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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen zum
Verlegen von Rohrleitungen aus Metall auf den Boden von Gewässern, bei dem Einzelrohre
zu einem Rohrstrang zusammengeschweißt werden und dieser auf eine Haspel aufgewickelt
wird, worauf die auf einem Schiff befindliche Haspel längs der Rohrtrasse bewegt
und dabei der Rohrstrang abgewickelt wird.
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Es ist aus der britischen Patentschrift 601103 bereits ein derartiges
Verfahren bekannt, das aber nicht ein Geraderichten eines Rohres beim Abhaspeln
zeigt. Hierbei soll vielmehr die Gesamtkraft des Rohrgewichtes und die durch die
Bremskraft bedingte Spannung das Abhaspeln des Rohres bewirken. Daher müssen bis
zu einem gewissen Ausmaß die Windungen in dem Rohrstrang beim Verlegen noch vorhanden
sein. Insbesondere in seichtem Wasser, also bei geringen Tiefen, ist dieses Verfahren
zur kommerziellen Verwendung unbrauchbar, weil die Spannungen in dem Rohrstrang
noch vorhanden sind und ein Verbiegen bewirken, so daß der Rohrstrang nicht ordnungsgemäß
verlegt werden kann. Beim kommerziellen Verlegen von Rohrleitungen kommt es aber
darauf an, den Rohrstrang in einen Graben zu verlegen, der zuvor mit einem Pflug
gezogen worden ist, so daß der Strang vergleichsweise mit großer Genauigkeit geradeliegen
muß.
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Es ist weiter eine Vorrichtung zum Reinigen eines Brunnens bekannt
(s. die USA.-Patentschrift 3116 781). Hierbei wird eine aufgehaspelte Spule gerade
gerichtet und in den Brunnen eingeführt. Dabei wird ein Rohr mit sehr kleinem Durchmesser
über Leerrollen zum Geraderichten in den Brunnen eingeführt. Diese Richtrollen werden
bis zum vertikalen Einmünden der Leitung in das Brunnenrohr benötigt, von wo ab
das Brunnenrohr die Führung der Rohrleitung übernimmt. Somit handelt es sich hierbei
nur um eine Führung einer Rohrleitung, die erforderlich ist, um die Kraft aufzunehmen,
die durch das Abhalpeln von einer Haspel entsteht.
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Es sind weiter Rohrbiegemaschinen grundsätzlich bekannt (s. die britische
Patentschrift 928 220), welche drehangetriebene und leerlaufende Biegerollen zeigen.
Zum Verlegen eines Rohrstranges auf den Boden von Gewässern sind solche Maschinen
nicht geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs
erwähnten Art so zu verbessern, daß es möglich ist, den Rohrstrang mit großer Genauigkeit
gerade zu verlegen.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß der
Rohrstrang durch eine Biegevorrichtung mit antreibbaren und verstellbaren Biegerollen
geführt wird, die jeweils derart eingestellt werden, daß der von den antreibbaren
Biegerollen bewegte Rohrstrang beim Aufhaspeln vorgebogen und beim Abziehen von
der Haspel gerade gerichtet wird. Durch die Erfindung werden auf diese Weise sämtliche
Krümmungen aus dem Rohrstrang beseitigt, die von dem Aufhaspeln her stammen.
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Durch die Erfindung werden ferner alle Beschädigungen des Rohrstranges
oder dessen überzuges verhindert, und es treten auch keine wesentlichen Veränderungen
der Wandstärke des Rohrstranges beim Aufhaspeln auf. Dies wird unter anderem durch
das Vorbiegen des Rohrstranges auf die Krümmung des Haspels noch vor dem AufhaspeIn
erreicht. Durch die Erfindung wird also zum genauen Ausrichten eines Rohrstranges
dasselbe nicht gerade geführt, sondern entgegengesetzt gebogen. Dadurch ergibt sich
die Möglichkeit, die nach dem Biegen oder Richten stets verbleibenden Restspannungen
im Rohr weitgehend zu beseitigen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine
Aufsicht auf eine Vorrichtung, welche auf einem Schiff montiert ist, F i g. 2 eine
Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g.1, F i g. 3 in vergrößertem Maßstab eine
Ansicht einer Biege- und Haspeleinrichtung, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie
4-4 der F i g. 3, F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig.4, F i g. 6
einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig.4. F i g. 7 eine Einzelheit im Schnitt
längs der Linie 7-7 der F i g. 6 und F i g. 8 eine Schnittansicht längs der Linie
8-8 der F i g. 3.
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Gemäß den F i g. 1 und 2 trägt ein Schiff 10 eine Haspel 11, die auf
einer senkrechten Welle 12 zum Auf- und Abhaspeln eines Rohrstranges 13 drehbar
ist.
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Die Haspel 11 wird wenigstens beim Aufhaspeln von einem schematisch
bei 14 dargestellten hydraulischen Motor angetrieben, der ein Biegerad 15 antreibt,
das mit einem auf der Haspelwelle 13 festen Kegelzahnrad 16 kämmt. Der Motor 14
wird aus einer hydraulischen Pumpe 14A mit Energie versorgt.
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Während des Auf- und Abhaspelns läuft das Rohr durch eine kombinierte
Biege- und Haspelvorrichtung 17, welche mittels einer Tragplatte 18 auf dem Deck
des Schiffes festgelegt ist. Die Platte 18
trägt eine Anzahl von Pfosten 19,
welche einen Rahmen 20 aufnehmen, der senkrecht gegenüber den Pfosten 19 hin- und
herbeweglich ist. Auf dem Rahmen 20 ist eine Mehrzahl von Rollensätzen befestigt,
die das Rohr 13 beim Aufhaspeln als auch beim Abhaspeln erfassen und biegen.
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An der rechten Seite der Biege- und Haspeleinrichtung 17 nach den
F i g. 1 und 2 sind eine Spannvorrichtung und eine Bremse 21 angeordnet. Die Bremse
dient zur Aufrechterhaltung einer Spannung im Rohr 13 bei seinem Aufhaspeln und
im aufgehaspelten Zustand auf der Haspel 11, um das Rohr daran zu hindern, sich
abzuhaspeln. Sie ist aus zwei Schlepperhalbraupen 22 und 23 gebildet, welche in
beliebiger Weise angetrieben sein können. Die Spannvorrichtung weist außerdem zwei
Rollenpaare 24 und 25 an gegenüberliegenden Seiten auf, welche die seitlichen Bewegungen
des Rohres begrenzen. Schließlich befindet sich an dem Ende des Schiffes, von welchem
aus das Rohr abgehaspelt wird, ein Paar Führungsrollen 26 und 27, die das Rohr gegen
seitliche Bewegungen festlegen.
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Wie sich insbesondere aus den F i g. 3 und 4 ergibt, weist die Biege-
und Haspelvorrichtung 17 einen Rahmen 20 auf, der gegenüber den Tragpfosten 19 hin-
und herbeweglich ist. Die vier Pfosten 19 auf der Platte 18 besitzen eine Anzahl
oberer Rahmenteile 30, welche die Pfosten an ihren oberen Enden
miteinander
verbinden. Der Rahmen 20 hat auch mehrere obere Rahmenträger 31, welche an den oberen
Enden von Kolbenstangen 32 angebracht sind, die in den Pfosten 19 hin- und herbeweglich
sind. Die unteren Enden der Kolbenstangen sind an bei 33 dargestellten Kolben angeschlossen,
welche ihrerseits Teile von hydraulischen Motoren bilden. Die Motoren arbeiten so,
daß sich die Kolben 33 aus ihren den unteren Enden der Pfosten benachbarten Stellungen
in den oberen Enden derselben zugeordnete Stellungen heben. Die Kolbenstangen 32
bewegen sich mit den Kolben und heben die Rahmenteile 31, so daß eine Aufwärtsbewegung
des Rahmens entsteht. Sobald die Bewegungsrichtung der Kolben umgekehrt wird, leiten
die Kolben 33 eine nach unten gerichtete Bewegung ein, bei der sie die Kolbenstangen
und den Rahmen mitnehmen.
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Der Rahmen 20 hat außer den oberen Rahmenteilen 31 mehrere untere
Rahmenteile 34 und 35, welche parallel zueinander im senkrechten Abstand voneinander
angeordnet sind. Die Teile 34 sind an den oberen Rahmenteilen 31 mit Hilfe von senkrecht
verlaufenden Stangen 36 aufgehängt. Die Rahmenteile 34 und 35 sind an Schlitten
40 angeschlossen, welche die Pfosten 1.9 umgreifen und mit dem Rahmen relativ zu
den Pfosten beweglich sind.
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Der Rahmen 20 trägt drei Rollenpaare 41 bis 43, die um senkrechte
Achsen drehbar sind und zum Vorbiegen des Rohres 13 dienen. Außerdem wird mit den
Rollen auch das Rohr 13 nach dem Abhaspeln zurückgebogen. In dieser Stellung sind
die Rollen gezeigt.
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Das Rollenpaar 41 ist mit 41A und 41B in Fig. 4 bezeichnet und ist
entsprechend an Wellen 45A und 45B befestigt. Jede der Wellen trägt ein Zahnrad
46,
dem eine Kette 47 aufliegt. Diese Ketten werden ihrerseits von Zahnrädern
48 auf Wellen 49 erfaßt, und diese Wellen sind entsprechend an Rollen 42 angeschlossen.
Die Wellen 49 tragen zusätzliche Zahnräder 42, welche an Wellen 53 der Rollen 43
fest sind. Die Wellen 53 tragen außerdem Zahnräder 54, auf denen Ketten 55 aufliegen,
welche von Zahnrädern 56 angetrieben werden, die ihrerseits von hydraulischen Motoren
57 in Drehungen versetzt werden.
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Die Rollen jedes Rollenpaares 41 bis 43 nehmen das Rohr 13 zwischen
sich auf.
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Insbesondere aus F i g. 4 ist erkennbar, daß das mittlere Rollenpaar
42 gegenüber den beiden äußeren Rollenpaaren 41 und 43 versetzt angeordnet ist.
Dadurch unterliegt das Rohr bei seinem Durchlauf durch die Biege- und Haspelvorrichtung
17 einer Biegung längs einer sich rechtwinklig zur Achse der Haspel 11 erstreckenden
Linie. Die Vorrichtung ist in der Stellung gezeigt, in der sie dazu dient, eine
Biegung aus dem Rohr beim Abhaspeln zu beseitigen. Wenn das Rohr auf die Haspel
aufgehaspelt wird, müssen die Rollen 32 in die entgegengesetzte Richtung gegenüber
der die Mittelpunkte der Abstände zwischen den Rollen 41 und 43 verbindenden Linie
verbracht werden. Zu diesem Zweck sind an jedem Rollenpaar Verstellmittel vorgesehen.
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Gemäß F i g. 4 besitzt jedes Verstellmittel eine Schraube 60 für jede
Rolle 41, eine Schraube 61 für jede Rolle 42 und eine Schraube 62 für jede Rolle
43. Diese Schrauben sind mit Handhaben 63 bis 65 versehen. Gemäß F i g. 6 ist jede
Rolle mit zwei Verstellschrauben und Handhaben versehen. Da diese identisch sind
und außerdem sämtliche Einstellschrauben und Handhaben für sämtliche Rollen ebenfalls
miteinander übereinstimmen, wird lediglich eine von ihnen im einzelnen beschrieben.
Die Schraube 60A kann einen Lagerblock 66A bewegen, der eine Büchse 67A einer Rollenachse
45A trägt. Dieser Lagerblock ist in einem Schlitz 68A beweglich, welcher von sich
gegenüberliegenden C-förmigen Kanalteilen 69 im Rahmenteil 34 gebildet wird. Das
Ende der Schraube 60A ist drehbar an den Lagerblock 66A angeschlossen, während ein
Teil der Schraube in einem mit Gewinde versehenen und am Kanalteil befestigten Bund
70A befestigt ist. Folglich ist es durch eine Drehung der Handhaben 63 A möglich,
die Welle 45A und dadurch die Rolle 41A nach rechts oder links gemäß der Darstellung
nach F i g. 6 zu bewegen. Die oberen und unteren Einstellschrauben können hierbei
zusammen verdreht werden.
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Während des Aufhaspelns ist es erwünscht, eine Ablenkung auf das Rohr
13 in senkrechter Richtung oder längs der Achse der Spule 11 aufzubringen, so daß
das Rohr in elliptischer Form auf die Haspel aufgehaspelt wird. Dieses Biegen erfolgt
unter Verwendung eines Satzes geeigneter Führungsrollen 75 bis 78 gemäß der Darstellung
in F i g. 4. Die Rollen 75 und 78 sind an gegenüberliegenden Enden des Rahmens 20
auf von den Schlittenteilen 40 abgestützen Kreuzträgern 79 bzw. 80 angebracht. Die
Mittelrollen 76 und 77 sind an gegenüberliegenden Seiten der Mittelrollen 42 von
Kreuzrahmenteilen 81 und 82 abgestützt, die Bügel 83 und 84 tragen. Diese Bügel
besitzen Schlitze 85 und 86, so daß die Lager 87 und 88 sich aufeinander zu und
voneinander weg bewegen lassen, um unterschiedliche Rohrdicken verarbeiten zu können.
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Sämtliche Leitrollen 75 bis 78 sind so angeordnet, daß
eine gerade horizontale Linie durch die Mittelpunkte der Abstände zwischen den Rollen
jedes Paares gelegt werden kann. Außerdem wird keine dieser Rollen angetrieben.
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Das vertikale oder axiale Biegen des Rohres während des Auf- und Abhaspelns
wird außerdem durch eine vertikale Bewegung des gesamten Rahmens bewirkt. Wie bereits
angedeutet, wird eine solche Bewegung mit Hilfe hydraulischer Motoren zum Antrieb
der Kolben 33, die in den Tragpfosten angeordnet sind, erzielt. Gemäß F i g. 8 ist
die Platte 18 teilweise aus einem Paar längsverlaufender Rohre 90 und 91 und einem
Paar Kreuzrohre 92 und 93 aufgebaut. Diese Rohre sind sämtlich miteinander verbunden
und dienen als Behälter für die hydraulische Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird durch
ein Filter 94 mit Hilfe einer Hydraulikpumpe 95 gepumpt. Der Auslaß der Pumpe verläuft
über ein Druckminderventil 96 zu einem System von Rohren 97, welche an die Einlässe
der hydraulischen Motoren 33 gekuppelt sind. Die Auslässe der Motoren 33 sind ihrerseits
an ein System von Rohren 98 über ein Ventil 99 und damit zurück zu dem von den Rohren
90 bis 93 gebildeten Behälter angeschlossen.
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Wenn die Pumpe betätigt wird, werden die Motoren 33 mit Druckflüssigkeit
beaufschlagt und können den Rahmen 20 und dadurch die Sätze von Biegerollen anheben
oder absenken. Während des Biegens wird infolge der geraden Ausfluchtung der Leitrollen
75 bis 78 eine Biegung in vertikaler oder axialer Richtung auf das Rohr aufgebracht,
während beim Abhaspeln diese Biegung aus dem Rohr rückgängig
gemacht
wird. Im Ergebnis tritt das Rohr aus der Biege- und Haspelvorrichtung 17 in geradliniger
Gestalt aus.
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Die Steuerung der verschiedenen hydraulischen Motoren kann an einer
nicht dargestellten Steuerstation in der Nachbarschaft der Haspel oder der Biege-
und Haspeleinrichtung aufgestellt werden, so daß ein einziger Arbeiter das Aufhaspeln
und Abhaspeln steuern kann.
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Die Energie für das Abhaspeln des Rohres von der Haspel
11 kann auf verschiedene Weise zugeführt werden. Beispielsweise werden, wie
dies bereits erläutert wurde, die Radialbiegerollen 41 bis 43 mit
Energie von den hydraulischen Motoren 57 beaufschlagt und diese Energie läßt sich
zum Abhaspeln des Rohres benutzen. Weiterhin wird die Vorrichtung 21 zum Spannen
und Abbremsen mit Antriebsenergie versorgt und ist so für diesen Zweck verwendbar.
Außerdem kann das Ende des Rohres festgelegt und das Schiff mit Hilfe von Schleppern
od. dgl. längs des Weges gezogen werden, längs dessen das Rohr verlegt werden soll,
so daß das Rohr von der Haspel durch die Bewegung des Schiffes gezogen wird.
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Das Rohr kann von der Haspel abgehaspelt werden, während das Schiff
ortsfest verbleibt. Das ist zweckmäßig, wenn lediglich kurze Rohrlängen abzuhaspeln
sind.
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Der hydraulische Motor 14 kann beim Abhaspeln des Rohres als Bremse
dienen. Die hierdurch bewirkte auf den Rohrstrang ausgeübte Zugkraft ist insbesondere
dort erforderlich, wo das Rohr in großer Wassertiefe verlegt wird. Diese Art des
Spannens macht es möglich, dem Rohr die Form einer Kettenlinie aufzuzwingen, die
geringe Biegespannungen im Rohr ergibt. Zur Erzeugung der Zugspannung wird das Ende
des Rohres auf dem Meeresboden verankert, worauf das Schiff, das die Haspel 11 trägt,
längs der Richtung, in der das Rohr verlegt werden soll, fortbewegt wird, während
das Rohr langsam von der Haspel abgezogen wird, wobei der hydraulische Motor 14
als Bremse wirkt.
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Zur Herstellung des Rohrstranges 13 können in Fabrikationslängen angelieferte
Rohre auf einem Rohrgerüst 100 gestapelt und von dort zu einer Schweißstation 101
verbracht werden. Die Rohrlängen werden dort verbunden und bilden den Rohrstrang
13, der vorgebogen und auf die Haspel aufgewickelt wird.
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Zweckmäßig wird das Rohr ungefähr auf die Krümmung der Haspel vorgebogen.
Dabei kann die Biegung so erfolgen, daß die Krümmung des Rohres zunächst etwas größer
oder etwas kleiner als die jeweilige Krümmung der aufgehaspelten Rohrwindungen ist.
Die genaue Krümmung läßt sich dann durch das Aufhaspeln selbst herbeiführen.