NL2010032C2

NL2010032C2 - Expansievat.

Info

Publication number: NL2010032C2
Application number: NL2010032A
Authority: NL
Inventors: Nico Meijburg; Robert George Nikkels
Original assignee: Trelleborg Ede B V
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-23
Also published as: WO2014098592A1

Description

Expansievat

De uitvinding heeft betrekking op een expansievat (Engels: "expansion barrel") voor het opvangen van krimp en 5 uitzetting in een pijpleiding.

Deze worden onder meer toegepast in de teerzandwinning en dienen om extreme uitzetting en krimp van stalen leidingen door temperatuurschommelingen op te vangen. Het expansievat 10 is in hoofdzaak buisvormig en is zodanig geconstrueerd dat deze in lengte kan variëren. Het expansievat wordt door middel van flenzen aan beide uiteinden tussen twee stalen pijpen in de leiding gemonteerd.

15 Een bekend expansievat bestaat in hoofdzaak uit twee pijpvormige delen die telescopisch over elkaar heen schuiven. Problemen die kunnen optreden bij dergelijke expansievaten zijn onder meer slijtage, defecten en lekkages. De uitvinding beoogt een expansievat dat deze 20 problemen vermindert.

Daartoe omvat het expansievat een veelheid aan relatief elastische ringen die zich rond een as uitstrekken, een veelheid aan relatief onelastische ringen die zich rond de 25 genoemde as uitstrekken, waarbij de relatief elastische ringen en de relatief onelastische ringen steeds om en om tegen elkaar zijn gerangschikt, en ten minste twee verzamelingen van relatief onelastische draden die tegen de buitenzijdes van de relatief elastische ringen zijn 30 bevestigd, waarbij de relatief onelastische ringen tussen de relatief elastische ringen over de relatief onelastische draden zijn aangebracht, waarbij de draden in beide verzamelingen zich parallel in tegenovergestelde helixen 2 over althans nagenoeg de gehele lengte van het expansievat uitstrekken.

Door de grote verplaatsing die optreedt bij 5 temperatuurschommelingen is de vervorming van de elastische ringen groot, en de krachten die optreden door de vervorming van de ringen geeft lokaal zeer hoge reactiekrachten naast de ringen. Deze krachten worden doorgeleid door de onelastische ringen. De onelastische draden die helixvormig 10 over de elastische ringen lopen geven het expansievat de mogelijkheid te verlengen, maar sluiten ook de elastische ringen op bij indrukking of verlenging wat de stabiliteit vergroot. Zonder deze onelastische draden zou het expansievat instabiel wordt tijdens indrukking, daar het 15 systeem ongecontroleerd zou kunnen gaan buigen in een niet gewenste S-vorm door de grote verplaatsingen in het systeem. De stabiliteit in het expansievat wordt verkregen uit een samenspel tussen de elastische ringen, bij voorkeur in combinatie met een dikke elastische binnenwand, de 20 onelastische draden over de elastische ringen en de tussenliggende onelastische ringen.

Bij voorkeur hebben de relatief elastische ringen een grotere dikte hebben dan de relatief onelastische ringen, 25 waarbij de binnendiameters van de ringen althans nagenoeg gelijk zijn. Bij voorkeur hebben de relatief elastische ringen een dikte die ten minste twee maal zo groot, bij voorkeur ongeveer drie maal zo groot is als de dikte van de relatief onelastische ringen. De breedtes van de relatief 30 elastische ringen en de relatief onelastische ringen zijn bij voorkeur van de zelfde orde grootte, meer bij voorkeur ongeveer gelijk. De buitenzijdes van de relatief elastische 3 ringen hebben bij voorkeur een althans nagenoeg halfcirkelvormige doorsnede.

Tegen de binnenzijdes van de ringen is bij voorkeur over 5 althans nagenoeg de gehele lengte van het expansievat een relatief elastische slijtlaag is aangebracht. De relatief elastische ringen en/of de relatief elastische slijtlaag zijn bij voorkeur van rubber vervaardigd.

10 De gemiddelde helixhoek van de draden is bij voorkeur tussen 10° en 60°, meer bij voorkeur tussen 25° en 50°, nog meer bij voorkeur ongeveer 37,5°. De optimale helixhoek hangt af van de gebruikte materialen en de dimensies van de ringen.

15 De uiteinden van het expansievat zijn bij voorkeur voorzien van stijve bevestigingsflenzen.

Het materiaal van de relatief elastische ringen heeft bij voorkeur een substantieel grotere elasticiteit dan het 20 materiaal van de relatief elastische slijtlaag.

De relatief onelastische ringen zijn bij voorkeur van metaal zij vervaardigd. De metalen ringen zijn bij voorkeur opgebouwd uit staaldraad.

25

De draden zijn bij voorkeur vervaardigd van een materiaal dat is gekozen uit de groep bestaande uit: een ultra-hoog-moleculair-gewicht polyethyleen, bijvoorbeeld Dyneema™ of Spectra™, een aramide, bijvoorbeeld Twaron™ of Kevlar™, een 30 thermohardend vloeibaar kristallijn polyoxazol, bijvoorbeeld PBO™ of Zylon™, een thermotropisch vloeibaar kristal polymeer, bijvoorbeeld Vectran™ of Zenite™, koolstof, een polyester.

5 4

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden, waarin:

Figuur 1 een perspectiefaanzicht is van een expansievat dat is gemonteerd tussen twee stalen pijpdelen;

Figuur 2 een langsdoorsnedeaanzicht is van het expansievat 10 van figuur 1;

Figuur 3 een detail is van het langsdoorsnedeaanzicht van figuur 2 volgens pijl III nabij een uiteinde van het expansievat; en 15

Figuur 4 een alternatieve uitvoeringsvorm laat zien van het uiteinde van het expansievat volgens pijl II in figuur 2.

Volgens figuren 1, 2 en 3 toont een expansievat 1, van 3,3 m 20 lengte en een binnendiameter van 74 cm. Het expansievat omvat over de gehele lengte een binnenste buisvormige slijtlaag 2 van elastisch rubber met een dikte van 50 mm. Om deze slijtlaag 2 zijn op onderling gelijke afstanden rubberen ringen 3 aangebracht. De ringen 3 hebben in 25 doorsnede gezien aan de buitenzijde een halfcirkelvormige omtrek, en zijn 80 mm hoog en 80 mm breed. De afstand tussen de rubberen ringen 3 ook 80 mm. Deze afmetingen zijn aangepast aan de diameter van het expansievat en de gewenste expansie-eigenschappen. De ringen 3 hebben een grotere 30 elasticiteit dan de slijtlaag 2.

Over de rubberen ringen 3 en de tussenliggende slijtlaag 2 zijn acht lagen 4 van parallelle aramidedraden aangebracht.

5

In de even lagen aramidedraden strekken de parallelle, tegen elkaar aan liggende aramidedraden zich helixvormig rond en over vrijwel de hele lengte van het expansievat 1 uit, in de richting die een kurkentrekker maakt. In de oneven lagen 5 aramidedraden strekken de parallelle, tegen elkaar aan liggende aramidedraden zich helixvormig rond en over vrijwel de hele lengte van het expansievat 1 uit, in de tegenovergestelde richting. De beide gemiddelde helixhoeken van de draden zijn circa 37,5°. Door de uitstekende bolle 10 vorm van de ringen is de helixhoek op de ring circa 10°, terwijl die tussen de ringen circa 54° is, wat een gemiddelde over de hele lengte van het expansievat van circa 37,5° oplevert. De gemiddelde helixhoek is aangepast aan de gewenste expansie-eigenschappen van het expansievat.

15

In de ruimte tussen elk paar rubberen ringen 3 worden over de lagen 4 van aramidedraden verenstaaldraad 5 gewikkeld en vastgemaakt. Het staaldraadpakket 5 heeft een hoogte die substantieel kleiner is dan de hoogte van de rubberen ringen 20 3, zodat de rubberen ringen 3 buitenwaarts uitsteken.

Over de lagen 4 van aramidedraden is een buitenste rubberen beschermlaag 6 aangebracht.

25 Aan beide uiteinden van het expansievat 1 zijn over de slijtlaag 2 metalen pijpeinden 7 met metalen flenzen 8 aangebracht om het expansievat 1 aan beide uiteinden aan naastgelegen, eveneens van flenzen voorziene pijpdelen 9 te kunnen bevestigen. Het laatste staaldradenpakket is tussen 30 twee opgelaste ringvormige drempels 10, 11 op de pijpeinden 7 over de lagen 4 van aramidedraden gewikkeld, zodat een stevige verbinding wordt verkregen.

6

In figuur 4 worden enkele mogelijke alternatieve kenmerken van een expansievat 1 getoond. Zo kunnen de staaldradenpakketten 5 worden vervangen door stalen ringen 12, en kunnen de aramidedraden aan hun uiteinden in een 5 gesloten zoom om het staaldraadpakket 5 worden bevestigd.

Figuur 1 toont dat, voor het aanbrengen van het expansievat 1 tussen twee pijpdelen 9, het expansievat 1 eerst door middel van hydraulische cilinders 13, die tussen de flenzen 10 8 zi jn bevestigd, op de juiste lengte wordt gebracht. Nadat het expansievat 1 is bevestigd worden de cilinders 13 verwijderd, zodat het expansievat kan worden ingedrukt en kan uitzetten.

15 De uitvinding is aldus beschreven door middel van voorkeursuitvoeringen. Begrepen dient echter te worden dat deze beschrijving hoofdzakelijk illustratief is. Verschillende details van de structuur en functie werden gepresenteerd, maar veranderingen die daarin worden 20 aangebracht, en die ten volle worden uitgebreid door de algemene betekenis van de terminologie waarin de bijgevoegde conclusies zijn uitgedrukt, dienen te worden begrepen onder het principe van de onderhavige uitvinding te vallen. De beschrijving en tekeningen dienen te worden gebruikt om de 25 conclusies te interpreteren. De conclusies dienen niet zodanig te worden geïnterpreteerd dat de omvang van de bescherming die wordt gevraagd moet worden begrepen als te zijn gedefinieerd door de strikte, letterlijke betekenis van de woorden die in conclusies worden gebruikt, waarbij de 30 beschrijving en de tekeningen alleen zouden worden gebruikt om een dubbelzinnigheid die is gevonden in de conclusies op te lossen. Om de omvang van de bescherming te bepalen die door middel van de conclusies wordt gevraagd dient elk 7 element in gepaste aanmerking te worden genomen dat equivalent is aan een element dat daarin is gespecificeerd.

Claims

1. Expansievat voor het opvangen van krimp en uitzetting in een pijpleiding, omvattende een veelheid aan relatief 5 elastische ringen die zich rond een as uitstrekken, een veelheid aan relatief onelastische ringen die zich rond de genoemde as uitstrekken, waarbij de relatief elastische ringen en de relatief onelastische ringen steeds om en om tegen elkaar zijn gerangschikt, en ten minste twee 10 verzamelingen van relatief onelastische draden die tegen de buitenzijdes van de relatief elastische ringen zijn bevestigd, waarbij de relatief onelastische ringen tussen de relatief elastische ringen over de relatief onelastische draden zijn aangebracht, waarbij de draden in beide 15 verzamelingen zich parallel in tegenovergestelde helixen over althans nagenoeg de gehele lengte van het expansievat uitstrekken.

2. Expansievat volgens conclusie 1, waarbij de relatief 20 elastische ringen een grotere dikte hebben dan de relatief onelastische ringen, waarbij de binnendiameters van de ringen althans nagenoeg gelijk zijn.

3. Expansievat volgens conclusie 2, waarbij de relatief 25 elastische ringen een dikte hebben die ten minste twee maal zo groot, bij voorkeur ongeveer drie maal zo groot is als de dikte van de relatief onelastische ringen.

4. Expansievat volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de 30 breedtes van de relatief elastische ringen en de relatief onelastische ringen van de zelfde orde grootte zijn, bij voorkeur ongeveer gelijk zijn.

5. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de buitenzijdes van de relatief elastische ringen een althans nagenoeg halfcirkelvormige doorsnede hebben.

6. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij tegen de binnenzijdes van de ringen over althans nagenoeg de gehele lengte van het expansievat een relatief elastische slijtlaag is aangebracht.

7. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de gemiddelde helixhoek van de draden tussen 10° en 60°, bij voorkeur tussen 25° en 50°, meer bij voorkeur ongeveer 37,5°.

8. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de uiteinden van het expansievat zijn voorzien van stijve bevestigingsflenzen.

9. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, 20 waarbij de relatief elastische ringen en/of de relatief elastische slijtlaag van rubber zijn vervaardigd.

10. Expansievat volgens conclusie 2, waarbij het materiaal van de relatief elastische ringen een substantieel grotere 25 elasticiteit heeft dan het materiaal van de relatief elastische slijtlaag.

11. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de relatief onelastische ringen van metaal zijn 30 vervaardigd. 1 Expansievat volgens conclusie 11, waarbij de metalen ringen zijn opgebouwd uit staaldraad.

13. Expansievat volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de draden zijn vervaardigd van een materiaal dat is gekozen uit de groep bestaande uit: een ultra-hoog-5 moleculair-gewicht polyethyleen, bijvoorbeeld Dyneema™ of Spectra™, een aramide, bijvoorbeeld Twaron™ of Kevlar™, een thermohardend vloeibaar kristallijn polyoxazol, bijvoorbeeld PBO™ of Zylon™, een thermotropisch vloeibaar kristal polymeer, bijvoorbeeld Vectran™ of Zenite™, koolstof, een 10 polyester.