EP2594696A1 - Dichtungsanordnung für Unterwasser-Verankerung eines Offshore-Bauwerks - Google Patents

Dichtungsanordnung für Unterwasser-Verankerung eines Offshore-Bauwerks Download PDF

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EP2594696A1
EP2594696A1 EP11189753.4A EP11189753A EP2594696A1 EP 2594696 A1 EP2594696 A1 EP 2594696A1 EP 11189753 A EP11189753 A EP 11189753A EP 2594696 A1 EP2594696 A1 EP 2594696A1
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EP
European Patent Office
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sealing
pile
reinforcing element
sealing arrangement
arrangement according
Prior art date
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EP11189753.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2594696A9 (de
EP2594696B1 (de
Inventor
Christoph Adam
Günther Glaser
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DITEC DICHTUNGSTECHNIK GMBH
WILLBRANDT KG
Original Assignee
ditec Dictungstechnik GmbH
Willbrandt KG
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Priority to DK11189753T priority patent/DK2594696T3/da
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Publication of EP2594696A9 publication Critical patent/EP2594696A9/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/12—Pile foundations
    • E02D27/14—Pile framings, i.e. piles assembled to form the substructure

Definitions

  • the invention relates to a seal assembly for underwater anchorage of an offshore structure for sealing an annular cavity between a pipe and a pile, comprising a circumferential sealing element made of an elastomer material having a sealing portion for sealingly abutting the pole and a fastening portion for attaching the sealing element to the Pipe.
  • the object of the invention is to provide a cost-effective sealing arrangement, which allows a reliable seal under all practical circumstances, especially in the case of a significant center offset between the pile and the pipe, the risk of damage to the sealing element and a functional associated Impairment is significantly reduced.
  • the reinforcing element has two essential functions. (1) It causes the lateral tracking of the sealing element with a mismatch between pipe and pile during the assembly process. The forces exerted by the pile on the sealing element are taken up to a considerable extent by the reinforcing element, distributed over the entire circumference of the sealing element and derived therefrom, so that force peaks are avoided at individual peripheral points of the sealing element and the risk of damage to the sealing element Insertion of the pipe can be significantly reduced. (2) If the sealing element nevertheless tears at its free end, the reinforcing element prevents the crack from continuing beyond the reinforcing element. Damage to the sealing element thus remains tightly limited locally and does not lead to a significant impairment of the sealing functionality.
  • the reinforcing element preferably consists of a stronger material than the sealing element.
  • the reinforcing element consists essentially of metal, for example of steel wire.
  • the reinforcing element is preferably closed in an annular manner.
  • Preferred with regard to the tracking of the sealing element with center offset are rigid reinforcing elements.
  • an elastic reinforcing element for example in the form of a metallic ring helical spring.
  • the circumference of the reinforcing element is only slight, i. by a maximum of 10%, preferably a maximum of 5% greater than the circumference of the surface to be sealed. This also favors the tracking of the sealing element with center offset.
  • the sealing arrangement has a hinge device with a plurality of hinge elements distributed over the circumference of the sealing arrangement.
  • the hinge elements preferably cover the sealing portion at least as far as the reinforcing element, at least in the preassembled position and over a substantial operating range, preferably the entire operating range of the hinge elements at least in the absence of center offset.
  • the hinge elements then substantially engage the reinforcing element in order to reliably move the sealing element into the operating position. The risk of damage to the sealing element by the action of the hinge elements can be significantly reduced.
  • a wind turbine, not shown, is anchored via a carrier in the seabed.
  • the carrier is, for example, a tripod and generally comprises one or a plurality of legs FIG. 1
  • One leg is shown in the neckline at the bottom.
  • the leg 11 comprises a pile 12 (pile) which is anchored at its lower end in the seabed, and a tube 13 which carries at its upper end the wind turbine.
  • the pile 12 may in particular also be tubular.
  • the tube 13 is pushed from above over the anchored in the seabed pile 12; It is also called a sheath pipe. In this case, for example, due to rough seas, significant center offsets can occur between the pile 12 and the pipe 13.
  • the annular gap 14 between the tube 13 and the pile 12 is filled with a cementitious, so-called grout, not shown, to permanently and stably bond the tube 13 to the pile 12.
  • the Grout does not leak uncontrollably, is between the tube 13 at the lower end and the pile 12 is a circumferential, in particular cone-shaped seal assembly 15 is provided for sealing the annular gap 14.
  • the seal assembly 15 is here attached to the inside of the tube 13 and comprises for this purpose a particular cylindrical mounting portion 16 whose outer diameter is therefore adapted to the inner diameter of the tube 13.
  • spacers 40 are preferably provided on the inside of the tube 13, preferably in each case above and below the sealing device 15 each have a ring evenly distributed over the circumference of the tube 13 spacers 40.
  • the spacers 40th preferably have bevelled or rounded lower edges 41.
  • the sealing arrangement 15 comprises a sealing element 17 made of a suitable elastomer material, which comprises a fastening section 18 and a sealing section 19.
  • the attachment portion 18 of the sealing member 17 is fixed by means of a clamping bar 20 and connecting means 21 such as setting bolts or screws on the inner wall of the tube 13.
  • a plurality of terminal strips 20 may be provided in sections.
  • the length of the sealing portion 19 is sufficiently large, so that the sealing portion 19 rests in the mounted state with its free end 24 around the entire circumference sealingly on the outside of the pile 12, see for example Figures 4 and 5, even for a maximum center offset between Post 12 and tube 13. In this state, the seal assembly 15 seals the annular gap 14 down so that no Grout can leak down.
  • annular self-contained reinforcing element 50 In the region of the free end 24 of the sealing portion 19 is a completely around the circumference of the sealing member 17 rotating, annular self-contained reinforcing element 50, here in the form of a steel wire ring, provided.
  • the reinforcing element 50 is arranged on the side of the sealing element 17 facing away from the surface 36 of the pile 12 to be sealed.
  • a strip-shaped cover 51 is laid over the reinforcing element 50 and fastened on both sides to the sealing section 19, for example by vulcanization, so that the reinforcing element 50 is held captive between the cover 51 and the sealing section 19.
  • the cover may advantageously consist of the same elastomer material as the sealing element 17th
  • the reinforcing element 50 may also be completely embedded in the sealing portion 19. The strip-shaped cover 51 is then unnecessary.
  • the sealing arrangement 15 comprises two separate encircling protective devices arranged on the side of the sealing element 17 facing the surface to be sealed, namely a hinge device 26 and a flexible tissue and / or the like between the sealing element 17 and the hinge device 26. or film part 30.
  • the hinge device 26 comprises a plurality of preferably uniformly arranged over the circumference of the tube 13 hinge elements 25. Preferably, at least four, or a multiple of four, hinge elements 25 are provided. Each hinge element 25 comprises two plate-shaped hinge parts 22, 23.
  • the fastening hinge part 22 is fastened to the inner wall of the tube 13, preferably in the region of the fastening section 18 of the sealing element 17, in particular on the clamping strip 20 as in FIGS Figures 2 and FIG. 5, wherein the Fixing means 21 can advantageously be used for fastening the fastening hinge part 22.
  • the movable hinge part 23 is pivotable about a substantially perpendicular to the axis of the tube 13 and tangentially to the circumference of the tube 13 arranged hinge axis 27 relative to the mounting hinge part 22.
  • a strip-shaped plate 28 is attached on the movable hinge part 23, for example.
  • the movable hinge part 23 and the strip-shaped plate 28 form the free strip-shaped hinge arm 29.
  • the movable hinge arm 29 may be formed in another embodiment by an extended, strip-shaped movable hinge part 23.
  • On a separate plate 28 can then be dispensed with.
  • the movable hinge arm 29, or the plate 28, consists of a hard, under the action of the pile 12 non-deforming material, in particular a metal, such as steel. But it is also conceivable, for example, a solid plastic.
  • the hinge elements 25 preferably have a stop means, not shown, which prevents pivoting of the movable hinge part 23 relative to the fixed hinge part 22 or to the axis of the tube 13 by more than 90 °.
  • the stop means may in particular be formed between the hinge parts 22, 23. By means of the stop means, tilting of the hinge elements 25 during mounting of the tube 13 can be prevented.
  • the free end 24 of the sealing element 17 projects beyond the free end 35 of the movable hinge arm 29 only by the amount required for performing the sealing function of the free end 24 of the sealing element 17 abutting the surface 36 of the pile 12 to be sealed.
  • the vast majority of the Sealing portion 19 of the sealing member 17 is covered by the hinge arm 29, as seen from FIG. 2 is apparent.
  • the hinge arm 29 protects the sealing portion 19 of the sealing member 17 substantially over the entire assembly operation of the tube 13 against mechanical action by the upper edge of the pile 12. Only when the sealing portion 19 is positioned correctly relative to the pile 12, the free end 24 comes the sealing element 17 on the lateral surface of the pile 12 (over the free end 34 of the fabric and / or film part 30) sealing to the system, as will be explained in more detail below.
  • the fabric and / or film part 30 comprises a fastening section 31 and a plurality of strips 32, preferably uniformly arranged over the circumference of the tube 13, which preferably completely cover the entire circumference, so that substantially no gaps exist between the strips 32.
  • the attachment portion 31 is preferably made of one piece.
  • the strips 32 may be formed in particular by incisions into a uniform rectangular tissue and / or film part 30.
  • one strip 32 is arranged correspondingly over in each case one movable hinge arm 29 and covers it completely.
  • the number of strips 32 is therefore preferably at least as large as the number of hinge elements 25.
  • the width of the strips 32 is preferably greater than the width of the movable hinge arms 29.
  • a strip 32 is preferably arranged approximately centrally above a respective movable hinge arm 29.
  • the fastening section 31 of the fabric and / or film part 30 is fastened to the inner wall of the tube 13, preferably in the region of the fastening section 18 of the sealing element 17.
  • the free ends 34 of the strips 32 project beyond the free end 24 of the sealing section 19 of the sealing element 17, in particular in FIG FIG. 2 is recognizable.
  • the fabric and / or film part 30 protects the sealing portion 19 of the sealing element 17 against direct action by the pile 12 and the hinge arm 29 in all possible operating states.
  • the hinge arms 29 and the sealing portion 19 of the sealing element 17 are each in a direction perpendicular to the axis of the tube 13, here horizontal plane.
  • the sealing portion 19 of the sealing element 17 is in a relatively relaxed state. From this state, the tube 13 is drained in the direction of arrow above the pile 12 until the upper edge of the pile 12 hits the underside of the movable hinge arms 29, see FIG.
  • the length of the movable hinge arms 29 is dimensioned sufficiently large, so that at no time and even at maximum center offset between post 12 and tube 13, ie when the post strikes the lower spacers 40 laterally, the upper edge of the pile 12 first with the sealing element 17th or the tissue and / or film part 30 comes into contact.
  • the upper edge of the pile 12 then begins to lift the movable hinge arms 29.
  • the hinge arms 29 raise the sealing portion 19 of the sealing element 17, wherein due to the surface action of the hinge arms 29 on the sealing element 17 and the interposed tissue and / or film part 30 the risk of damage to the sealing element 17 is extremely low.
  • the hinge arms 29 lead laterally according to the sealing portion 19 of the sealing element 17.
  • the hinge elements 25 cover the hinge elements 25, the sealing portion 19 at least up to the reinforcing element 50 back. That is, the length of the hinge arms 29 is at least as long as the length of the sealing portion 19 up to the reinforcing element 50.
  • the reinforcing element 50 is not arranged at the outermost end of the sealing section 19 but is set back from the outermost end by a defined length, preferably at least 10% of the length of the sealing section 19.
  • the hinge arms 29 essentially engage with the reinforcing element 50 when inserting the tube 13 over the pile 12, whereby the risk of damage to the sealing section 19 by the action of the hinge arms 29 can be considerably reduced.
  • FIGS. 1 and 2 shown state in which the free end 24 of the sealing element 17 (via the fabric and / or film part 30) sealingly abuts the outer side 36 of the pile 12 to be sealed.
  • FIG. 1 is a state without center offset without restriction of generality between pile 12 and pipe 13 shown.
  • one of the two would be in FIG. 1 shown movable (29) steeper inclined (up to almost parallel to the axis of the tube 13) and the other correspondingly less steep, wherein the annular plane of the seal assembly 15 would be inclined relative to the horizontal.
  • Grout is filled from above into the sealed annular gap between the pile 12 and the pipe 13.
  • the pile 12 is located on the inside and the pipe 13 on the outside.
  • the sealing arrangement shown can be transferred to the reverse case with external pile 12, in which the tube 13 is used, accordingly.

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Abstract

Eine Dichtungsanordnung (15) für Unterwasser-Verankerung eines Offshore-Bauwerks zur Abdichtung eines ringförmigen Hohlraums (14) zwischen einem Rohr (13) und einem Pfahl (12) umfasst ein umlaufendes Dichtelement (17) aus einem Elastomerwerkstoff mit einem Dichtabschnitt (19) zum dichtenden Anliegen an dem Pfahl (12) und einem Befestigungsabschnitt (18) zum Befestigen des Dichtelements (17) an dem Rohr (13). Im Bereich eines freien Endes (34) des Dichtabschnitts (19) ist ein um den Umfang des Dichtelements (17) umlaufendes verstärkungselement (50) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Unterwasser-Verankerung eines Offshore-Bauwerks zur Abdichtung eines ringförmigen Hohlraums zwischen einem Rohr und einem Pfahl, umfassend ein umlaufendes Dichtelement aus einem Elastomerwerkstoff mit einem Dichtabschnitt zum dichtenden Anliegen an dem Pfahl und einem Befestigungsabschnitt zum Befestigen des Dichtelements an dem Rohr.
  • Für die Verankerung von Offshore-Windenergieanlagen in küstennahen Gewässern sind Träger beispielsweise in der Form von Dreibeinen (Tripoden) bekannt, bei denen für jedes Standbein jeweils zunächst ein innenliegender Pfahl (sog. pile) im Boden verankert und dann ein äußeres Rohr über den Pfahl geschoben wird. Der Zwischenraum zwischen dem Pfahl und dem Rohr wird mit einem stabilisierenden Material, insbesondere mit einer zementhaltigen betonartigen Masse (sog. Grout), verfüllt.
  • Damit das Grout nicht unkontrolliert in das Gewässer austritt, wird der Zwischenraum zwischen dem Pfahl und dem Rohr mit einer umlaufenden Dichtung abgedichtet. Aus der JP 08 041922 A ist eine solche Grout-Dichtung aus einem elastomeren Material bekannt, die einen zylindrischen Befestigungsabschnitt zum Befestigen der Dichtung an der Innenseite des Rohrs und einen relativ zu dem Befestigungsabschnitt biegbaren Dichtabschnitt aufweist. Mit dieser Konstruktion kann ein erheblicher Mittenversatz zwischen dem Pfahl und dem Rohr ausgeglichen werden. Beim Einsetzen des Rohrs trifft jedoch die Oberkante des Pfahls auf den Dichtabschnitt des Dichtelements, was zu einem Versatz des Dichtelements und infolgedessen zu einer Beeinträchtigung der Dichtfunktion führen kann. Die Beanspruchung des Dichtelements durch den Pfahl ist dabei bei umso höher, je größer der genannte Mittenversatz ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Dichtungsanordnung bereitzustellen, die unter allen praktisch auftretenden Umständen, insbesondere auch im Falle eines erheblichen Mittenversatzes zwischen dem Pfahl und dem Rohr, eine zuverlässige Abdichtung ermöglicht, wobei die Gefahr einer Beschädigung des Dichtelements und einer damit einhergehenden funktionellen Beeinträchtigung erheblich reduziert ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße verstärkungselement hat zwei wesentliche Funktionen. (1) Es bewirkt die seitliche Nachführung des Dichtelements bei einem Mittenversatz zwischen Rohr und Pfahl während des Montagevorgangs. Die dabei von dem Pfahl auf das Dichtelement ausgeübten Kräfte werden zu einem erheblichen Teil von dem verstärkungselement aufgenommen, über den gesamten Umfang des Dichtelements verteilt und an dieses abgeleitet, so dass Kraftspitzen an einzelnen Umfangsstellen des Dichtelements vermieden werden und die Gefahr der Beschädigung des Dichtelements beim Einsetzen des Rohrs signifikant reduziert werden. (2) Wenn das Dichtelement dennoch an seinem freien Ende einreißt, verhindert das verstärkungselement, dass sich der Riss über das verstärkungselement hinweg fortsetzen kann. Eine Beschädigung des Dichtelements bleibt also lokal eng begrenzt und führt nicht zu einer signifikanten Beeinträchtigung der Dichtungsfunktionalität.
  • Im Hinblick auf die zuvor genannten Funktionen des Verstärkungselements besteht dieses vorzugsweise aus einem festeren Material als das Dichtelement. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das verstärkungselement im Wesentlichen aus Metall, beispielsweise aus Stahldraht.
  • Das Verstärkungselement ist vorzugsweise ringförmig in sich geschlossen. Bevorzugt im Hinblick auf das Nachführen des Dichtelements bei Mittenversatz sind starre Verstärkungselemente. Denkbar ist aber auch ein elastisches Verstärkungselement beispielsweise in Form einer metallischen Ringwendelfeder.
  • vorzugsweise ist der Umfang des Verstärkungselements nur geringfügig, d.h. um maximal 10%, vorzugsweise maximal 5% größer als der Umfang der abzudichtenden Oberfläche. Auch dadurch wird die Nachführung des Dichtelements bei Mittenversatz begünstigt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Dichtungsanordnung eine Scharniervorrichtung mit einer Mehrzahl über den Umfang der Dichtungsanordnung verteilt angeordneter Scharnierelementen auf. In dieser Ausführungsform überdecken die Scharnierelemente den Dichtabschnitt vorzugsweise mindestens bis zu dem Verstärkungselement hin, und zwar mindestens in der vormontierten Stellung und über einen erheblichen Betriebsbereich, vorzugsweise den gesamten Betriebsbereich der Scharnierelemente zumindest bei fehlendem Mittenversatz. Die Scharnierelemente greifen dann im Wesentlichen an dem verstärkungselement an, um das Dichtelement sicher in die Betriebsposition zu versetzen. Die Gefahr einer Beschädigung des Dichtelements durch Einwirkung der Scharnierelemente kann erheblich reduziert werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine Querschnittsansicht einer montierten Dichtungsanordnung vor dem Einsetzen des Rohrs; und
    Fig. 2
    einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 im Bereich der Dichtungsanordnung.
  • Eine nicht gezeigte Windenergieanlage wird über einen Träger im Meeresboden verankert. Der Träger ist beispielsweise ein Dreibein (tripod) und umfasst im Allgemeinen ein oder eine Mehrzahl von Beinen 11. In Figur 1 ist ein Bein im Ausschnitt im unteren Bereich gezeigt. Das Bein 11 umfasst einen Pfahl 12 (pile), der an seinem unteren Ende im Meeresboden verankert ist, und ein Rohr 13, das an seinem oberen Ende die Windenergieanlage trägt. Der Pfahl 12 kann insbesondere auch rohrförmig sein. Bei der Montage wird das Rohr 13 von oben über den im Meeresboden verankerten Pfahl 12 geschoben; es wird auch als Hüllrohr (sheath pipe) bezeichnet. Dabei kann es beispielsweise aufgrund von Seegang zu erheblichen Mittenversätzen zwischen dem Pfahl 12 und dem Rohr 13 kommen. Wenn das Rohr 13 endgültig positioniert ist, wird der ringförmige Spalt 14 zwischen dem Rohr 13 und dem Pfahl 12 mit einer nicht gezeigten zementhaltigen, betonartigen Masse (sog. Grout) verfüllt, um das Rohr 13 dauerhaft und stabil mit dem Pfahl 12 zu verbinden.
  • Damit das Grout nicht unkontrolliert austritt, ist zwischen dem Rohr 13 an dessen unterem Ende und dem Pfahl 12 eine umlaufende, insbesondere konusförmige Dichtungsanordnung 15 zur Abdichtung des Ringspalts 14 vorgesehen. Die Dichtungsanordnung 15 ist hier an der Innenseite des Rohrs 13 befestigt und umfasst zu diesem Zweck einen insbesondere zylindrischen Befestigungsbereich 16, dessen Außendurchmesser daher an den Innendurchmesser des Rohrs 13 angepasst ist. Zum Schutz der Dichtungsvorrichtung 15 beim Einsetzen über den Pfahl 12 sind vorzugsweise Abstandshalter 40 an der Innenseite des Rohrs 13 vorgesehen, und zwar vorzugsweise jeweils oberhalb und unterhalb der Dichtungsvorrichtung 15 jeweils ein Kranz gleichmäßig über den Umfang des Rohrs 13 verteilter Abstandhalter 40. Die Abstandshalter 40 weisen vorzugsweise abgeschrägte oder abgerundete untere Kanten 41 auf.
  • Die Dichtungsanordnung 15 umfasst ein Dichtelement 17 aus einem geeigneten Elastomerwerkstoff, das einen Befestigungsabschnitt 18 und einen Dichtabschnitt 19 umfasst. Der Befestigungsabschnitt 18 des Dichtelements 17 wird mittels einer Klemmleiste 20 und Verbindungsmitteln 21 wie Setzbolzen oder Schrauben an der Innenwand des Rohrs 13 befestigt. Über den Umfang des Rohrs 13 können abschnittsweise mehrere Klemmleisten 20 vorgesehen sein. Die Länge des Dichtabschnitts 19 ist ausreichend groß, so dass der Dichtabschnitt 19 im montierten Zustand mit seinem freien Ende 24 um den gesamten Umfang dichtend auf der Außenseite des Pfahls 12 aufliegt, siehe beispielsweise Figuren 4 und 5, und zwar selbst für einen maximalen Mittenversatz zwischen Pfahl 12 und Rohr 13. In diesem Zustand dichtet die Dichtungsanordnung 15 den Ringspalt 14 nach unten ab, so dass kein Grout nach unten auslaufen kann.
  • Im Bereich des freien Endes 24 des Dichtabschnitts 19 ist ein vollständig um den Umfang des Dichtelements 17 umlaufendes, ringförmig in sich geschlossenes Verstärkungselement 50, hier in Form eines Stahldrahtrings, vorgesehen. Das Verstärkungselement 50 ist auf der der abzudichtenden Oberfläche 36 des Pfahls 12 abgewandten Seite des Dichtelements 17 angeordnet. Über das verstärkungselement 50 ist eine streifenförmige Abdeckung 51 gelegt und beidseitig an dem Dichtabschnitt 19 befestigt, bspw. durch vulkanisieren, so dass das Verstärkungselement 50 unverlierbar zwischen der Abdeckung 51 und dem Dichtabschnitt 19 gehalten ist. Die Abdeckung kann vorteilhaft aus dem gleichen Elastomermaterial bestehen wie das Dichtelement 17.
  • In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann das Verstärkungselement 50 auch vollständig in den Dichtabschnitt 19 eingebettet sein. Die streifenförmige Abdeckung 51 ist dann entbehrlich.
  • Die Dichtungsanordnung 15 umfasst in der in den Figuren gezeigten Ausführungsform zwei separate umlaufende, auf der der abzudichtenden Oberfläche 36 zugewandten Seite des Dichtelements 17 angeordnete Schutzvorrichtungen, nämlich eine Scharniervorrichtung 26 und ein vorzugsweise zwischen dem Dichtelement 17 und der Scharniervorrichtung 26 angeordnetes flexibles Gewebe- und/oder Folienteil 30.
  • Die Scharniervorrichtung 26 umfasst eine Mehrzahl vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Rohrs 13 angeordneter Scharnierelemente 25. vorzugsweise sind mindestens vier, oder ein Vielfaches von vier, Scharnierelemente 25 vorgesehen. Jedes Scharnierelement 25 umfasst zwei plattenförmige Scharnierteile 22, 23. Das Befestigungsscharnierteil 22 ist an der Innenwand des Rohrs 13 befestigt, vorzugsweise im Bereich des Befestigungsabschnitts 18 des Dichtelements 17, insbesondere an der Klemmleiste 20 wie in den Figuren 2 und 5 gezeigt, wobei die Befestigungsmittel 21 vorteilhaft zur Befestigung des Befestigungsscharnierteils 22 verwendet werden können.
  • Das bewegliche Scharnierteil 23 ist um eine im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Rohrs 13 und tangential zum Umfang des Rohrs 13 angeordnete Scharnierachse 27 relativ zu dem Befestigungsscharnierteil 22 schwenkbar. An dem beweglichen Scharnierteil 23 ist beispielsweise eine streifenförmige Platte 28 angeheftet. Das bewegliche Scharnierteil 23 und die streifenförmige Platte 28 bilden den freien streifenförmigen Scharnierarm 29. Der bewegliche Scharnierarm 29 kann in einer anderen Ausführungsform auch durch ein verlängertes, streifenförmiges bewegliches Scharnierteil 23 gebildet sein. Auf eine separate Platte 28 kann dann verzichtet werden. Der bewegliche Scharnierarm 29, bzw. die Platte 28, besteht aus einem harten, sich unter Einwirkung des Pfahls 12 nicht verformenden Werkstoff, insbesondere einem Metall, beispielsweise Stahl. Es ist aber beispielsweise auch ein fester Kunststoff denkbar.
  • Die Scharnierelemente 25 weisen vorzugsweise ein nicht gezeigtes Anschlagmittel auf, das ein Schwenken des beweglichen Scharnierteils 23 relativ zu dem befestigten Scharnierteil 22 bzw. zu der Achse des Rohrs 13 um mehr als 90° verhindert. Das Anschlagmittel kann insbesondere zwischen den Scharnierteilen 22, 23 gebildet sein. Mithilfe des Anschlagmittels kann ein Verkanten der Scharnierelemente 25 beim Montieren des Rohrs 13 verhindert werden.
  • Das freie Ende 24 des Dichtelements 17 überragt das freie Ende 35 des beweglichen Scharnierarms 29 nur um so viel, wie für die Ausübung der Dichtfunktion des an der abzudichtenden Oberfläche 36 des Pfahls 12 anliegenden freien Endes 24 des Dichtelements 17 erforderlich ist. Der weit überwiegende Teil des Dichtabschnitts 19 des Dichtelements 17 wird von dem Scharnierarm 29 abgedeckt, wie aus Figur 2 ersichtlich ist. Dadurch schützt der Scharnierarm 29 den Dichtabschnitt 19 des Dichtelements 17 im Wesentlichen über den gesamten Montagevorgang des Rohrs 13 vor einer mechanischen Einwirkung durch die Oberkante des Pfahls 12. Erst wenn der Dichtabschnitt 19 relativ zu dem Pfahl 12 richtig positioniert ist, kommt das freie Ende 24 des Dichtelements 17 an der Mantelfläche des Pfahls 12 (über das freie Ende 34 des Gewebe- und/oder Folienteils 30) dichtend zur Anlage, wie im Folgenden noch genauer erläutert wird.
  • Das Gewebe- und/oder Folienteil 30 umfasst einen Befestigungsabschnitt 31 und eine Mehrzahl vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Rohrs 13 angeordneter Streifen 32, die vorzugsweise den gesamten Umfang vollständig überdecken, so dass im Wesentlichen keine Spalte zwischen den Streifen 32 existieren. Der Befestigungsabschnitt 31 ist vorzugsweise aus einem Stück gefertigt. Die Streifen 32 können insbesondere durch Einschneidungen in ein einheitliches rechteckiges Gewebeund/oder Folienteil 30 gebildet sein. Vorzugsweise ist jeweils ein Streifen 32 korrespondierend über jeweils einem beweglichen Scharnierarm 29 angeordnet und überdeckt diesen vollständig. Die zahl der Streifen 32 ist daher vorzugsweise mindestens so groß wie die zahl der Scharnierelemente 25. Die Breite der Streifen 32 ist vorzugsweise größer als die Breite der beweglichen Scharnierarme 29. Jeweils ein Streifen 32 ist vorzugsweise etwa mittig über jeweils einem beweglichen Scharnierarm 29 angeordnet.
  • Der Befestigungsabschnitt 31 des Gewebe- und/oder Folienteils 30 ist an der Innenwand des Rohrs 13 befestigt, vorzugsweise im Bereich des Befestigungsabschnitts 18 des Dichtelements 17. Insbesondere kann die Klemmleiste 20 wie in Figur 2 gezeigt zum Festklemmen des Befestigungsabschnitts 31 des Gewebeund/oder Folienteils 30 auf dem Befestigungsabschnitt 18 des Dichtelements 17 dienen. Die freien Enden 34 der Streifen 32 überragen das freie Ende 24 des Dichtabschnitts 19 des Dichtelements 17, wie insbesondere in Figur 2 erkennbar ist. Dadurch schützt das Gewebe- und/oder Folienteil 30 den Dichtabschnitt 19 des Dichtelements 17 in allen möglichen Betriebszuständen vor einer direkten Einwirkung durch den Pfahl 12 und den Scharnierarm 29.
  • Im Folgenden wird die Montage des Rohrs 13 erläutert. Im vormontierten Zustand des Rohrs 13 liegen die Scharnierarme 29 und der Dichtabschnitt 19 des Dichtelements 17 jeweils in einer senkrecht zu der Achse des Rohrs 13 verlaufenden, hier horizontalen Ebene. Der Dichtabschnitt 19 des Dichtelements 17 befindet sich in einem relativ entspannten Zustand. Ausgehend von diesem Zustand wird das Rohr 13 in Pfeilrichtung über dem Pfahl 12 abgelassen, bis die Oberkante des Pfahls 12 auf die Unterseite der beweglichen Scharnierarme 29 trifft, siehe Figur 1. Die Länge der beweglichen Scharnierarme 29 ist ausreichend groß bemessen, sodass zu keinem Zeitpunkt und selbst nicht bei maximalem Mittenversatz zwischen Pfahl 12 und Rohr 13, d.h. wenn der Pfahl an den unteren Abstandhaltern 40 seitlich anschlägt, die Oberkante des Pfahls 12 zuerst mit dem Dichtelement 17 bzw. dem Gewebe- und/oder Folienteil 30 in Kontakt kommt.
  • Die Oberkante des Pfahls 12 beginnt dann die beweglichen Scharnierarme 29 anzuheben. Die Scharnierarme 29 heben den Dichtabschnitt 19 des Dichtelements 17 an, wobei aufgrund der flächigen Einwirkung der Scharnierarme 29 auf das Dichtelement 17 und das dazwischen angeordnete Gewebe- und/oder Folienteil 30 die Gefahr einer Beschädigung des Dichtelements 17 äußerst gering ist. Bei einem Mittenversatz zwischen Rohr 13 und Pfahl 12 führen die Scharnierarme 29 entsprechend den Dichtabschnitt 19 des Dichtelements 17 seitlich nach.
  • Wie insbesondere in Figur 2 zu sehen ist, überdecken die Scharnierelemente 25 den Dichtabschnitt 19 mindestens bis zu dem verstärkungselement 50 hin. D.h. die Länge der Scharnierarme 29 ist mindestens so groß wie die Länge des Dichtabschnitts 19 bis zu dem Verstärkungselement 50. Dies gilt im gezeigten Ausführungsbeispiel bei fehlendem Mittenversatz über den gesamten Betriebsbereich der Scharnierelemente 26, also auch noch in der endgültigen Betriebsposition (siehe Figur 2); im Falle eines Mittenversatzes mindestens über einen erheblichen Teil des Betriebsbereichs der Scharnierelemente 26.
  • Die zuvor genannte Überdeckung wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das verstärkungselement 50 nicht am äußersten Ende des Dichtabschnitts 19 angeordnet ist, sondern um eine definiert Länge, vorzugsweise mindestens 10% der Länge des Dichtabschnitts 19, von dem äußersten Ende zurückversetzt ist.
  • Aufgrund der genannten Überdeckung greifen die Scharnierarme 29 beim Einsetzen des Rohrs 13 über den Pfahl 12 im Wesentlichen an dem verstärkungselement 50 an, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des Dichtabschnitts 19 durch Einwirkung der Scharnierarme 29 erheblich reduziert werden kann.
  • Schließlich ist der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Zustand erreicht, in dem das freie Ende 24 des Dichtelements 17 (über das Gewebe- und/oder Folienteil 30) dichtend an der abzudichtenden Außenseite 36 des Pfahls 12 anliegt. In Figur 1 ist dabei ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein Zustand ohne Mittenversatz zwischen Pfahl 12 und Rohr 13 gezeigt. Im Falle eines Mittenversatzes wäre einer der beiden in Figur 1 gezeigten beweglichen Scharnierarme 29 steiler geneigt (bis hin zu fast parallel zur Achse des Rohrs 13) und der andere entsprechend weniger steil, wobei die Ringebene der Dichtungsanordnung 15 gegenüber der Horizontalen geneigt wäre.
  • Abschließend wird Grout von oben in den abgedichteten ringförmigen Spalt zwischen dem Pfahl 12 und dem Rohr 13 gefüllt.
  • In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist der Pfahl 12 innenliegend und des Rohr 13 außenliegend angeordnet. Die gezeigte Dichtungsanordnung kann aber auf den umgekehrten Fall mit außenliegendem Pfahl 12, in den das Rohr 13 eingesetzt wird, entsprechend übertragen werden.
  • In Bezug auf Eigenschaften der Scharniervorrichtung 26 und/oder des Gewebe- und/oder Folienteils 30 wird noch auf die am gleichen Tage eingereichte Patentanmeldung Nr. EP11189743.5 der Anmelder verwiesen, die insoweit durch Inbezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Claims (10)

  1. Dichtungsanordnung (15) für Unterwasser-Verankerung eines Offshore-Bauwerks zur Abdichtung eines ringförmigen Hohlraums (14) zwischen einem Rohr (13) und einem Pfahl (12), umfassend ein umlaufendes Dichtelement (17) aus einem Elastomerwerkstoff mit einem Dichtabschnitt (19) zum dichtenden Anliegen an dem Pfahl (12) und einem Befestigungsabschnitt (18) zum Befestigen des Dichtelements (17) an dem Rohr (13), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines freien Endes (34) des Dichtabschnitts (19) ein um den Umfang des Dichtelements (17) umlaufendes Verstärkungselement (50) vorgesehen ist.
  2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkungselement (50) aus einem festeren Material als das Dichtelement (17) besteht.
  3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkungselement (50) im Wesentlichen aus Metall besteht.
  4. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkungselement (50) ringförmig ist.
  5. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Verstärkungselements (50) um maximal 10%, vorzugsweise maximal 5% größer ist als der Umfang der abzudichtenden Oberfläche (36).
  6. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkungselement (50) auf der der abzudichtenden Oberfläche (36) abgewandten Seite des Dichtelements (17) angeordnet ist.
  7. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine streifenförmige Abdeckung (51) für das Verstärkungselement (50) vorgesehen ist.
  8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (51) aus dem gleichen Material besteht wie das Dichtelement (17).
  9. Dichtungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung eine Scharniervorrichtung (26) mit einer Mehrzahl über den Umfang der Dichtungsanordnung (15) verteilt angeordneter Scharnierelemente (25) aufweist.
  10. Dichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scharnierelemente (25) den Dichtabschnitt (19) mindestens bis zu dem verstärkungselement (50) hin überdeckt.
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