DE3117901A1 - "verfahren zum druckdichten verbinden eines rohrs aus hochfestem stahl mit einer zylindrischen, mit einem flansch versehenen huelse, insbesondere zur reparatur von unter wasser in grossen meerestiefen verlegten pipelines" - Google Patents

"verfahren zum druckdichten verbinden eines rohrs aus hochfestem stahl mit einer zylindrischen, mit einem flansch versehenen huelse, insbesondere zur reparatur von unter wasser in grossen meerestiefen verlegten pipelines"

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DE3117901A1 DE19813117901 DE3117901A DE3117901A1 DE 3117901 A1 DE3117901 A1 DE 3117901A1 DE 19813117901 DE19813117901 DE 19813117901 DE 3117901 A DE3117901 A DE 3117901A DE 3117901 A1 DE3117901 A1 DE 3117901A1
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Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren, das gestattet, daß eine druckdichte Kopplung bzw. Verbindung schnell, billig und wirksam zwischen einer mit einem Flansch versehenen Hülse und einer Förderleitung bzw. einer Pipeline erreicht werden kann, um ein schnelles Reparieren von beschädigten Pipelines selbst dann zu ermöglichen, wenn diese in großen Meerestiefen verlegt sind.
Bekanntlich sind zur Reparatur einer beschädigten Pipeline in Aufeinanderfolge die Arbeitsschritte erforderlich, nach denen der beschädigte Pipelineteil durchgetrennt wird, und daß mit jedem der so freigelegten Enden der unbeschädigten Teile der Pipeline eine druckdichte Verbindung mit einer mit einem Außenflansch versehenen Hülse hergestellt wird, die so beschaffen ist, daß die beiden unbeschädigten Pipelineteile mit einem Rohrstück vereinigt sind, das sowohl druckdicht mit den mit Flanschen versehenen Hülsen als auch mit dem Zwischenteil fest verbunden ist.
Nach dem Stand der Technik sind mehrere Verfahrensweisen zur Herstellung einer druckdichten Verbindung einer mit einem Flansch versehenen Hülse mit einem Rohr bekannt, ohne daß man hierzu zeitraubende und teure Schweißungen ausführen muß.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Verbindung besteht darin, daß eine Explosion abläuft, die das Rohr und die Hülse durch eine explosive Ladung plastisch ausdehnt, die in dem Rohrinnenraum an der entsprechenden Stelle angeordnet ist. Dieses Verfahren ist jedoch, abgesehen von der Tatsache, daß
es sehr gefährlich ist, auch unzuverlässig, da es sehr schwierig ist, die explosiven Ladungen in dem Rohrinnenraum entsprechend zu positionieren. Zusätzlich ist die Anwendung dieses Verfahrens bei Meerestiefen von größer als 600 m sehr kompliziert und daher kostenintensiv, und zudem sollte das in der Pipeline befindliche Wasser unter anderem auch abgeleitet werden. Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere für die Anwendungsgebiete bei Meerestiefen von über 600 m bestimmt und speziell hierfür ausgebildet.
Bei einem anderen üblichen Verfahren wird eine mit einem Flansch versehene Hülse verwendet, die aus einem Material besteht, das einen negativen Ausdehnungskoeffizienten hat, d.h. ein Material, das bei zunehmender Temperatur schrumpft. Bei diesem zweiten Verfahren wird die zuvor genannte Hülse auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff, d.h. etwa 196° unterhalb 00C,gebracht und dann auf das Rohr aufgeschoben. Anschließend steigt die Temperatur auf den Umgebungstemperaturwert an, und die Hülse drückt durch Schrumpfen das Rohr zusammen und bleibt unter Bildung eines druckdichten Abschlusses an diesem haften.
Die so gebildeten Verbindungen sind hinsichtlich des Druckverhaltens äußerst günstig, da die druckdichte Abdichtung über die gesamte Hülsenlänge verläuft. Auch ist sie äußerst zweckmäßig im Hinblick auf Axialbeanspruchungen, da durch das starke Haftvermögen zwischen der Hülse und dem Rohr jegliche axiale Gleitbewegung verhindert wird. Dennoch ist ein solches Verfahren nicht praktisch, läßt sich nicht schnell und billig durchführen, wenn man eine Verbindung herstellen, und insbesondere, wenn man diese Verbindung in beträchtlichen Meerestiefen herstellen will.
Auch hat das zuvor beschriebene Verfahren zusammengefaßt noch den Nachteil, daß in jedem Fall eine größere oder eine kleine-
re Schrumpfung oder Kontraktion des Rohrs bewirkt wird, was insbesondere bei Leitungen bzw. Rohrleitungen nachteilig ist, die als Öl- oder Gaspipelines verwendet werden, da hierdurch der freie Durchgang durch den Rohrinnenraum von sogenannten "Schnüfflern" behindert wird, worunter Wagen mit Einrichtungen verstanden werden, die Panorama-Röntgenaufnahmen von den Schweißnähten machen und die mechanischen Eigenschaften der Rohrleitungen überprüfen.
Gemäß einem weiteren üblichen Verfahren wird eine spezielle Hülse verwendet, die vorgefertigt und in ihrem Innenraum mit einer Dichtung und Gleitschutzelementen versehen ist, die auf das Rohr durch die Kraft des Druckmitteldrucks gedrückt werden.
Das zuletzt genannte Verfahren hat trotz einer schnellen und unkomplizierten Durchführung selbst bei großen Tiefen im wesentlichen jedoch zwei Nachteile, da es nicht billig genug ist, was auf die hohen Herstellungskosten für die Hülse zurückzuführen ist, und die Druckdichtigkeit unzulänglich ist, da sich die Dichtung nicht über die gesamte Hülsenlänge erstreckt, sondern nur auf Stellen beschränkt ist, an denen die Dichtungselemente aktiv sind.
Die Erfindung zielt darauf ab, die zuvor genannten Schwierigkeiten zu überwinden, und schafft ein Verfahren, nach den eine druckdichte Verbindung einer mit einem Flansch versehenen Hülse mit einem Rohrstück wirksam, schnell und billig auf einfache Art und Weise und bei großen Meerestiefen herstellbar ist, ohne daß irgendwelche Kontraktionen oder Schrumpfungen des Rohrs bewirkt werden.
Dieses Ziel wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß man ein an sich bekanntes Prinzip anwendet, nach dem es möglich ist, zwischen einem Rohr und einer darauf angebrachten Hülse eine zurückbleibende Grenzfläche (eine negative Toleranz) zu er-
erzeugen, die einen so starken Druck aufbringt, daß eine wirksame Dichtung längs der gesamten Hülse zuverlässig gewährleistet ist, und daß ein starker Widerstand gegen axiale Beanspruchungen oder axiale Belastungen gleichzeitig vorhanden ist. Demnach ist auch ein Widerstand gegen ein -wechselseitiges Gleiten zwischen der Hülse und dem Rohr vorhanden. Bei diesem Verfahren wird nur die Anordnung, bestehend aus Rohr und Hülse, entsprechend ausgedehnt, und anschließend wird die Ausdehnungskraft aufgehoben, wobei vorausgesetzt wird, daß die Hülse aus einem Material besteht, das einen größeren elastischen Verformungsgrad als das Material des Rohrs hat.
Dieses bekannte Prinzip ist bereits zur Herstellung von Verbindungen zwischen Rohren und Hülsen verwendet worden, jedoch ist die praktische Anwendung desselben nur auf sehr begrenzte Gebiete beschränkt, d.h. auf Verbindungen von Teilen, die eine große Verformungsfähigkeit bzw. eine hohe Duktilität haben, so daß vergleichsweise geringe Ausdehnungsdruckkräfte erforderlich sind.
Zusammenfassend wurde ein solches Prinzip ausschließlich auf dem Gebiet von Rohrleitungen für Öl- und Gaspipelines, und allgemeiner auf dem Gebiet von leicht verformungsfähigen Metallen, wie hochfeste Stähle (HTS) und Legierungen auf Titanbasis angewandt. Es wurde bisher für physikalisch unmöglich gehalten, hohe Druckwerte zu erreichen, die erforderlich sind, um die Hülse radial bis zur Grenze der elastischen Verformung zu dehnen, wenn eine Anordnung, bestehend aus Rohr und Hülse aus hochfestem Stahl oder Legierungen auf Titanbasis, vorgesehen wurde.
Es wurde nunmehr gefunden, daß ein Stopfen aus einem starren Kautschuk, der eine ringförmige Querschnittsfläche besaß und lose auf einem Schaft aus hochfestem Stahl angeord-
net ist und zwischen zwei ein Herauspressen verhindernden Ringen aus Nylon eingeschlossen ist, die ebenfalls lose auf dem Schaft angeordnet sind, wobei die seitlich in Umfangsrichtung konisch verlaufenden Enden des Stopfens jeweils in eine V-förmige Umfangsnut der gegenüberliegenden Stirnflächen der Ringe eingesetzt ist, große radiale Ausdehnungsdrücke in der Größenordnung von 1962 bis 2943 bar (2000 bis 3000 Atmosphären) erzeugen kann, wenn er in einem Rohr axial zusammengedrückt wird.
Tatsächlich wird ein Herauspressen des Stopfens mit Hilfe der beiden Nylonringe vollständig verhindert, die durch Verformung unmittelbar gegen den Schaft und die Innenwand des Rohrs angedrückt werden und an diesen haften.
Wird ein solches Verfahren zum Erzeugen der notwendigen radialen Ausdehnungsdrücke angewendet, ist es nunmehr möglich, dieses in Rede stehende Prinzip auch bei Leitungen bzw. Rohrleitungen für Öl- und Gaspipelines anzuwenden.
Erfindungsgemäß zeichnet sich daher das Verfahren zum Herstellen einer druckdichten Verbindung zwischen einer zylindrischen und einer mit einem Flansch versehenen Hülse, die eine konstante Querschnittsfläche hat mit einem Rohr aus hochfestem Stahl, wobei die Hülse mit einem bestimmten Spiel auf dem freien Ende der Rohrleitung angebracht ist und aus einem metallischen Material besteht, das einen größeren elastischen Verformungsgrad als das Material der Rohrleitung hat, dadurch aus, daß in der angegebenen Reihenfolge die Schritte ausgeführt werden, nach denen ein Stopfen aus einem starren Kautschuk mit einem kreisringförmigen Querschnittsumriß in die Anordnung, bestehend aus dem Rohr und der Hülse, eingesetzt wird, wobei der Stopfen lose auf einem Schaft aus hochfestem Stahl angeordnet und zwischen zwei ein Herauspressen verhindernden Nylonringen eingeschlossen ist, die ebenfalls lose auf
dem Schaft angeordnet sind, und wobei die in Umfangsrichtung konisch verlaufenden Seitenenden des Stopfens jeweils in eine V-förmige Umfangsnut der gegenüberliegenden Stirnflächen der Ringe eingesetzt sind, daß der Stopfen aus starrem Kautschuk axial zusammengedrückt wird und die Nylonringe beaufschlagt, um einen radialen Ausdehnungsdruck zu erzeugen, daß die axiale Druckkraft auf den Stopfen weiter ausgeübt wird, um die Anordnung, bestehend aus Hülse und Rohr, derart radial aufzuweiten, daß die Hülse bis zu ihrer elastischen Verformungsgrenze beansprucht wird, und daß schließlich der Druck auf den Stopfen aufgehoben und derselbe aus der Rohrleitung herausgezogen wird.
Zusammenfassend ist daher zur Herstellung einer druckdichten Verbindung von einer mit einem Flansch versehenen Hülse und einem Stahlrohr nach der Erfindung nur erforderlich, daß die Hülse auf das freie Ende der Rohrleitung gelegt wird, wobei dieses Auflegen dadurch erleichtert v/ird, daß ein Zwischenraum zwischen der Hülse und der Rohrleitung vorgesehen ist. Von der Innenseite der Rohrleitung her braucht dann nur der starre Kautschukstopfen beaufschlagt zu werden. Die axiale Kompression des Stopfens erzeugt tatsächlich in radialer Richtung eine Ausdehnungskraft, die ihrerseits eine radiale Ausdehnung nur des Teils der Leitung bewirkt, der die Hülse berührt, und diese Ausdehnung erfolgt zuerst elastisch und anschließend im plastischen Bereich, sobald die Streckgrenze des Materials der Rohrleitung überschritten wird. Wenn anschließend die Verformung der Rohrleitung einen V/ert erreicht, bei dem der zwischen der Rohrleitung und der Hülse vorhandene Zwischenraum ausgeglichen ist, bewirkt die weitere plastische Ausdehnung der Rohrleitung, die durch den sehr hohen Ausdehnungsdruck, der von dem Stopfen erzeugt wird, möglich ist, eine elastische Ausdehnung der Hülse, und diese elastische Ausdehnung wird fortgesetzt, indem eine plastische Ausdehnung der Rohrleitung bis zur elastischen Verformungsgrenze der Hülse erfolgt. Der letztgenannte Grenzwert muß, wie zuvor angegeben, größer als der Grenzwert der Rohr-
- ίο -
leitung sein. Wenn dann der Druck auf den Stopfen aufgehoben wird, schnellen sowohl das Rohr als auch die Hülse zurück. Das Rohr kann den Teil seiner Verformung auch im elastischen Bereich vollständig zurückstellen, da seine Schrumpfung unbehindert ist, während umgekehrt bei der Hülse dies nicht möglich ist, da diese einer stärkeren elastischen Verformung als die Rohrleitung unterworfen ist. Nachdem die Hülse auf die Abmessungen des Rohrs zurückgeschnellt ist, wird bei der Hülse ein Teil ihrer elastischen Verformung zurückgestellt, und eine weitere Rückstellung der Hülse zur Rückstellung der verbleibenden elastischen Verformung wird durch das plastisch verformte Rohr verhindert.
Auf andere Weise ausgedrückt, bedeutet dies, daß zwischen der Hülse und dem plastisch verformten Rohr, das im Innenraum der Hülse liegt, eine zurückbleibende Grenzfläche erzeugt wird, die verhindert, daß die Hülse ihre elastische Verformung vollständig zurückstellen kann, und die auch verhindert, daß die Hülse in ihren Ausgangszustand zurückkehren kann, aus dem sie zuvor radial gedehnt worden ist. Eine solche bleibende elastische Verformung der Hülse, die aufgrund der zurückbleibenden Grenzfläche zwischen der Hülse und dem Rohr nicht zurückgestellt werden kann und die versucht, die Hülse zusammenzudrücken, bis sie in ihren Ausgangszustand zurückgebracht ist, erzeugt somit die Wirkung, daß die Hülse gegen die Rohrinnenwand gedrückt und daher ein Druck zwischen der Hülse und dem Rohr erzeugt wird, der über die gesamte Längserstreckung der Hülse wirkt und eine wirksame Dichtung zwischen dem Rohr und der Hülse gleichzeitig mit einem starken Widerstand gegen axiale Gleitbewegungen gewährleistet.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich daher, daß beim Verfahren nach der Erfindung aufgrund der sehr unkomplizierten Anwendung des Verfahrens auch wirksame und billige Verbindungen bei Pipelines, die in großen Meerestiefen verlegt
sind, hergestellt werden können.
Andererseits ist es bekannt, daß der elastische Verformungsgrad eines Materials durch die Eigenschaft desselben bestimmt ist, und insbesondere direkt proportional zur Streckgrenze Ό g des Materials und umgekehrt proportional zum Elastizitätsmodul E des Materials ist.
Bei der Herstellung der mit einem Flansch versehenen Hülse nach der Erfindung müssen daher zwei Variable berücksichtigt werden, d.h. <o"* s und E. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Hülse aus einem hochfesten Stahl mit einer Streckgrenze ζΓ*,, hergestellt, die größer als die Streckgrenze des Materials des Rohrs ist, oder als Alternative ist sie aus einer Legierung auf Titanbasis hergestellt, die eine Streckgrenze von & o hat, die größer als die Streckgrenze des Rohrmaterials ist und einen Elastizitätsmodul E hat, der •kleiner als derjenige des Rohrmaterials ist.
Es ist somit ersichtlich, daß die Verbindung umso effektiver ist, je größer die Streckgrenze G**« des Hülsenmaterials im Verhältnis zu der Streckgrenze des Rohrmaterials ist, oder je kleiner der Elastizitätsmodul E des Hülsenmaterials im Vergleich zu dem Rohrmaterial ist, da mit grö;ßer werdenden Unterschieden hinsichtlich dieser Kennwerte der elastische Ver formungsgrad der Hülse größer wird. Demzufolge wird auch das Ausmaß der zurückbleibenden Grenzfläche zwischen der Hülse und dem Rohr entsprechend größer sowie der Druck der durch die zurückbleibende Grenzfläche aufgebracht wird. Auch ist noch zu berücksichtigen, daß das tatsächlich zu erreichende Ziel darin liegt, zwischen der Hülse und dem Rohr einen so hohen Druck zu erzeugen, daß eine wirksame Dichtung auch gegenüber Hochdrücken von Fluiden erhalten wird, die durch die Leitung strömen. Diese Drücke können sich auf Werte von einigen Hunderten von Atmosphären belaufen. Auch wird be-
zweckt, einen starken Widerstand gegenüber axialen Gleitbewegungen zu erhalten.
Unter Berücksichtigung der zuvor genannten Eigenschaften wird zweckmäßigerweise nach der Erfindung die mit einem Flansch versehene Hülse daher aus einem hochfesten Stahl mit einer Streckgrenze §"* σ hergestellt, die wenigstens zweimal so \ groß wie die Streckgrenze des Rohrs ist oder alternativ aus einer Titanlegierung mit einer Streckgrenze ^ ß, die wenigstens dreimal so groß wie diejenige des Rohrs ist und einen Elastizitätsmodul E hat, der etwa halb so groß wie jener des Rohrs ist, so daß der elastische Verformungsgrad der mit dem Flansch versehenen Hülse wenigstens zweimal so groß wie derjenige des Rohrs ist.
Auch ist noch zu erwähnen, daß der durch die zurückbleibende Grenzfläche zwischen der Hülse und dem Rohr erzeugte Druck nicht nur eine Funktion des Ausmaßes der zurückbleibenden Grenzfläche ist, sondern, wie an sich bekannt und offensichtlich, von der Stärke der Hülse abhängt.
Die Stärke der Hülse ist daher die dritte Variable', die zu berücksichtigen ist, um den erwünschten Druck zwischen der Hülse und der Rohrleitung zu erzeugen, sofern ein Druck durch Vergrößern der Stärke des Materials möglich ist.
Andererseits ist es auch ersichtlich, daß ein Druck nicht unbeschränkt vergrößert werden kann, sondern nur bis zu einem Grenzwert, der dem maximalen Druck entspricht, dem das Stahlrohr aufgrund seiner geometrischen und mechanischen Eigenschaften standhalten kann. Wenn nämlich ein höherer Druck von der Hülse aufgebracht würde, würde das Rohr brechen, und die hermetische Abdichtung würde verlorengehen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat die mit einem
Plansch versehene Hülse eine Stärke, die größer als diejenige des Rohrs ist. Die Stärke ist derart gewählt, daß der zwischen der Hülse und dem Rohr erzeugte Druck in der Nähe des maximalen Drucks liegt, den das Rohr aushalten kann.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, wobei die Herstellung einer druckdichten Verbindung zwischen einer mit einem Flansch versehenen Hülse und einer Rohrleitung nach der Erfindung in verschiedenen Stufen gezeigt ist.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch ein Rohr
ende, auf das die mit dem Flansch versehene Hülse zur Bildung einer druckdichten Verbindung unter Einhaltung eines bestimmten Spiels gelegt ist, wobei der ringförmige starre Kautschukstopfen in die Anordnung eingeführt ist,
Fig. 2 . ist eine Fig. 1 ähnliche Längsschnittan
sicht am Ende der radialen Ausdehnung der Anordnung, bestehend aus Rohr und Hülse, die dadurch bewirkt wurde, daß der ringförmige starre Katuschukstopfen nach der Erfindung axial zusammengedrückt wurde, und
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht der endgülti
gen Form der Anordnung, bestehend aus Rohr und Hülse, nachdem die Einzelteile aus der Stellung mit ihrer maximalen Ausdehnung gemäß Fig. 2, eingetragen in gebrochenen Linien, zurückgefedert sind,
und nachdem der ringförmige starre Kautschukstopfen von der Anordnung abgezogen worden ist.
Mit 1 ist in Fig. 1 ein hochfestes Stahlrohr für Öl- oder Gaspipelines bezeichnet, dessen freies Ende auf druckdichte V/eise mit einer zylindrischen Hülse 2 zu verbinden ist, die einai konstanten Querschnitt hat und mit einem Flansch 3 versehen ist.
Die Hülse 2 besteht aus einem metallischen Material, das einen größeren elastischen Verformungsgrad als das Material des Rohrs 1 hat, und insbesondere ist sie aus einem metallischen Material derselben Art wie das Rohr hergestellt, d.h. aus einem hochfesten Stahl, der aber eine Streckgrenze (T s von wenigstens dem Zweifachen der Streckgrenze des Rohrs besitzt, oder sie ist alternativ aus einem metallischen Material einer anderen Sorte als das Material des Rohrs hergestellt, wie z.B. einer Titanlegierung, die einen Elastizitätsmodul E hat, der etwa halb so groß wie derjenige des Rohrmaterials ist, und die eine Streckgrenze & α aufweist, die etwa dreimal so groß wie diejenige des Rohrs ist. Ferner hat die Hülse 2 eine Wandstärke, die größer als diejenige des Rohrs ist. Der Viert der Wandstärke wird mit Hilfe von an sich bekannten mathematischen Formeln derart bestimmt, daß der durch die zurückbleibende Grenzfläche zwischen der Hülse und dem Rohr erzeugte Druck in unmittelbarer Nähe des maximalen Drucks liegt, dem das Rohr ohne zu brechen standhalten kann.
Schließlich ist der Innendurchmesser der Hülse 2 derart gewählt, daß nach dem Aufschieben der Hülse auf das freie Ende des Rohrs 1 ein bestimmter Zwischenraum 4 zu der Außenfläche des Rohrs 1 vorhanden ist, wodurch das Anbringen der Hülse selbst bei sehr großen Meerestiefen erleichtert wird.
In die Anordnung, bestehend aus dem Rohr 1 und der Hülse 2, wird dann ein starrer Kautschukstopfen 5 mit einem kreisringförmigen Querschnitt eingeführt, der lose auf einem Schaft 6 aus hochfestem Stahl angebracht ist. Der Stopfen 5 hat an jedem seitlichen Ende einen Umfangskonus 7 und 8 jeweils, der eine Einführung in V-förmige Umfangsnuten 9 und 10 jeweils ermöglicht, die auf den gegenüberliegenden Stirnflächen von zwei, ein Herauspressen verhindernden Nylonringen 11 und 12 ausgebildet sind, die ebenfalls lose auf dem Schaft 6 angebracht sind und zwischen denen der Stopfen 5 eingeschlossen ist. · .
Der starre Kautschukstopfen 5 wird dadurch axial zusammengedrückt, daß er durch die Nylonringe 11 und 12 beaufschlagt wird, was bedeutet, daß die Nylonringe 11 und 12 aufeinander zu bewegt werden. Wenn jedoch der Stopfen 5 zusammengedrückt wird, übertragen der Umfangskonus 7 und 8 den geneigten Wandflächen der V-förmigen Nuten 9 und 10 der Nylonringe 11 und 12, in die diese konusförmigen Teile eingeführt sind, eine Ausdehnungskraft, wodurch die Innenlippen 13 und die Außenlippen 14 der Nuten 9 und 10 unter Andrücken an der Innenfläche des Schafts 6 und an der Innenfläche des Rohrs 1 jeweils angreifen. Da jegliches Herauspressen des Stopfens verhindert wird, kann daher der Kautschukstopfen 5 sehr stark zusammengedrückt werden, und Probeläufe haben gezeigt, daß ein radialer Äusdehnungsdruck in der Größenordnung von 1962 bis 2943 bar (2000 bis 3OOO Atmosphären) erzeugt werden kann.
Die Beaufschlagung der Nylonringe 11 und 12 zur Erzeugung der axialen Kompression des Stopfens 5 kann auf irgendeine geeignete Weise erfolgen. In den Figuren der Zeichnung werden hierzu zwei zusätzliche Schulterrringe 15 und 16 aus hochfestem Stahl verwendet. Der ständig fest mit dem Schaft 6 verbundene Ring 15 ist so angeordnet, daß der Nylonring 11
aufliegt, während der Ring 16 lose auf dem Schaft 6 angebracht ist und gegen den Nylonring 12 anliegt. Die axiale Kompression des Stopfens 5 wird dadurch bewirkt, daß sowohl der lose angebrachte Ring 16 als auch der Schaft 6 in Gegenrichtungen entsprechend den Pfeilen 17 und 18 in Fig. 2 beaufschlagt werden.
Durch das axiale Zusammendrücken des starren Kautschukstopfens 5 wird daher ein radialer Ausdehnungsdruck (19 in Fig. 2) erzeugt, der versucht, sowohl das Rohr 1 als auch die mit dem Flansch versehene Hülse 2 radial auszudehnen.
Wenn der Stopfen 5 den notwendigen Druck erzeugen kann, wird die radiale Ausdehnung fortgesetzt, bis die Hülse 2 ihre elastische Verformungsgrenze erreicht, die - wie zuvor erwähnt - etwa zweimal so groß wie diejenige des Rohrs 1 ist. Wenn diese Grenze erreicht ist, wird die Anordnung, bestehend aus dem Rohr 1 und der mit dem Flansch versehenen Hülse 2, entsprechend Fig. 2 verformt.
Da jedoch der starre Kautschukstopfen 5 aus dem Rohr nach dem Aufheben des axialen Drucks herausgezogen wird, stellt sich die Anordnung, bestehend aus dem Rohr 1 und der mit dem Flansch versehenen Hülse 2, zurück, wobei die Anordnung, ausgehend von der verformten Form nach Fig. 2, die in Fig.3 mit einer gebrochenen Linie bei 20 eingetragen ist, in die Endlage gebracht wird, die in durchgezogenen Linien in Figo gezeigt ist. Die zurückbleibende Grenzfläche, die zwischen dem Rohr und der Hülse infolge der Tatsache erzeugt wird, daß die mit dem Flansch versehene Hülse 2 sich nur in einem Teil ihrer elastischen Verformung zurückstellen kann,und daß das plastisch verformte Rohr 1 vorhanden ist, wird zwischen dem Rohr 1 und der mit dem Flansch versehene Hülse 2 ein Druck 21 erzeugt, der eine v/irksame Dichtung über die gesamte Länge der Hülse 2 hinweg ermöglicht und einen starken Wider-
stand gegen eine wechselseitige Gleitbewegung zwischen dem Rohr und der Hülse aufbringt.
Leerseite

Claims (7)

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Asamar.n - Or. R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE He/Li Case 1297 Nuovo Pignone S.p.A., Florenz/Italien Verfahren zum druckdichten Verbinden eines Rohrs aus hochfestem Stahl mit einer zylindrischen, mit einem Flansch versehenen Hülse, insbesondere zur Reparatur von unter Wasser in großen Meerestiefen verlegten Pipelines PATENTANSPRÜCHE
1.) Verfahren zum druckdichten Verbinden eines Rohrs aus hochfestem Stahl mit einer zylindrischen, mit einem Flansch versehenen Hülse, die einen konstanten Querschnitt hat, wobei die Hülse mit einem bestimmten Spiel auf dem freien Ende des Rohrs angebracht ist und aus einem metallischen Material besteht, das einen höheren elastischen Verformungsgrad als das Material des Rohrs hat,
dadurch gekennzeichnet, daß folgende Schritte ausgeführt werden:
in die Anordnung, bestehend aus dem Rohr und der Hülse,
wird ein starrer Kautschukstopfen mit einem ringförmigen Querschnitt eingeführt, der lose auf einem Schaft aus hochfestem Stahl angebracht ist und zwischen zwei ein Herauspressen des Stopfens verhindernden Nylonringen eingeschlossen ist, die ebenfalls lose auf dem Schaft angebracht sind, wobei in eine V-förmige Umfangsnut der gegenüberliegenden Stirnflächen der Ringe jeweils konisch ausgebildete seitliche Enden des Stopfens eingesetzt sind,
der starre Kautschukstopfen wird axial zusammengedrückt, indem man die Nylonringe beaufschlagt, um einen radialen Ausdehnungsdruck zu erzeugen,
die axiale Kompression des Stopfens wird fortgesetzt,um die Anordnung, bestehend aus dem Rohr, und die Hülse radial auszudehnen, bis die Hülse zu ihrer elastischen Verformungsgrenze beansprucht ist, und der Druck auf den Stopfen wird aufgehoben und dieser aus dem Rohr herausgezogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die mit dem Flansch versehene Hülse aus einem hochfesten Stahl besteht, der eine Streckgrenze ß" g hat, die größer als die Streckgrenze des Rohrs ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Flansch versehene Hülse aus einer Legierung auf Titanbasis besteht, die eine Streckgrenze ξΓ^ hat, die größer als diejenige des Rohrs ist, und einen Elastizitätsmodul E aufweist, der kleiner als derjenige des Rohrs ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Flansch versehene Hülse aus einem hochfesten Stahl besteht, der eine Streckgrenze (T'g hat, die wenigstens zweimal so groß wie diejenige des Rohrs
ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Flansch versehene Hülse aus einer Legierung auf Titanbasis besteht, die eine Streckgrenze $ g hat, die zweimal so groß wie diejenige des Rohrs ist und einen Elastizitätsmodul E aufweist, der halb so groß wie derjenige des Rohrs ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Flansch versehene Hülse eine Wandstärke hat, die größer als diejenige des Rohrs ist, und daß die Hülse derart beschaffen ist, daß der zwischen der Hülse und dem Rohr erzeugte Druck in der Nähe des maximalen Drucks liegt, dem das Rohr standhalten kann.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es insbesondere zur Reparatur von in großen Meerestiefen verlegten Pipelines bestimmt ist.
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