DE2921803A1 - Kupplung fuer rohrfoermige bauelemente - Google Patents

Description

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Dr. Ing. E. Liebau LIEBAU & LIEBAU Dipl. Ing. G. Liebau

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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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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)

Ansprüche :

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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