DE19728383C2 - Flexible Schlauchleitung für Hochdruckmedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Schlauchleitung für Hochdruckmedien und insbe­ sondere zur Aufnahme von Pulsationskräften wie bei Dampframmen und derglei­ chen, wobei die Schlauchleitung aus einem ring- oder schraubengangförmig gewell­ ten Metallschlauch besteht, mit einem rohrförmigen Anschlußelement verbunden ist und mit einem den Metallschlauch und das Anschlußelement an ihrer Außenseite umgebenden Schutzschlauch aus elastisch nachgiebigem Material versehen ist.

Ein wesentliches Einsatzgebiet derartiger flexibler Schlauchleitungen liegt bei Off- shore-Dampframmen vor, die in der Regel aus einem Rammgerüst und einem die Rammbewegung relativ zum Rammgerüst durchführenden Rammbären bestehen, mit dessen Hilfe die verwendeten Rammkörper wie Pfähle, Bohlen, Rohre etc. in den Boden getrieben werden. Für die Erzeugung der Rammbewegung und den Aufbau des Rammgerüstes und des Rammbären gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Aus­ gestaltungsformen; den Dampframmen ist es jedoch gemeinsam, daß die Dampfzu­ fuhr von dem den Dampf erzeugenden Kessel zum Bären über eine Schlauch- bzw. Rohrleitung erfolgt. Diese Rohrleitung muß folglich insbesondere im Anschlußbereich an den Rammbären zum einen die hohen Dampfdrücke und zum anderen die extre­ men Rammbewegungen aushalten können.

Eine Schwachstelle der Schlauch- bzw. Rohrleitung besteht demnach im Anschluß­ bereich zwischen flexibler Leitung und starrem Anschlußelement, wo sich hohe Re­ aktions- und Relativkräfte auf einen sehr kleinen Bereich konzentrieren. Zur Auf­ nahme der wirksam werdenden Kräfte kann der um den Metallschlauch und das An­ schlußelement vorgesehene Schutzschlauch mit einem Geflecht oder Druckträgerla­ gen versehen werden, die die Verbindung zwischen Metallschlauch und Anschluß­ element unterstützen soll. Es hat sich jedoch in der Vergangenheit herausgestellt, daß der angesprochene Übergangsbereich noch so stabiler Schutzschläuche, die darüberhinaus natürlich auch die Flexibilität der Schlauchleitung nicht beeinträchti­ gen sollen, dennoch störanfällig ist.

Aus DE-A 19 50 043 ist ein von einem Kunststoffmantel umgebener gewickelter Me­ tallschlauch bekannt, bei dem der Kunststoffmantel den Übergangsbereich von An­ schlußstück und Schlauch umhüllt und formschlüssig in die Vertiefungen des Schlauches eingreift. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß auch bei hoher Bela­ stung ein Auseinanderspringen der Glieder oder ein Abreißen vom Anschlußstück nicht zu befürchten ist. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, daß der in die Ver­ tiefungen des gewickelten Metallschlauches eingreifende Kunststoffmantel den Schlauch derart steif macht, daß er für die hier vorgesehenen Anwendungsgebiete ungeeignet ist.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die fle­ xible Schlauchleitung der eingangs genannten Art zu verbessern und insbesondere den Übergangsbereich zwischen Metallschlauch und Anschlußelement belastbarer auszuführen.

Diese Aufgabe wird bei einer flexiblen Schlauchleitung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß der Schutzschlauch im Bereich der endständigen, dem An­ schlußelement benachbarten Wellen Querschnittsreduzierungen in Form von radial nach innen gerichteten Einformungen aufweist, die in die Wellentäler der Wellen des Metallschlauchs eingreifen, und daß das Ausmaß der radialen Einformungen mit wachsendem Abstand vom Schlauchleitungsende abnimmt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß ein fließender Übergang zwischen flexiblem und starrem ortsfesten Bau­ teil geschaffen wird und die in den flexiblen Schlauch induzierten Kräfte bereits über die radialen Einformungen des Schutzschlauchs aufgenommen und auf das An­ schlußelement übertragen werden. Somit werden im Verbindungsbereich zwischen Metallschlauch und Anschlußelement Relativkräfte bzw. Relativbewegungen erheb­ lich vermindert, wodurch mangels hoher Beanspruchungen auch eine Störanfälligkeit dieser Steile nicht mehr gegeben ist. Dadurch daß die radialen Einformungen des Schutzschlauchs nicht nur in eine, sondern in mehrere Wellungen eingreifen, verteilt sich die Kraftübertragung über einen größeren Längenabschnitt, was zu einer ent­ sprechenden Herabsetzung der jeweils wirksamen Beanspruchung führt. Das Ab­ nehmen des Ausmaßes der radialen Einformungen mit wachsendem Abstand vom Schlauchleitungsende sorgt vorteilhafterweise dafür, daß zum einen die Flexibilität der Schlauchleitung entsprechend vom Schlauchleitungsende her zunimmt und zum anderen in entgegengesetzter Richtung eine progressive, also allmählich ansteigen­ de Kraftübertragung erfolgt.

Da die auftretenden Zug- und/oder Druckkräfte insbesondere in Axialrichtung wirken, ist es empfehlenswert, wenn das Eingreifen der radialen Einformungen in die Wel­ lentäler einen axialen Formschluß zwischen Metallschlauch und Schutzschlauch her­ stellt.

Der Schutzschlauch ist zweckmäßig aus einem Elastomermaterial gebildet, und in seine Wandung sind zur Aufnahme von Zug- und/oder Druckkräften Verstärkungsein­ lagen eingebettet. Insbesondere kann ein Geflecht aus Metalldrähten in die Wandung integriert sein. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Aufbau mit textilen Verstärkungs­ einlagen erwiesen, wobei die besten Ergebnisse mit in die Schutzschlauchwandung in abwechselnd rechts- und linkssteigenden Windungen eingebetteten Textilcordlagen aus reißfesten temperaturbeständigen Fäden erzielt werden.

Vorzugsweise enthält die Wandung des Schutzschlauches in dem Längsbereich, der das Anschlußelement und den diesem benachbarten Endbereich des Metallschlau­ ches umgibt, zusätzlich eine oder mehrere axial verlaufende Textilcordlagen, durch die die Schlauchleitung speziell im Bereich der Verbindung zwischen dem An­ schlußelement und dem Metallschlauch stabilisiert wird.

Als Fadenwerkstoff der textilen Cordlagen wird Aramid bevorzugt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schutzschlauch aus durch schraubengangför­ miges Wickeln aufgebrachten Elastomerbandagen gebildet ist. Dabei kann bereits beim Wickeln das Eintauchen der Querschnittsreduzierungen in die jeweiligen Wel­ lentäler durch Dosieren der Wickelspannung bzw. durch entsprechendes Eindrücken der erzeugten Elastomerschicht gesteuert werden. Anschließend wird das Elastomer­ material bzw. die Elastomerbandage vulkanisiert und in den vernetzten elastischen Endzustand gebracht, wobei gleichzeitig eine stoffschlüssige Bindung insbesondere zur Außenfläche des Anschlußelements entsteht.

Damit der Schutzschlauch und die in ihm eingebetteten Verstärkungsein­ lagen die Verbindung zwischen Metallschlauch und Anschlußelement gegenüber Axialkräften entlasten können, empfiehlt es sich, die Verbin­ dung zwischen Schutzschlauch und Anschlußelement in Axialrichtung formschlüssig auszubilden, was beispielsweise durch eine am Anschluß­ element vorgesehene radiale Ausformung erfolgen kann, die den Schutzschlauch formschlüssig am Anschlußelement fixiert.

Was das Anschlußelement selbst betrifft, so besteht dies in der Regel aus einem Anschlußnippel, der beispielsweise aus Stahl gebildet sein kann.

Der Metallschlauch wiederum sollte im Hinblick auf den Hochdruckdampf aus Edelstahl bestehen. Außerdem ist es empfehlenswert, wenn er als Ringwellschlauch ausgebildet ist, bei dem die Axialkräfte am besten zwi­ schen seinen Wellen und den radialen Einformungen des Schutzschlau­ ches übertragen werden. Bei einem wendelförmig gewellten Schlauch würden Axialbewegungen teilweise in Umfangsbewegungen umgelenkt und hierdurch eine Torsionskomponente erzeugt.

Schließlich empfiehlt es sich aufgrund der hohen Druck- und Pulsations­ belastung im Bereich der Verbindungsstelle zwischen Metallschlauch und Anschlußelement, beide Komponenten über eine Schweißverbin­ dung aneinander festzulegen, wobei die radialen Einformungen im Be­ reich derjenigen Wellentäler vorzusehen sind, die beim Verschweißen von Anschlußelement und Metallschlauch einer Hitzeeinwirkung unter­ worfen und durch herstellungsbedingte Kaltverfestigung in ihren Materi­ aleigenschaften verändert sind.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die einen erfindungsgemäßen Dampframmenschlauch mit angekoppeltem An­ schlußnippel zeigt.

Hierbei besteht der Dampframmenschlauch aus einem ringförmig gewell­ ten Metallschlauch 1, der mit seinem axialen Ende an ein Anschlußele­ ment in Form eines Anschlußnippels 2 durch Verschweißen festgelegt ist. Die beim Verschweißen von Anschlußnippel und Wellschlauch er­ zeugte Hitze beeinträchtigt die endständigen Wellungen in ihrer Materi­ aleigenschaft, was durch die gestrichelte Wellenlinie angedeutet ist.

Der Metallschlauch 1 und das Anschlußelement 2 sind beide von einem Schutzschlauch 3 aus Elastomermaterial überzogen. Die Wandung des Schutzschlauches 3 ist durch Cordlagenpaare 31 verstärkt, die je aus einer rechts- und einer linkssteigenden Cordfadenlage gebildet sind. Zu­ sätzlich ist der Bereich der Verbindung zwischen dem Anschlußelement 2 und dem Metallschlauch 1 von zwei Textilcordlagen 32 umgeben, de­ ren Fäden in axialer Richtung verlaufen und die die längsstabilisierende Wirkung des Schutzschlauches in der genannten Zone verstärken.

Neben der sich bei der Vulkanisation ergebenden stoffschlüssigen Ver­ bindung des Schutzschlauches 3 mit der äußeren Mantelfläche des An­ schlußelements 2 ist an diesem eine formschlüssige Verankerung mittels zweier umlaufender radialer Ausformungen 21, 22 vorgesehen, die den Schutzschlauch 3 axial fixieren.

Im Bereich der erwähnten endständigen, beim Verschweißen einer Hit­ zeeinwirkung unterworfenen Wellungen weist der Schutzschlauch 3 ra­ diale Einformungen 4, 5, 6 auf, die in die Wellentäler 7, 8, 9 der end­ ständigen Wellungen eingreifen und so einen formschlüssigen Verbund mit dem Metallschlauch 1 eingehen. Hierdurch werden die letzten end­ ständigen Wellungen in Abhängigkeit von der Entfernung zum Schlauch­ ende in ihrer Flexibilität beeinträchtigt, wobei die radialen Einformungen mit steigendem Abstand vom Anschlußelement immer weniger weit in die Wellentäler eingreifen und somit auch immer weniger die Beweglichkeit der entsprechenden Wellungen beeinflussen.

Durch das Verzahnen von Schutzschlauch 3 und Metallschlauch 1 ergibt sich ein fließender Übergang zwischen dem flexiblen Metallschlauch 1 und dem starren Anschlußnippel 2, wodurch die Relativkräfte zwischen beiden Leitungsteilen über eine größere Länge verteilt und somit pro Leitungsabschnitt verringert werden. Hierdurch sinkt in entsprechender Weise die Belastung des Verbindungsbereiches zwischen Anschlußnip­ pel 2 und Metallschlauch 1, was zu einem Herabsetzen der Störanfällig­ keit und zu einem Verlängern der Lebensdauer des Dampframmen­ schlauches führt.

Claims (10)

1. Flexible Schlauchleitung für Hochdruckmedien und insbesondere zur Auf­ nahme von Pulsationskräften wie bei Dampframmen und dergleichen, wobei die Schlauchleitung aus einem ring- oder schraubengangförmig gewellten Me­ tallschlauch besteht, mit einem rohrförmigen Anschlußelement verbunden ist und mit einem die Schlauchleitung und das Anschlußelement an ihrer Außen­ seite umgebenden Schutzschlauch aus elastisch nachgiebigem Material verse­ hen ist, wobei der Schutzschlauch (3) im Bereich der endständigen, dem An­ schlußelement benachbarten Wellen radial nach innen gerichtete Einformun­ gen (4, 5, 6) aufweist, die in die Wellentäler (7, 8, 9) der Wellen des Metall­ schlauches (1) eingreifen, und wobei das radiale Ausmaß der Einformungen (4, 5, 6) mit wachsendem Abstand vom Schlauchleitungsende abnimmt.

2. Flexible Schlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingreifen der Einformungen (4, 5, 6) in die Wellentäler (7, 8, 9) ei­ nen axialen Formschluß zwischen Schlauchleitung (1) und Schutzschlauch (3) herstellt.

3. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschlauch (3) zur Aufnahme von Zug- und/oder Druckkräften mit einem integrierten Geflecht aus Metalldrähten oder mit Druckträgerlagen (31, 32) aus Metall, Textilmaterialien wie Aramid oder aus ähnlichen Materialien versehen ist.

4. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschlauch (3) aus einem Elastomer und insbesondere aus einer durch schraubengangförmiges Wickeln aufgebrachten Elastomerbandage be­ steht.

5. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschlauch (3) aufvulkanisiert ist.

6. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschlauch (3) durch eine am Anschlußelement (2) vorgesehene Querschnittserweiterung (21, 22) in Axialrichtung formschlüssig mit dem An­ schlußelement verbunden ist.

7. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (2) ein Anschlußnippel ist.

8. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung (1) aus Edelstahl besteht.

9. Flexible Schlauchleitung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschlauch (1) an das Anschlußelement (2) angeschweißt ist.

10. Flexible Schlauchleitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einformungen (4, 5, 6) zumindest im Bereich derjenigen Wellentäler (7, 8, 9) vorgesehen sind, die beim Verschweißen von Anschlußelement (2) und Metallschlauch (1) einer Hitzeeinwirkung unterworfen und durch Kaltver­ festigung in ihren Materialeigenschaften verändert sind.