Epoxyharzmasse das Entlüftungsventil erreicht, schließt sie dieses automatisch, so daß der Druck der Masse in
den Reifen auf den Druck erhöht werden kann, mit welchem sie von der Pumpe zugeführt wird. Unter diesem Druck dehnen
sich die Reifen, die aus Nitrilkautschuk sind, aus den
Nuten heraus aus und werden in dichtenden Kontakt mit der
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Oberfläche des Pfahls 13 gepreßt. Die Epoxyharzmasse wird dann bis zur Erhärtung unter Druck gehalten.
Zur Fertigstellung der Kupplung wird aus dem abgedichteten Raum zwischen dem Pfahl und den Muffen, der zwischen den
Ringnuten 17 liegt, Seewasser abgeleitet und der Raum, falls erforderlich, beispielsweise durch Spülen mit einem Lösungsmittel
zum Einspritzen einer hart abbindenden Zementmasse oder einer Epoxyharzmasse ausgewaschen. Der Füllstoff wird
die Zufuhrleitung 30 über die Leitungen 21 und die Füllrohre
29 nach unten und in die Räume gepumpt. Der Füllstoff wird vor dem Erhärten unter Druck gesetzt und ergibt nach
dem Erhärten eine starre seitliche Abstützung gegen irgendwelche Seitenkräfte und Biegemomente, die zwischen dem
Rohr und seiner Festspannung am Gerüst auftreten. Das Unterdrucksetzen
des Füllstoffes gewährleistet ein Mindestmaß an Hohlräumen im Füllstoff und Grenzflächendrücke zwischen
dem Füllstoff, dem Pfahl und den Kupplungsflächen.
Die Kupplung ermöglicht eine rasche Befestigung von Pfählen
oder anderen rohrförmigen Bauelementen sowohl zum zeitweiligen als auch zum bleibenden Zusammenspannen. Die Kupplung
greift den Pfahl oder ein rohrförmiges Element gegen
axiale Belastungen mit Hilfe von Zähnen, die Eintiefungen in der Pfahloberfläche machen. Die Kupplung ergibt eine
seitliche Anordnung des Pfahls mit Hilfe einer hart abbindenden Füllmasse, die unter Druck eingespritzt wird
und zwischen unter Druck stehenden Enddichtungen enthalten ist. Diese Dichtungen ergeben ferner einen Schutz gegen
das Eindringen von Seewasser und damit gegen die Möglichkeit von Korrosionsschäden.
Die beschriebene Anordnung ermöglicht beträchtliche Gewichtseinsparungen
im Vergleich zu den herkömmlichen ge-
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mufften und mit Füllstoffen hergestellten Pfahlverbindungen, wobei die Gewichtseinsparungen sowie die Einsparungen
bei der Einbauzeit die Gesamterrichtungskosten herabsetzen.
Für die Erfindung bestehen natürlich auch noch andere Anwendungsmöglichkeiten,
beispielsweise zur Verbindung von rohrförmigen Verstrebungselementen von Rahmenwerken miteinander
oder zur Instandsetzung beschädigter Bauelemente.
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Claims (7)
1. Kupplung für ein rohrförmiges Bauelement nach Patent .......
(Patentanmeldung P 27 06 648.4) für ein rohrförmiges Bauelement, mit einer Muffe zur Anordnung um ein rohrförmiges
BAuelement herum, welche Muffe Organe zum Umgreifen des rohrförmigen Bauelements trägt, wobei die Greifeinrichtung
durch bogenförmige Nutenabschnitte an der Innenseite der Muffe, welche Backenabschnitte mit Greifzähnen aufnehmen,
gebildet wird und ein aufweitungsfähiges rohrförmiges Element
bzw. Elemente in der Nut hinter den Backenabschnitten angeordnet sind, welches Element bzw. Elemente mit der Aussenseite
durch Bohrungen in Verbindung stehen, die sich durch die Wand der Muffe erstrecken,
dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element bzw. die Elemente (23) durch die Bohrungen (26) mit einer härtbaren
Masse gefüllt werden können, damit die Greifzähne der
Backenabschnitte in die Aussenfläche des rohrförmigen Bauelements
(12) eingreifen, wobei die Masse bis zur Erhärtung unter Druck gehalten wird.
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2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (15) eine Einrichtung zur Abdichtung der
Muffe gegen das rohrförmige Bauelement (12) an zwei
axial in Abstand voneinander befindlichen Stellen längs des Bauelements (12) auf entgegengesetzten Seiten
der Greifeinrichtung (23) besitzt, welche Dichtungseinrichtung zwei Ringnuten (17) aufweist, von denen
jede einen ringförmigen Reifen (18) aufnimmt, dessen Inneres mit der Aussenseite durch Bohrungen (19) in
der Wand der Muffe (15) in Verbindung steht, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Reifen mit
einer härtbaren Masse gefüllt und bis zur Erhärtung unter Druck gehalten werden können.
3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wand der Muffe (15) eine Füllöffnung (28)
zwischen zwei Ringnuten (17) vorgesehen ist.
4. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (15) einteilig
und das rohrförmige Bauelement umgebend ausgebildet ist und die Nutenabschnitte der Greifeinrichtung durch
die Windungen einer spiraligen Nut (22) gebildet werden, wobei das rohrförmige Element ein spiraliger
Schlauch (25) ist.
5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dfcr spiralige Schlauch (25) mit der Aussenseite durch
Bohrungen (26) an beiden Enden der Muffe (15) in Verbindung steht.
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6. Anordnung mit einem Schelfgerüst 10 und einer Kupplung
nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das rohrförmige Bauelement durch
einen Pfahl (12) gebildet wird, der in den Meeresboden (11) eingetrieben ist und die Muffe (15) an dem Schelf gerüst
befestigt ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Muffen (15) an dem Schelfgerüst (10) befestigt und
axial miteinander ausgefluchtet sind, wobei sich der Pfahl (12) durch beide Muffen (15) erstreckt.
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