DE3229692C2

DE3229692C2 - Schlauchstück mit einer an mindestens einem Ende befestigten Schlaucharmatur

Info

Publication number: DE3229692C2
Application number: DE3229692A
Authority: DE
Inventors: Miklós Dipl.-Chem. Dr. 4030 Ratingen Dobó; Manfred Dipl.-Ing. Dr. 4020 Mettmann Peuker-Holtermann; Ernst Dipl.-Ing. 5270 Gummersbach Rupprecht; Rainer Dipl.-Ing. Dr. 4030 Ratingen Vettermann
Original assignee: Pahl'sche Gummi- und Asbest-Gesellschaft "paguag" & Co 4000 Duesseldorf De GmbH
Current assignee: Pahl'sche Gummi- und Asbest-Gesellschaft "paguag" & Co 4000 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1984-09-27
Also published as: CA1224226A; GB2125504B; GB8321298D0; DE3229692A1; NO164561C; NO832850L; NO164561B; GB2125504A

Abstract

Eine Schlaucharmatur zum Anschließen eines Schlauches an andere Leitungssysteme, zur Verbindung zweier Schlauch enden miteinander oder zum Verschließen eines Schlauch endes, insbesondere zur Anwendung bei Hochdruckschläuchen mit großem Durchmesser mit in das Schlauchmaterial eingearbeiteten Verstärkungslagen, besteht aus einem Metallnippel mit mindestens einer Traghülse, an der die Verstärkungslagen befestigt sind. Um zu erreichen, daß die Festigkeit des Schlauchaufbaus in dem Armaturbereich nicht geschwächt und insbesondere die Innendruckfestigkeit nicht erniedrigt wird, sind die Verstärkungslagen im gesamten Bereich der Traghülse in Gummi- oder gummiähnliches Material mit hoher Festigkeit und geringer Dehnfähigkeit eingebettet, wobei das Einbettungsmaterial fest mit der Traghülse verbunden ist. Als Einbettungsmaterial ist vorzugsweise Hart gummi vorgesehen.

Description

4. Schlauchstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Verstärkungsmaterial in dem Hartgummi (6) faseriges Material mit hoher Zugfestigkeit ist

5. Schlauchstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß dai Einbettungsmaterial (6) für die Verstärkungslage (5) über eine Metall-Gummi-Verbindung an der Tra^iülse (4; 8) befestigt ist

6. Schlauchstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Traghülse als Innenhülse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbettungsmaterial (7) für die Verstärkungslagen (5) über einen Schrumpfsitz mit der Traghülse (4; 8) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft ein Schlauchstück, insbesondere Hochdruckschlauch mit großem Durchmesser, mit einer an mindestens einem Ende befestigten Schlaucharmatur zum Anschluß an andere Leitungssysteme, zur Verbindung zweier Schlauchenden miteinander oder zum Verschließen eines Schlauchendes, wobei in die aus Gummi oder ähnlichem Material bestehende Schlauchwand mehrere konzentrische Verstärkungslagen eingearbeitet sind und die Schlaucharmatur einen Metalinippel mit mindestens einer Traghülse aufweist, in deren gesamten Bereich die Verstärkungslagen in Gummi oder gummiähnliches Material, das fest mit der Traghülse verbunden ist, eingebettet sind.

Beispielsweise im Bereich der sich progressiv entwikkelnden ölexploration im Offshore-Bereich wachsen insbesondere die Anforderungen, die an flexible Schlauchleitungen zum Transport von Erdöl und Erdgas gestellt werden, wobei ständig höhere Betriebsdrücke und größere Nennweiten verlangt werden. Kritisch ist bei solchen Schlauchleitungen in diesem Anforderungsbereich die Verbindungstechnik.

Hochbelastete Druckschläuche werden nicht nur in radialer Richtung, sondern in erheblichem Maße auch in axialer Richtung belastet. Im Schlauchmalerial sind die axialen Spannungen über die gesamte Schlauchwandstärke gleichmäßig verteilt da sich der Schlauch in Längsrichtung frei und gleichmäßig dehnen kann. Der Axialzug kann sich somit gleichmäßig auf die einzelnen Verstärkungsiagen verteilen. Anders liegen dagegen die Verhältnisse im Bereich einer Schlaucharmatur, bei der der Schlauch über eine Traghülse greift und an dieser mit Hilfe einer Gummi-Metali-Bindung befestigt ^:st Wenn auf den Schlauch bei hohem Innendruck ein starker Axialzug ausgeübt wird, so kann sich zwar der Schlauch überall frei und gleichmäßig dehnen, nicht jedoch im Bereich der Armatur, wo die Innenfläche des Schlauchendes über die Gununi-Metall-Bindung an der Traghülse haftet In der Grenzschicht zwischen dem Metall und¹ dem Gummi findet trotz starken Axialzuges nahezu keine Verformung des Schlauches statt Die Verformung nimmt aber dann im Abstand von der Traghülse mehr und mehr zu und ist in der Außenfläche des Schlauches relativ zu seiner Ausgangslage am größten. Die Außenfläche des Schlauches verschiebt sich also gegenüber der Innenfläche, wobei die Verschiebungsstrecken um so größer sind, je näher man zum Endbereich der Traghülse kommt Da sich gleichzeitig mit dem Schlauchmaterial auch die Verstärkungslagen in gleieher Weise mehr oder weniger verlagern, befindet sich im Endbereich der Traghülse die ungünstigste Spannungsverteilung. In dieser Ebene nimmt also die innere Verstärkungslage einen größeren Anteil der Zugspannungen auf als die mittlere Lage und diese wiederum einen größeren Anteil als die äußere Lage. Bei Berstdruckversuchen tritt daher auch stets das Phänomen auf, daß der Schlauch im Endbereich der Traghülse platzt.

Dieses Phänomen ist seit langer Zeit bekannt und es sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, die Schwächung des Schlauches beim Übergang auf die Traghülse so weit wie möglich zu reduzieren. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, im Endbereich des Schlauchs, der an der Traghülse befestigt ist zusätzliche Verstärkungslagen vorzusehen (DE-AS 11 80 584). Nach dieser Druckschrift sind die zusätzlichen Verstärkungslagen in mehreren Schichten übereinander in die Schlauchwandung eingebettet, wobei die einzelnen Schichten sich unterschiedlich weit über die Traghülse hinaus erstrecken. Durch diese zusätzlich eingebrachten Verstärkungslagen können zwar die beschriebenen Schwierigkeiten gemildert, nicht aber beseitigt werden. Der Erfindung liegt dtJier die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchleitung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Berstdruck-Festigkeit des Schlauchstücks durch seine Befestigung an der Armatur nicht erniedrigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Einbettungsmaterial im Bereich der Traghülse eine hohe Festigkeit und geringe Dehnfähigkeit aufweist. Aufgrund dieser Maßnahme kann sich das Einbettungsmaterial über der Traghülse selbst bei starker Zugbelastung nicht mehr bzw. nur noch sehr geringfügig verschieben. Im Endbereich der Traghülse herrsehen daher in allen Verstärkungslagen im wesentlichen gleiche Spannungszustände, so daß die axialen Zugspannungen auf sämtliche Verstärkungslagen unabhängig von ihrer radialen Lage gleichmäßig verteilt sind.

Dadurch wird eine gleichförmige optimale Ausnutzung sämtlicher vorgesehener Festigkeitsträger bewirkt. Das gilt sowohl bei Nippeln mit Innenhülsen als auch bei solchen mit Außenhülsen. Aufgrund der Tatsache, daß die Verstärkiingslagen im gesamten Bereich

der Traghülse fest und unelastisch eingebettet sind, kann die Baulänge des Nippels gegenüber den bekannten Ausführungen erheblich reduziert werden, so daß die Schlauchleitungen nur noch relativ kurze starre Armaturteile aufweisen. Die gute Flexibilität einer s Schlauchleitung wird durch die Armatur also nicht wesentlich beeinträchtigt

Vorzugsweise besteht das Einbettungsmaterial, welches die zu fixierenden Verstärkungslagen umgibt, aus Hartgummi, der einen hohen Ε-Modul und eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweist Darüber hinaus läßt sich der Hartgummi bei der Schlauchherstellung leicht verarbeiten, und es läßt sich insbesondere ein guter Übergang zu dem elastischen Gummi des Schlauchmaterials herstellen.

Zur Verbesserung der hier verlangten Eigenschaften kann der Hartgummi Verstärkungsmaterial enthalten, und zwar vorzugsweise faseriges Material mit hoher Zugfestigkeit wie beispielsweise Glasfasern oder Kohlenstoffasern.

Die Befestigung des Einbettungcmaterials an der Traghülse kann vorzugsweise über eine Meta'l-Gummi-Verbindung erfolgen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Konzeptron kann der Metallnippel für verschiedenste Anwendungsfälle des Schlauches mit einer Innenhülse versehen sein, ohne daß die bekannten Nachteile, nämlich die Nichtausnutzung des gesamten Aufbaus der Verstärkungslagen, auftritt Darüber hinaus wird bei der Verwendung von Innenhülsen der Vorteil des leichter zu praktizierenden Herstellungsverfahrens ausgenutzt das sich bei der Anbringung von Außenschalen, die nachträglich auf das Schlauchende aufgebracht werden müssen, wesentlich schwieriger gestaltet Schließlich hat die Innenhülse auch Vorteile bei auf Längszug beaufschlagten Schlauchen, da sich der Schlauch dann einschnürt und somit den Sitz auf der Hülse noch verbessert.

Wenn als Traghülse eine Innenhülse verwendet wird, kann das Einbettungsmaterial für die Verstärkungslagen auch über einen Schrumpfsitz mit der Traghülse verbunden werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Armatur mit einer Innenhülse, die in ihrem Haftbereich einen konstanten Durchmesser aufweist,

F i g. 2 einen Ausschnitt Il aus F i g. 1 in vergrößerter Darstellung mit einer abgewandelten Oberflächenform der Traghülse und

Fig.3 einen Schnitt durch eine Armatur mit einer abgestuften Traghülse.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Schnitt durch ein Schlauchende 1 dargestellt, das mit einem Metallnippel 2 verbunden ist D^r Metallnippel 2 weist einen Verbindungsflansch 3, mit welchem das Schlauchende mit einem anderen Schlauchende verbunden oder an ein beliebiges Leitungssystem angeschlossen werden kann, sowie eine Traghülse 4 auf, an der das Schlauchende 1 befestigt ist

Der Schlauch 1 ist aus elastischem Gummi gefertigt und weist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbetspiel sechs Verstärkungslagen 5 auf. In dem Bereich über der Traghülse 4 sind die Verstärkungslagen 5 in Hartgummi 6 eingebettet, der seinerseits über b5 eine Metall-Gummi-Verbindung fest an der Traghülse sitzt. In dem Endbereich 7 der Traghülse geht der Hartgummi 6 in den elastischen Schlauchgummi über.

Die Hülse 4 weist in dem Bereich, in welchem sie zur Aufnahme der Hartgummischicht 6 sowie der Verstärkungslagen 5 dient, einen etwa konstanten Durchmesser auf. Die Verstärkungslagen, die im Bereich über der Hülse 4 liegen, sind etwa gleich lang ausgebildet Die Verstärkungslagen 5 sind in der Hartgummischicht 6 fest eingespannt so daß sie in dem Übergangsbereich 7, in welchem sie in den elastischeren Schlauchgummi übergehen, etwa gleiche Spannungszustände aufweisen, was gute Festigkeitseigenschaften garantiert Die guten Festigkeitseigenschaften werden insbesondere dadurch erzielt daß sämtliche im Schlauch vorhandenen Festigkeitsträger optimal ausgenutzt werden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenoberfläche, die die Hartgummischicht 6 mit den eingebetteten Verstärkungslagen 5 trägt mit einer Profilierung in Form eines Gewindes 10 versehen, so daß die Haftfähigkeit zwischen dem Hartgummi 6 und der Hülse 4 noch verbessert wird.

Bei dein in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem gleiche Teile mit gleic.'Kn Positionszahlen bezeichnet sind, weist der Metallnippel 2 eine abgestufte Traghülse 8 auf. Diese ist an ihrer Außenseite mit drei Stufen 9 versehen, der jeweils zwei der sechs Verstärkungslagen 5 zugeordnet sind.

In d ;m gesamten Bereich über der Traghülse 8 sind die Verstärkungslagen 5 in Hartgummi 6 eingebettet, der über eine Metall-Gummi-Verbindung an der stufenförmigen Hülse 8 befestigt ist Die Hartgummischicht 6 erstreckt sich bis in den Übergangsbereich 7 am Ende der Hülse 8, wo die Verstärkungslagen 5 in das aus elastischem Gummi bestehende Material des Schlauches 1 übergehen.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 sind die Verstärkungslagen 5 über ihre gesamte Länge fest in die Hartgummischicht 6 eingespannt, so daß sie trotz ihrer unterschiedlichen Längen dennoch in dem Übergangsbereich 7 gleiche Spannungszustände aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlauchstück, insbesondere Hochdruckschlauch mit großem Durchmesser, mit einer an mindestens einem Ende befestigten Schlauchannatur zum Anschluß an andere Leitungssysteme, zur Verbindung zweier Schlauchenden miteinander oder zum Verschließen eines Schlauchendes, wobei in die aus Gummi oder ähnlichem Material bestehende Schlauchwand mehrere konzentrische Verstärkungslagen eingearbeitet sind und die Schlaucharmatur einen Metallnippel mit mindestens einer Traghülse aufweist, in deren gesamtem Bereich die Verstärkungslagen in Gummi oder gummiähnliches Material, das fest mit der Traghülse verbunden ist eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbettungsmaterial (6) im Bereich der Traghülse (4; Sj sine hohe Festigkeit und geringe Dchnfähigkeit aufweist.

2. Schlauchstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Einbettungsmaterial Hartgummi (6) vorgesehen ist.

3. Schlauchstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Hartgummi (6) Verstärkungsmaterial enthält