DE7328107U

DE7328107U - Aus elastomeren und verstaerkungseinlagen aufgebauter hochdruckschlauch

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Publication number: DE7328107U
Application number: DE19737328107
Authority: DE
Original assignee: Pahl'sche Gummi- und Asbest-Gesellschaft Paguag & Co GmbH
Current assignee: Pahl'sche Gummi- und Asbest-Gesellschaft Paguag & Co GmbH
Priority date: 1973-08-01
Filing date: 1973-08-01
Publication date: 1977-04-14

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHEEE&GER*, S KÖLN SI OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 26. November 1976

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Pahl'sche Gummi- und Asbest-Gesellschaft "PAGUAG", 4 Düsseldorf 3o

Aus Elastomeren und Verstärkungseinlagen aufgebauter Hochdruckschlaüch ~^r~~?'·

Die Erfindung betrifft aus Elastomeren und Verstärkungseinlagen aufgebaute Hochdruckschläuche mit einer lichten Weite über 56 mm, in Längsrichtung einheitlichem Aufbau und beliebig großer Länge. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Herstellung derartiger Hochdruckschläuche.

Es ist bekannt, Hochdruckschlauchverbindungen großer Länge durch Aneinandersetzen einer großen Zahl von Einzelstücken herzustellen. Diese haben jedoch nur geringe Einzellängen und die große Anzahl der verwendeten Armaturen zum Aneinandersetzen bilden eine unzulässige Schwachstelle und sind einer Schlauchreinigung hinderlich.

Zur Schürf-ung von Erdgas und öl in küstennahen Gebieten benötigt man für den Transport des UIs oder Gases von den im Meer gelegenen Fundstellen zu den Verbrauchsstellen Leitungen, die in normalen Fällen aus Stahlrohr bestehen.

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Bei großen Tiefen und stark zerklüftetem Meeresgrund sind der Verwendung von Stahlrohren Grenzen gesetzt. Die Elastizität und Biegefähigkeit der Stahlrohre reicht bei schroffen Niveauunterschieden nicht aus. Außerdem ist die Montage von Stahlrohrleitungen bei größeren Meerestiefen durch die endliche Länge der einzelnen Stahlrohre von 12 - 18m wegen der vielen Rundschwelöiähte schwierig. Bei großen Meerestiefen besteht außerdem die Gefahr, daß der starke hydrostatische Druck die Stahlrohre während der Verlegung bereits bleibend verformt. Die Wanddicken müssen daher entsprechend dimensioniert werden. Für den Transport der Stahlrohre zu den Verlegungsgebieten muß sehr großer Frachtraum zur Verfügung stehen. Aus diesen Gründen wurden Stahlrohrleitungen bisher nur in verhältnismäßig seichten Gewässern bis zu Meerestiefen von ca. 200 m verlegt.

Zur überbrückung großer Meerestiefen eignen sich Großrohre aus Elastomeren, die ähnlich wie die Hochdruckschläuche konstruiert sind. Derartige Schläuche werden in der Hochdrucktechnik für die Aufnahme hoher Innendrücke bei relativ kleinem Durchmessern und kurzen Längen verwendet. Die technischen Bedingungen, die bei einer Unterwasserleitung für große Tiefen berücksichtigt werden müssen, lassen sich jedoch mit den bisher bekannten Schlauchkonstruktionen nicht erfüllen. Zunächst müssen selbstverständlich Werkstoffe für die "Rohrkonstruktion" gewählt werden, die seewasserbeständig sind. Die Außenflächen der Rohre dürfen selbst bei jahrelanger Benutzung nicht vom.Seewasser angegriffen werden. Außerdem muß die Oberfläche so präpariert werden, daß der Ansatz von Meerestieren weitgehend eingeschränkt werden kann. Zur Überbrückung von schroffen Untiefen ist es erforderlich, selbst bei großen Durchmessern der Rohre, die in der Größenordnung von 300 - 1000 mm liegen, Längen von vielen km vorzusehen.

Es 1st von großer Bedeutung, möglichst große Rohreinzellängen anzuwenden, um die Anzahl der Nahtstellen zwischen den Rohrenden, soweit als technisch möglich zu vermindern.

Dieses Ziel läßt sich aber nur dann erreichen, wenn gleichzeitig die Transportprobleme gelöst werden, die bei großen Durchmessern und langen Transportwegen auftreten. Ein "Rohr" in dem genannten Durchmesserbereich läßt sich in geraden Zustand mit einer Einzellänge von z.B. 10Om nicht mit den üblichen Mitteln transportieren. Es muß daher in bekannter Weise als Schlauch aufgewickelt werden. Bei den gewünschten großen Schlauchdurchmessern würde bei den bisher bekannten Schlauchkonstruktionen der erforderliche Trommeldurchmesser Abmessungen erhalten, die ebenfalls nicht mehr transportfähig sind.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Hochdruckschläuchen aus Verbundwerkstoffen mit elastischem Trägermaterial lassen sich prinzipiell in Dornherstellverfahren und Dornlosverfahren einteilen.

Bei Dornherstellverfahren werden die einzelnen Materialbestandteile des Schlauches, wie z.B. Seele, Verstärkungseinlage und Decke einzeln auf einen als Formkern dienenden Dorn endlicher Länge aufgebracht. Die Dornlänge ist aus Gründen der leichteren "Entformbarkeit" begrenzt und beträgt in der Regel 20-40 m. Bei diskontinuierlicher Fertigung wird für kleine Schlauchdurchmesser meist ein massiver Stahldorn verwendet, bei größeren Durchmessern wegen der einfacheren Handhabung ein Aluminiumrohr (DT-PS 521 226).

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Die Dornlosverfahren erlauben bisher als einzige eine kontinuierliche Herstellung beliebig langer Schlauchstücke, da hierbei die Längenbegrenzung durch das Entformen entfällt. Der Aufbau des Schlauches in der Konfektionierphase erfolgt in diesem Fall auf einem geringfügig komprimierten Fluid, in der Regel Luft. Die Fixierung der Schlauchabmessungen wird bei diesen Verfahren über den Aussendurchmesser erreicht, indem z.B. vor der Heizung ein Bleimantel aufgebracht und nach der Heizung kontinuierlich wieder abgezogen wird. Im Unterschied zum Dornverfahren hängt dabei die Genauigkeit des Innendurchmessers sehr stark von Material- und Maschinenparametern ab. Darüber hinaus sind die heute bekannten Dornlosverfahren nur bei großen Schlauchserien

Schlauch
und kleinen -abmessungen wirtschaftlich anwendbar { Zeitschrift "Kautschuk und Gummi"; Februar 1963, DK 678.06: 621.643.3).

Für die Herstellung von Hochdruckschläuchen großer und größter Abmessungen wurde bisher ausschließlich das Dornverfahren angewandt. Der Grund hierfür sind nicht so sehr die geforderte Konstanz des Innendurchmessers, sondern im wesentlichen 2 Fakten: Die für den Schlauchaufbau erforderliche metallische oder textile Bewehrung "nuß unter Spannung konfektioniert werden, was im Falle des Dornlosverfahrens bei großen lichten Weiten des Schlauches zu einer unzulässigen Einschnürung der Seele führen würde. In solchen Fällen ist eine Erhöhung des Stützluftdruches nicht möglich, da daraus ebenfalls eine, wenn auch anders gerichtete Deformation der Seele resultiert. Zum anderen würde die -Ummantelung mit Blei während der Heizung zu wirtschaftlich nicht mehr vertretbaren Herstellkosten führen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde», Hochdruckschläuche aus Verbundwerkstoffen mit elastischem Trägermaterial In großen Längen zur Verfügung zu stellen. Besondere Aufgabe 1st die Erzeugung großdimensionierter flexibler Rohre, die als elastische Pipelines in technisch einfacher Weise mit Einrichtungen, die auch z.B. auf Schiffen untergebracht werden können, verlegt werden können.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch aus Elastomeren und Verstärkungseinlagen aufgebaute Hochdruckschläuche mit einer lichten Weite über 5o mm, die durch einen einheitlichen Aufbau und eine beliebig große Länge von mindestens loo m gekennzeichnet sind, gelöst.

Die erfindungsgemäßen Hochdruckschläuche können eine Armierung besitzen, die sie auch unter hohem Außendruck formstabil erhält. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind sie unter Außendruck reversibel zusammendrückbar, wobei sich ihr Querschnitt zu einem flachen Oval und mehr verformt.

Die erfindungsgemäßen Hochdruckschläuche können bei nicht kreisförmigem Querschnitt eine Hauptträgheitsachse besitzen, wodurch ihnen beim Zusammendrücken eine definierte Knickebene gegeben wird und Torsionen vermieden werden.'

Die erfindungsgemäßen Hochdruckschläuche können einen oder mehre in Längsrichtung verlaufende Zugträger zur Aufnahme der Längskräfte besitzen. Diese liegen Vorzugs*- weise auf der Hauptträgheitsachse. Im Bereich der auf der Hauptträgheitsachse liegenden Verdickungen weist der erfindungsgemäße Hochdruckschlauch in einer bevorzugten Ausführungsform in Abständen Aussparungen auf.

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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Schlauchenden zur Befestigung von Anschlußarmaturen ohne Beeinträchtigung der Festigkeit MaterIaIverdickungen auf. Der erfindungsgemäße Hochdruckschlauch 1st vorzugsweise so aufgebaut, daß die Durchlässigkeit des zum Aufbau verwendeten Werkstoffes gegen die für sie schädlichen Bestandteile des Fördergutes von innen nach außen zunimmt.

Die kontinuierliche Herstellung des erfindungsgemäßen Hochdruckschlauch kann nach dem Verfahren und den Vorrichtungen der DT-PS 2 338 948 erfolgen.

Wenn Großrohre aus Hochpolymeren in Tief seegebieten ein<-gesetzt werden, dann erfolgt die Montage der Leitungen drucklos. Der Druck für die Förderung von Erdgas und öl in Höhe von ca. 55 - 75 atü kann erst nach Fertigstellung des ganzen Leitungssystems aufgebracht werden. Bis zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme wirkt sich der hydrostatische Wasserdruck voll aus. Die Leitungsteile behalten daher die für den Transport erwähnte flach-ovale Form bei. Die Kreisform tritt erst ein, wenn der gewünschte Enddruck in der gewünschten Meerestiefe erreicht wurde. Um eine Torsion des Schlauches während des Zusammendrückens zu vermeiden, kann der Schlauch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt haben. Durch Verdickungen (57) läßt sich eine Hauptträgheitsachse x-x einvulkanisieren, die dem Schlauch beim Zusammendrücken eine definierte Knickebene vorgibt. Die Längszugträger (56) werden vorteilhaft in diese Ebene verlegt.

Bei schwebender Verlegung einer solchen Pipeline in größeren Meerestiefen muß der Auftrieb des Schlauches durch Gegengewichte kompensiert werden. Zur Anbringung dieser Gegengewichte oder um ihr Verschieben in Längsrichtung zu verhindern, weist der Schlauch in Abständen Aussparungen auf (58).

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Bei der Verlegung obengenannter flexibler Leitungen in großen Meerestiefen 1st es ökonomischer, den Leitungsquerschnitt nicht auf den gewünschten absoluten Betriebsinnendruck hin zu dimensionieren, sondern ihn nur für den herrschenden Differenzdruck auszulegen.

2 So genügt z.B. ein Schlauch von mindestens 20 kp/cm

Nenndruckfestigkeit bei einem Betriebsinnendruck von

2
70 kp/cm für den Teil der Leitung, der tiefer als 500 m im Meer verlegt ist. Der bei der Verlegung des

Schlauches im drucklosen Zustand von außen einwirkende

hydrostatische Wasserdruck von ca. 50 kp/cm verformt

2 den für nur 20 kp/cm Nenndruck ausgelegten Schlauch zwar dann umso mehr, was bei der Schlauchkonstruktion berücksichtigt werden muß; dafür lassen sich aber größere Einzellängen auf der gleichen Trommel zur Verlegestelle transportieren.

Erfindungsgemäß werden die Stahldraht- oder andere Armierungen so in z.B. Gummi eingebettet, daß sich die einzelnen Verstärkungselemente bei den geschilderten Umformungen von der flach-ovalen Form in die Kreisform und umgekehrt nicht bleibend verformen.

Die Schläuche können auch flach oval, also in einer treibriemenähnlichen Form, auf Trommeln aufgewickelt werden, ohne daß ihr innerer Aufbau, insbesondere die Strahldrahtarmierung, bleibend verformt wird. Dies gestattet den rationellen Transport von Druckschläuchen sehr großer Einzellängen.

Claims

It(I Schutzansprüche

1. Aus Elastomeren und Verstärkungseinlagen aufgebauter Hochdruckschlauch mit einer lichten Weite über 50 mm, gekennzeichnet durch In Längsrichtung einheitlichen Aufbau und eine beliebig große Länge von mindestens 100 m.

2. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß er durch Einlage einer Armierung auch unter hohem Außendruck formstabil bleibt.

3. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß er unter Außendruck reversibel zusammendrückbar ist, wobei sich sein Querschnitt zu einem flachen Oval und mehr verformt.

4. Hochdruckschlauch nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen nicht kreisförmigen Schlauchguerschnitt, der eine Hauptträgheitsachse aufweist, wodurch dem Schlauch beim Zusammendrücken eine definierte Knickebene vorgegeben wird und Torsionen vermieden werden.

5. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet

durch einen oder mehrere in Längsrichtung verlaufende Zugträger 56 zur Aufnahme der Längskräfte.

6. Hochdruckschlauch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugträger 56 auf der Hauptträgheitsachse liegen.

7. Hochdruckschlauch nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch im Bereich der auf der Hauptträgheitsachse liegenden Verdlckangen 57 in Abständen Aussparungen 58 aufweist.

8. Hochdruckschiauch nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchenden zur Befestigung von Anschlußarmaturen ohne Beeinträchtigung der Festigkeit Mater i alverdi ckungen au fwei sen.

9. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1 bis 8/ dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit der zum Aufbau verwendeten Werkstoffe gegenüber den für sie schädlichen Bestandteilen des Fördergutes von innen nach außen zunimmt.

10. Hochdruckschlauch nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seine Nenndruckfestigkeit für schwebende Verlegung in großen Meerestiefen mindestens dem dort herrschenden Differenzdruck zwischen hydrostatischen» Außendruck und Betriebsinnendruck entspricht.