NL1041389B1

NL1041389B1 - Internal pipe clamp.

Info

Publication number: NL1041389B1
Application number: NL1041389A
Authority: NL
Inventors: Gerardus Maria Versteeg Adrianus; Sang Luong Thanh; Marianus Maria Van Berlo Martinus
Original assignee: Dutch Heavy Lift Concepts B V
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-30

Abstract

Inwendige kleminrichting voor het aangrijpen/verladen/lossen/verplaatsen van kolossale geheel of gedeeltelijk open cirkelvormige flensconstructies om zowel horizontaal, als verticaal, als van horizontaal naar verticaal te kunnen verplaatsen. De middels uitlijningaorganen gemakkelijk te manoeuvreren kleminrichting is voorzien van tenminste een tweetal simultaanwerkende klemorganen en één trekarm, waarbij de klemkracht opgewekt wordt door de trekarmkracht. Inwendig zijn voornamelijk beheersbare trek- en drukkrachten.Internal clamping device for engaging / loading / unloading / moving colossal fully or partially open circular flange constructions to enable horizontal, vertical, and horizontal to vertical movement. The clamping device that is easy to maneuver by means of alignment devices is provided with at least two simultaneously operating clamping members and one tension arm, the clamping force being generated by the tension arm force. Inside are mainly manageable tensile and compressive forces.

Description

Titel: Inwendige pijpklemTitle: Internal pipe clamp

De onderhavige uitvinding betreft een inwendige kleminrichting voor het aangrijpen/verladen/lossen/ver-plaatsen van geheel of gedeeltelijk open flensconstructies, zoals bijvoorbeeld ronde buispalen van 10 meter diameter en een gewicht van 1.500.000 kg (=1500 Te) e.d. voorzien van een cirkelvormige flens ten behoeve van windmolenfundaties, die doorgaans in zee of op het land geplaatst worden vanuit een liggende of staande positie.The present invention relates to an internal clamping device for engaging / loading / unloading / relocating wholly or partly open flange constructions, such as, for example, round tubular piles with a diameter of 10 meters and a weight of 1,500,000 kg (= 1500 Te), etc. provided with a circular flange for windmill foundations, which are usually placed in the sea or on land from a lying or standing position.

De cirkelvormige flens leent binnenwaarts zich ervoor om een mechanische kleminrichting op te nemen, die zich in tegengestelde inbrengrichting verruimd en zichzelf hydraulisch/mechanisch/pneumatisch/electrisch in kontakt brengt met de cirkelvormige pijpflens.The circular flange inwardly lends itself to receiving a mechanical clamping device which expands in the opposite direction of insertion and contacts itself hydraulically / mechanically / pneumatically / electrically with the circular pipe flange.

De onderhavige uitvinding verschaft een mechanische kleminrichting (self clamping lifting- or pullingtool) met minstens een tweetal klemorganen, die door een centraal gelegen aanhaalorgaan in radiale zin verklemmend, dan wel radiaal lossend kunnen bewegen.The present invention provides a mechanical clamping device (self-clamping lifting-or-pulling tool) with at least two clamping members, which can move in a radial sense by means of a centrally located tightening member, or which can be released radially.

Het aanhaalorgaan voor de klemorganen kan de verklemming respectievelijk de lossing centraal dwingend opleggen door in axiale zin een zekere trekkracht op het aanhaalorgaan aan te brengen. De hydraulische oplegging van de radiale positionering van het verklemmechanisme dient ervoor om de trekkracht op het aanhaalorgaan in de goede positie te verdelen naar de juiste noodzakelijke minimale verklemming.The tightening member for the clamping members can force the clamping or the release centrally by applying a certain tensile force to the tightening member in the axial sense. The hydraulic support of the radial positioning of the clamping mechanism serves to distribute the tensile force on the tightening member in the correct position to the correct necessary minimum clamping.

Het aanhaalorgaan is aan de buitenzijde van de pijpopening uitgerust met een trekverbinding en aan de binnenzijde van de pijpopening voorzien van een krachtgesloten starre of bolvormige- of cardanische verbinding met de scharnierende klemorganen.The tightening member is provided with a pull connection on the outside of the pipe opening and provided with a force-tight rigid or spherical or gimbal connection to the hinged clamping members on the inside of the pipe opening.

Middels de trekverbinding kern de geklemde liggende pijp vooruitgetrokken worden, waarbij vrijheidsgraden toegestaan worden door o.a. de niet nader aangegeven draai/zwenkkoppelingen op de vorktrekverbinding.The clamped lying pipe can be pulled forward by means of the pull connection core, whereby degrees of freedom are permitted by, among other things, the rotation / pivot couplings not further specified on the fork pull connection.

Hierdoor is ook bij een horizontaal sleeptransport door het water een op- en neerwaartse beweging van het transportschip mogelijk; ook de trekrichting hoeft niet persé in het exacte verlengde van de pijp te liggen, zodat het transportschip ook bochten e.d. kan maken.As a result, up and down movement of the transport ship is also possible with a horizontal towing transport through the water; also the pulling direction does not necessarily have to be exactly in line with the pipe, so that the transport ship can also make bends and the like.

Bij een verplaatsing van de verticaal staande pijp kan een verticale schuinstand van het aanhaalorgaan toegestaan worden, als o.a. de niet nader aangegeven draai/zwenkkoppelingen op de vorktrekverbinding toegepast worden.When the vertical pipe is moved, a vertical inclination of the tightening member may be permitted if, among other things, the rotation / pivot couplings (not further specified) are applied to the fork-pull connection.

De onderhavige uitvinding verschaft een mechanische/hydraulische/pneumatische en/of electrische kleminrichting, waarbij de ingeklapte omvang van de totale kleminrichting kleiner is dan inwendige ruimte in de pijpflens, waardoor het in de pijp inmanoeuvreren beheersbaar is.The present invention provides a mechanical / hydraulic / pneumatic and / or electrical clamping device, wherein the collapsed size of the total clamping device is smaller than internal space in the pipe flange, whereby maneuvering into the pipe can be controlled.

De onderhavige uitvinding verschaft een mechanische kleminrichting, waarbij de ligging van het zwaartepunt van de ingeklapte kleminrichting op dezelfde lijn ligt als het aankoppelpunt van de gehele kleminrichting.The present invention provides a mechanical clamping device, wherein the location of the center of gravity of the collapsed clamping device is on the same line as the coupling point of the entire clamping device.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een mechanische kleminrichting, waarbij voornamelijk trek- en drukkrachten een rol spelen.The present invention also provides a mechanical clamping device in which mainly tensile and compressive forces play a role.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een mechanische kleminrichting, waarbij de klemkracht rechtstreeks bepaald wordt door de horizontale trekkracht of de verticale hijskracht.The present invention also provides a mechanical clamping device, wherein the clamping force is directly determined by the horizontal pulling force or the vertical lifting force.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een mechanische kleminrichting, waarbij de klempositie in de pijp bepaald worden door de aangébrachte flensgeleiders met flensaanslagen en flensgeleidingen (alignments).The present invention also provides a mechanical clamping device, wherein the clamping position in the pipe is determined by the flange guides provided with flange stops and flange guides (alignments).

Een dergelijke klemconstructie in de stand der techniek zijn voorgesteld door: conische verlopende klemblokken/keggen, waarbij de hellingshoek ten opzichte van de langshartlijn van de te klemmen pijp een beperkt aantal graden is en de klemblokken vastgewigd worden tussen de klemsteunen en de pijp.Such a clamp construction in the prior art is represented by: conical running clamp blocks / chocks, wherein the angle of inclination with respect to the longitudinal axis of the pipe to be clamped is a limited number of degrees and the clamp blocks are fixed between the clamp supports and the pipe.

Een dergelijke klemconstructie in de stand der techniek zijn voorgesteld door: een uitwendig werkende stenenklem, waarmee in verticale hijsrichting een in een blok gegroepeerde stenen kan verplaatsen met een knijpkracht overeenkomstig het gewicht van de stenenpartij.Such a clamp construction in the prior art is represented by: an externally acting brick clamp, with which in vertical hoisting direction a brick grouped in a block can move with a squeezing force corresponding to the weight of the brick lot.

Een dergelijke klemconstructie in de stand der techniek zijn voorgesteld door: pijpklemmen, die gebruikt worden bij het sonderen, waarbij diverse parameters van de bodem bepaald worden. Hierbij worden met dezelfde klemmen de sondeerbuizen de grond ingedraaid (torsiemoment), als de grond uitgetrokken. Een dergelijke klemconstructie in de stand der techniek is voorgesteld door de pijpklem van IHC NorexBV onder nummer CN103459296A welke slechts bruikbaar is voor het verticaal hijsen van grote buisconstructies. Het doel van de onderhavige uitvinding voor het aangrijpen/verladen/lossen/verplaatsen van pijpen voor-zien van een flens is om op een feilloze wijze aan de pijp getrokken, dan wel zonder te ontkoppelen gehesen kan worden.Such a clamp construction in the prior art has been proposed by: pipe clamps used for sounding, whereby various parameters of the soil are determined. In this case, the probing tubes are screwed into the ground with the same clamps (torque) as the ground is pulled out. Such a clamp construction in the prior art has been proposed by the pipe clamp of IHC NorexBV under number CN103459296A which can only be used for the vertical lifting of large pipe constructions. The object of the present invention for gripping / loading / unloading / moving pipes provided with a flange is to pull the pipe in a flawless manner or can be lifted without being disconnected.

Bij zowel het 'trekken als bij het hijsen mag de krachtsrichting afwijken van het verloop van de hartlijn van de pijp mits bijvoorbeeld draai/zwenkkoppelingen op de vorktrekverbinding toegepast worden.During both the pulling and the lifting, the direction of force may deviate from the course of the center line of the pipe provided that, for example, swivel / swivel couplings are applied to the fork-pull connection.

Afhankelijk van de flensconstructie zijn diverse voorkeurs-uitvoeringsvormen mogelijk, zoals deze zijn gedefiniëerd in de afhankelijke conclusies. Zo is het mogelijk, dat de inrichting minstens een tweetal of meerdere klemorganen omvatten om een buis met een eventueel relatief zwakkere flens te kunnen laden/lossen/verplaatsen.Depending on the flange construction, various preferred embodiments are possible, as defined in the dependent claims. It is thus possible for the device to comprise at least two or more clamping members in order to be able to load / unload / move a tube with a possibly relatively weaker flange.

Ook kan de hijsvoorziening voorzien zijn van al dan niet verend opgestelde lossingselementen om het uit brengen van de pijp en de klem te bewerkstelligen.The hoisting provision can also be provided with release elements, whether or not arranged in a resilient manner, in order to bring out the pipe and the clamp.

In het navolgende zal de uitvinding als voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, zoals weergegeven in Fig.l tot en met Fig.4 betreffende het voorbeeld met een inwendige flens op een cilindrische doorsnede, ook wel aangeduid als pijpprofiel.In the following, the invention will be further elucidated as an example on the basis of the accompanying drawings, as shown in Figs. 1 to Fig. 4 concerning the example with an internal flange on a cylindrical section, also referred to as pipe profile.

De uitvinding is daartoe evenwel nadrukkelijk niet beperkt tot het in de tekeningen weergegeven en in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kan worden gevarieerd.However, the invention is expressly not limited to the exemplary embodiment shown in the drawings and described in the foregoing, which can be varied in various ways within the scope of the invention.

Uitdrukkelijk zij derhalve nogmaals vermeld, dat andere uitvoerings-vormen dan onder Fig.l tot en met Fig.4 weergegeven, gebaseerd op de principes van de uitvinding tot de onderhavige uitvinding behoren.It is therefore expressly stated once again that embodiments other than those shown under Fig. 1 to Fig. 4, based on the principles of the invention, belong to the present invention.

Hierbij valt expliciet te denken aan specifiek uitgevoerde flensachtige constructieuitvoeringen, zoals bijvoorbeeld een getrapte flensuitvoering e.d.Specifically, flange-like construction embodiments can be envisaged, such as, for example, a stepped flange design and the like.

Hierbij valt eveneens expliciet te denken aan extra ontlastorganen, die de klem uit de klems tand gedwongen laat loskomen.In this context, it is also explicitly possible to think of additional relief members, which forcefully release the clamp from the clamping tooth.

Hierbij valt eveneens expliciet te denken aan een cardanachtige koppeling of een bolscharnier aan het einde van het aanhaalorgaan.Here, too, explicit consideration can be given to a cardan-type coupling or a ball joint at the end of the tightening member.

In onderstaande beschrijvingen hebben gelijke of corresponderende delen gelijke of corresponderende verwijzingscijfers.In the descriptions below, the same or corresponding parts have the same or corresponding reference numerals.

De termen links, rechts, boven, onder, horizontaal, verticaal, voor en/of achter worden gebruikt als aanduidingen ten opzichte van het vlak van tekening in de respectievelijke figuren.The terms left, right, top, bottom, horizontal, vertical, front and / or rear are used as indications with respect to the plane of drawing in the respective figures.

Onder verticaal wordt hierbij verstaan gelijk of nagenoeg gelijk aan de richting van de zwaartekrachtsrichting van de aarde.Vertical here is understood to mean the same or substantially the same as the direction of the gravity direction of the earth.

Voor meer duidelijkheid en beter begrip is de pijp in de figuren 1 tot en met 4 voorzien van een korte pijpflens met binnenrand, welke zich uitstrekt voorbij de voorkant van de pijp.For more clarity and better understanding, the pipe in figures 1 to 4 is provided with a short pipe flange with an inner edge, which extends beyond the front of the pipe.

Fig.l toont een gedeeltelijk ingebrachte pijpkleminrichting in een platliggende ronde pijp.Fig. 1 shows a partially inserted pipe clamping device in a flat-lying round pipe.

Fig.2 toont een volledig ingebrachte pijpkleminrichting in een platliggende pijp.Figure 2 shows a fully inserted pipe clamping device in a flat-lying pipe.

Fig.3 toont een kleminrichting volgens onderhavige uitvinding.Fig. 3 shows a clamping device according to the present invention.

Fig.4 toont een losgekoppelde pijpkleminrichting in een verticaal geplaatste pijp.Figure 4 shows a disconnected pipe clamping device in a vertically placed pipe.

Fig.l toont een gedeeltelijk ingebrachte pijpkleminrichting 1 in een platliggende ronde pijp 2, waarbij het centrale frame 3 van de kleminrichting 1 nagenoeg in het midden van de pijp 2 ingebracht is door een niet nader aangegeven hijskraaninrichting. De hijsogen 4 in de hijsbalk 5 zitten in verticale zin recht boven het denkbeeldige gewichtszwaartepunt van de gehele mechanische pijpkleminrichting 1, waardoor manoeuvreren met de kleminrichting 1 mogelijk is.Fig. 1 shows a partially inserted pipe clamping device 1 in a flat-lying round pipe 2, wherein the central frame 3 of the clamping device 1 is inserted substantially in the middle of the pipe 2 by a hoisting device (not further specified). The lifting eyes 4 in the hoisting beam 5 are located in a vertical sense right above the imaginary weight center of gravity of the entire mechanical pipe clamping device 1, whereby maneuvering with the clamping device 1 is possible.

Het frame 3 is in dit voorbeeld voorzien van een drietal naar binnen en buiten scharnierbare klemorganen 6,7 en 8, waarvan in dit voorbeeld de klemorganen 6,7 en 8, voor wat betreft segmentgrootte, (niet noodzakelijk) gelijk zijn. Alle klemorganen 6,7 en 8 zijn niet nader aangegeven gedwongen scharnierbaar om hun respectievelijke klemorgaanassen 9,10 en 11(niet zichtbaar in Fig.l), die draaibaar opgenomen zijn in het centrale frame 3.The frame 3 in this example is provided with three clamping members 6, 7 and 8 pivotable inwards and outwards, of which the clamp members 6, 7 and 8 in this example are (not necessarily) equal in terms of segment size. All clamping members 6, 7 and 8 are not shown forcibly forced to pivot about their respective clamping member axes 9, 10 and 11 (not visible in Fig. 1), which are rotatably received in the central frame 3.

De klemorganen 6,7 en 8 zijn zodanig in de omtrek om het frame 3 gegroepeerd, dat ze in ingeklapte positie compact in de open ruimten tussen de vangsegmenten 12,13 en 14 vallen. De vangsegmenten 12, 13 en 14 zijn respectievelijk voorzien van flensaanslagen 15, 16 en 17, waarbij flensaanslag 17 in dit uitvoeringsvoorbeeld dubbel uitgevoerd is en tevens één hijseenheid vormt met de dubbeluitgevoerde hijsbalk 5 om tevens dienst te doen als pijpvang. Middels de flensaanslagen 15,16 en 17 wordt de plaatsingsdiepte van de kleminrichting 1 in de pijp 2 bepaald en waarbij de klemschoenen 18, 19 en 20 bij uitgaande kleminrichting 1 passen in de klemruimte 21, welke omsloten wordt door de binnenkant 22 van de aangelaste flens 23 en de aan de binnenkant van de pijp 2 aangebrachte keerrand 24.The clamping members 6, 7 and 8 are grouped in circumference around the frame 3 in such a way that they collapse compactly in the open spaces between the catch segments 12, 13 and 14. The catch segments 12, 13 and 14 are respectively provided with flange stops 15, 16 and 17, wherein flange stopper 17 in this exemplary embodiment is of double design and also forms one hoisting unit with the double designed lifting beam 5 to also serve as a pipe catch. The placement depth of the clamping device 1 in the pipe 2 is determined by means of the flange stops 15, 16 and 17 and wherein the clamping shoes 18, 19 and 20 fit with the clamping device 1 in the clamping space 21, which is enclosed by the inside 22 of the welded-on flange. 23 and the retaining edge 24 arranged on the inside of the pipe 2.

Voor de duidelijkheid en beter begrip is de lasnaad 25, waarmee de flens 23 aan de pijp 2 gelast is, weergegeven in Fig.l. De breedte van de klemruimte 21 is breder dan de breedte 26 van de klemschoenen 18,19 en 20.For clarity and better understanding, the weld seam 25 with which the flange 23 is welded to the pipe 2 is shown in FIG. The width of the clamping space 21 is wider than the width 26 of the clamping shoes 18, 19 and 20.

De centrale trekstang 27 loopt intern de pijpkleminrichting 1 door tot in het frame 3.The central tie rod 27 internally extends through the pipe clamping device 1 into the frame 3.

Fig.2 toont een volledig ingebrachte pijpkleminrichting 1 in een platliggende pijp 2, waarbij de klemorganen 6,7 en 8 uitgeklapt onder de flens zijn.Fig. 2 shows a fully inserted pipe clamping device 1 in a flat-lying pipe 2, wherein the clamping members 6, 7 and 8 are folded out under the flange.

Voor de duidelijkheid en beter begrip is van de trekarm 27 alleen het aankoppelgedeelte 28 met asboring 29 zichtbaar.For the sake of clarity and better understanding of the tension arm 27 only the coupling part 28 with shaft bore 29 is visible.

Het in verklemmingspositie brengen van de klemorganen geschiedt middels niet nader aangegeven dubbelwerkende hydraulische cilinders (3x), die geplaatst zijn tussen de vaste trekarm 27 en de klemorganen 6,7 en 8.The clamping members are brought into clamping position by means of double-acting hydraulic cylinders (3x), not shown, which are placed between the fixed tension arm 27 and the clamping members 6, 7 and 8.

Fig.3 toont een kleminrichting 1 volgens onderhavige uitvinding, waarbij de denkbeeldige verticaalstaande pijp onzichtbaar is gemaakt. De scharnierend opgestelde hydraulische cilinder 30 is tussen de vaste trekarm 27 en het klemorgaan 7 weergegevenFig. 3 shows a clamping device 1 according to the present invention, in which the imaginary vertical pipe is made invisible. The hinged hydraulic cylinder 30 is shown between the fixed tension arm 27 and the clamping member 7

Een eventuele mechanische borging in de klemstand is eenvoudigheidshalve niet aangegeven temeer bijvoorbeeld een hydraulische blokkering van het klemorgaan ook tot de mogelijkheden behoren. Verder zijn de aanslagranden 31, 32 en 33 op de respectievelijke klemschoenen 18,19 en 20 weergegeven. Middels de radiale plaatsing van de aanslagranden ten opzichte van de klemschoenen wordt de klemdiepte 34 van de klemschoenen bepaald. Deze klemdiepte 34 hoeft niet maximaal te zijn.A possible mechanical locking in the clamping position is not indicated for the sake of simplicity, for example, a hydraulic blocking of the clamping member is also possible. Furthermore, the stop edges 31, 32 and 33 are shown on the respective clamping shoes 18, 19 and 20. By means of the radial placement of the stop edges relative to the clamping shoes, the clamping depth 34 of the clamping shoes is determined. This clamping depth 34 need not be maximum.

Fig.4 toont een losgekoppelde pijpkleminrichting 1 in een verticaal geplaatste pijp 35 met flens 36 e.e.a. volgens onderhavige uitvinding. Het loskoppelen geschiedt middels de niet nader aangegeven dubbelwerkende hydraulische cilinders in omgekeerde volgorde. De langs de pijpwand ver-doorlopende pijpvangen 5 geleiden in Fig.4 de samengetrokken kleminrichting 1 naar buiten of naar binnen de rechtopstaande pijp 35.Figure 4 shows a disconnected pipe clamping device 1 in a vertically placed pipe 35 with flange 36 and the like according to the present invention. The disconnection takes place by means of the double-acting hydraulic cylinders (not specified) in the reverse order. In Fig. 4, the pipe catches 5 which extend along the pipe wall guide the contracted clamping device 1 outwards or inwards into the upright pipe 35.

Kortom: De onderhavige uitvinding betreft een inwendige mechanische kleminrichting voor het aangrijpen/verladen/ lossen/verplaatsen van kolossale geheel of gedeeltelijk open flensconstructies, die doorgaans in zee of op het land in één opspanning geplaatst en/of verplaatst worden vanuit een liggende naar/of een staande pijppositie.In short: The present invention relates to an internal mechanical clamping device for gripping / loading / unloading / moving colossal wholly or partly open flange constructions, which are usually placed in one sea and on land in one clamping and / or moved from a lying to / or a standing pipe position.

Claims

1. Internal pipe clamp for tubular constructions, such as for a windmill foundation provided with a pipe wall and provided with a flange at a pipe end, characterized in that the clamping device can be used to move a pipe both horizontally, vertically, and horizontally to vertically .

2. Internal pipe clamp for tubular constructions according to claim 1, characterized in that the present pipe clamp comprises at least two clamping members that can pivot simultaneously.

Internal pipe clamp for tubular constructions according to claims 1 and 2, characterized in that the frame of the clamping device can be centrally provided with a fixed or a hinged tension arm.

Internal pipe clamp for tubular constructions according to claims 1 to 3, characterized in that the clamping shoes for clamping are positioned hydraulically, electrically, pneumatically and / or mechanically in the desired position relative to flange and pipe.

Internal pipe clamp for tubular constructions according to claims 1 to 4, characterized in that the necessary magnitude of the clamping forces are directly applied by the tensile shafts in the tensile arm.

Internal pipe clamp for tubular constructions according to Claims 1 to 5, characterized in that the clamping device can be folded into position horizontally in the pipe with a hoisting cable and the like, which imaginaryly engages in the center of gravity of the clamping device.

Internal pipe clamp for tubular constructions according to claims 1 to 6, characterized in that the clamping device is provided with alignment members, provided with pipe edge stops, for correct positioning of the clamping device in the pipe.

Internal pipe clamp for tubular constructions according to claims 1 to 7, characterized in that no other forces play a role in the present mechanical clamping device, the tensile and compressive forces.