DE4402255C2 - Schwimmbarer, biegsamer Schlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einem schwimmbaren, biegsamen Schlauch und einen schwimmbaren, biegsamen Schlauch selbst und insbesondere einen biegsamen Schlauch von der Art, umfassend eine Karkasse zur Aufnahme eines Hauptfluids und eine Karkasse zur Aufnahme eines sekundären Fluids, die wenig­ stens einen Teil der Länge der Hauptkarkasse einschließt, um ein Austreten von Fluid zu verhindern, das aus der Hauptkar­ kasse leckt.

Ein biegsamer Schlauch von der oben genannten Art ist beson­ ders nützlich für den Transport von Fluiden, deren Austritt eine beträchtliche Bedrohung für die Gesundheit oder Sicher­ heit darstellt und ist besonders geeignet für Anwendungen, bei denen der Schlauch häufig und stark gebogen wird und einer rauhen Behandlung während des Verbindungsvorganges und extre­ men Wettereinflüssen unterliegt, beispielsweise wie bei einer Schlauchverbindung, die zum Transport von Öl zwischen einem Offshore-ankernden Tanker und einer Station auf dem Festland verwendet wird.

In unserem früheren britischen Patent Nr. 1 503 502 ist ein biegsamer Schlauch von der oben genannten Art offenbart, bei dem die sekundäre Karkasse bzw. der sekundäre Leinwandkörper von der Hauptkarkasse bzw. dem Hauptleinwandkörper getrennt ist und zum radialen Dehnen ausgebildet ist, wenn Fluid unter Druck aus der Hauptkarkasse leckt, das durch die sekundäre Karkasse aufgenommen wird. Ein Schlauch von dieser Art kann optional mit einem aufschwimmenden Material im Körper der Haupt- oder im Körper der sekundären Karkassen ausgebildet sein. Wahlweise oder zusätzlich kann aufschwimmendes Material zwischen der Haupt- und sekundären Karkasse vorgesehen sein.

Bei einem Schlauch mit dem oben genannten Aufbau ermöglicht die Dehnbarkeit der sekundären Karkasse es ihr, sich elastisch anzupassen, ohne daß dabei durch Schockbelastungen Zerstörun­ gen auftreten, die möglicherweise plötzlich mit zunehmenden Druck auftreten, wenn ein Fehler bzw. ein Leck an der inneren Hauptkarkasse vorliegt.

Diese Dehnbarkeit der sekundären Karkasse kann äußerst unange­ nehm für solche Schläuche sein, die unter Wasser verwendet werden. Wie es in unserem britischen Patent Nr. 2 117 479 dis­ kutiert ist, berührt die Expansion das enge Gleichgewicht ge­ genläufig, das zwischen den Schwimmkräften (Verschiebungskräf­ ten) und dem Gewicht des Schlauches erforderlich ist, falls eine Schlauchleitung aus einer Kette von Schläuchen ausgebil­ det ist, um einen gewünschten Aufbau beizubehalten. Um solche Probleme zu vermeiden oder abzuschwächen, wird es in diesem Patent gelehrt, daß die Ausdehnung der sekundären Karkasse bezüglich der Hauptkarkasse auf die gesamte Länge des Schlau­ ches gezwungen wird.

Im Gegensatz zu einem Unterwasser-Zwillingskarkassenschlauch, bei dem es wünschenswert sein kann, daß eine signifikante Aus­ dehnung der sekundären Karkasse vermieden wird, ist es für schwimmbare biegsame Schläuche von der Art, die zum Schwimmen auf der Wasseroberfläche geeignet sind, bekannt, vorzusehen, daß die sekundäre Karkasse relativ stark dehnbar ist. Bei­ spielsweise kann sich die sekundäre Karkasse typischerweise im Durchmesser um 25 bis 30% ausdehnen, falls sie dem normalen Arbeitsdruck eines Fluids ausgesetzt ist, das aus der Hauptkarkasse leckt bzw. austritt.

Diese Dehnbarkeit sieht eine möglicherweise nützliche Erleich­ terung beim Wahrnehmen von Fehlern in der Hauptkarkasse vor. Die Fehler können durch eine einfache visuelle Inspektion wahrgenommen werden, ohne daß mechanische oder elektrische Leckdetektoren notwendig sind. Obwohl jedoch eine Änderung von 30% im Durchmesser einer sekundären Karkasse gut sichtbar ist, kann die Ausdehnung, falls eine starke Lage von Schwimma­ terial um die sekundäre Karkasse vorgesehen ist, nur eine Än­ derung von etwa 10% des äußeren Durchmessers des Schlauches ergeben, wobei dies von dem Verhältnis des Schlauchaußendurch­ messers zum Außendurchmesser der sekundären Karkasse abhängt. Der Prozentsatz der sichtbaren Ausdehnung wird weiter vermin­ dert, falls das Schwimmaterial von der Art ist, daß es sich nach der Ausdehnung der sekundären Karkasse zusammendrückt. Eine Folge ist, daß die Ausdehnung des schwimmbaren Schlauches nicht immer klar sichtbar ist, insbesondere bei rauher See bzw. starkem Wellengang.

Die vorliegende Erfindung soll einen schwimmbaren biegsamen Schlauch mit Zwillingskarkasse vorsehen, der im Vergleich zu den bekannten Schläuchen eine bessere sichtbare Wahrnehmung der Ausdehnung ermöglicht, wenn unter Druck stehendes Fluid in den Raum zwischen den Karkassen austritt.

Zur lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen schwimmbaren, biegsamen Schlauch vor, umfassend
einen Hauptleinwandkörper bzw. eine Hauptkarkasse zur Aufnahme eines Fluids,
einen sekundären Leinwandkörper bzw. eine sekundäre Karkasse zur Aufnahme von Fluid, die wenigstens einen Teil der Haupt­ karkasse einschließt und sich radial bezüglich zu der Haupt­ karkasse ausdehnen kann, wenn Fluid von der Hauptkarkasse aus­ tritt, wobei sie, wenn die sekundäre Karkasse dem Arbeitsdruck des Schlauches unterliegt, sich im Durchmesser wenigstens um 20% ausdehnt,
Schwimmaterial, das die Sekundärlage umgibt,
eine äußere Abdecklage, die das Schwimmaterial umgibt, und im wesentlichen im Umfang angeordnete,
nicht ausdehnbare Reifenverstärkungseinrichtungen, die in dem besagten Schwimmaterial zwischen der sekundären Karkasse und der Schlauchabdeckung angeordnet sind, um axial zwischen den Enden des Schlauches zu liegen, und die angeordnet sind, um im wesentlichen die Ausdehnung der Schlauchabdeckung dieser axia­ len Position zu verhindern.

Vorzugsweise ist die sekundäre Karkasse derart ausgebildet, daß sie sich wenigstens um 25% oder mehr ausdehnt, vorzugs­ weise um wenigstens 30%, wenn sie mit dem normalen Arbeits­ druck des Fluids beaufschlagt wird, das zwischen die beiden Karkassen eintritt.

Die Ringverstärkungseinrichtung kann angrenzend am äußeren Umfang der sekundären Karkasse angeordnet sein oder angrenzend und vorzugsweise geklebt oder auf andere Weise an die Außen­ abdeckung des Schlauches befestigt sein, wobei diese gegen eine radiale Ausdehnung durch die Ringverstärkungseinrichtung verstärkt ist. Vorzugsweise liegt die Ringverstärkungseinrich­ tung im wesentlichen vollständig in dem Schwimmaterial einge­ bettet, und sie kann von der sekundären Karkasse und/oder der äußeren Abdeckung durch dazwischen angeordnetes Schwimmaterial beabstandet sein, vorzugsweise durch eine dünne Lage davon. Typischerweise hat die dünne Lage eine Stärke von weniger als 25% der Stärke des Schwimmaterials. Falls die Ringverstär­ kungseinrichtung von der äußeren Abdeckung durch dazwischen angeordnetes Schwimmaterial beabstandet ist, ist das Schwimma­ terial vorzugsweise so angeordnet, daß es als strukturelle Zwischenverbindung dient, wobei die Ringverstärkung wirkt, um lokal die Schlauchabdeckung am Ausdehnen bei oder in der nahen Umgebung der axialen Stellung der Ringverstärkung abzuhalten.

Die Ringverstärkungseinrichtung ist vorzugsweise aus einem biegsamen Aufbau, beispielsweise umfassend eine Anzahl von Windungen eines elastischen faserförmigen Materials.

Der Verstärkungsaufbau der Haupt- und sekundären Karkasse kann typischerweise eine oder mehrere Lagen aus gewebtem oder ge­ flochtenem Material oder eine schraubenförmige Wicklung oder eine Kombination davon umfassen. Das Material der sekundären Karkasse kann eine größere Längsausdehnung haben, d. h., aus einem Material mit einem geringeren Elastizitätsmodul beste­ hen, als das Verstärkungsmaterial der Hauptkarkasse. Wahlweise oder zusätzlich kann die sekundäre Karkasse Verstärkungsele­ mente umfassen, die sich schraubenförmig mit einem ausgewähl­ ten Winkel so erstrecken, daß, wenn die sekundäre Karkasse einem Fluidinnendruck unterworfen ist, sich der Winkel der Verstärkungselemente in einer Art und Weise ändert, daß sich eine Zunahme im Außendurchmesser der sekundären Karkasse er­ gibt.

Mehr als eine Ringverstärkungseinrichtung kann an Axialstellen vorgesehen sein, die längs der Länge des Schlauches voneinan­ der beabstandet sind.

Vorzugsweise sieht das Beabstanden einer Ringverstärkung vor dem oder jedem Ende des Schlauches (an dem Ende bzw. an den Enden auch eine Dehnung stattfinden wird) und irgendeine andere entsprechende Ringverstärkung im Schlauch vor, daß der oder jeder Zwischenabschnitt des Schlauches der im mittleren Bereich zwischen aufeinanderfolgenden, axial voneinander be­ abstandeten Stellen der umfangsförmigen Beschränkung sich un­ ter der Wirkung des Fluiddruckes zwischen den zwei Karkassen in einer Art und Weise derart ausdehnen kann, daß er im wesen­ tlichen nicht durch die Ringverstärkung bzw. die Ringverstär­ kungen beschränkt ist. Folglich wird im Fall eines Fluidleckes zwischen den beiden Karkassen eine Ausdehnung der sekundären Karkasse zu einer unregelmäßigen Ausdehnung des sie umgebenden Schwimmkörpers und der Abdecklagen. Demzufolge wird der Schlauch ein unregelmäßiges äußeres Profil annehmen, das visu­ ell leicht erkennbar als eine einheitliche Zunahme im Durch­ messer ist.

Die äußere Oberfläche des Schlauches kann mit einer spiralför­ migen Markierung versehen sein, die sich zwischen einem Teil der Schlauchabdeckung erstreckt, der von der Ringverstärkung zusammengehalten wird, und einem Teil bzw. Teilen, die nicht derartig zusammengehalten werden. Eine Ausdehnung des Schlauches im Falle eines Leckes an der Hauptkarkasse wird lokal die Krümmung der Markierung verzerren und so das Vorse­ hen des gewünschten sichtbaren Alarms unterstützen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun bei­ spielhaft und mit Bezug zu den beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen Teil an einem Ende eines Zwillingkarkassenschlauches gemäß der vorliegenden Erfindung ist, der mit einer Endpassung versehen ist, und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schlauches aus Fig. 1 ist, der mit zwei Endpassungen versehen ist, wobei die untere Hälfte den Schlauch im normalen Gebrauch und die obere Hälfte den Schlauch in einem Zustand zeigt, bei dem unter Druck stehendes Fluid zwischen den zwei Verstärkungskarkassen des Schlauches ausge­ treten ist.

Der Aufbau des Endbereiches des Schlauches 10 gemäß der vor­ liegenden Erfindung, und wie er in Fig. 1 gezeigt ist, kann derart ausgebildet sein, wie es in der Beschreibung unserer britischen Patentschrift Nr. 1 503 502 im Detail dargelegt ist.

Kurz gesagt ist der Aufbau des Schlauches 10 um eine Flansch­ passung 11 gebaut, umfassend eine innere Auskleidungslage 12, einen Hauptverstärkungskarkassenaufbau 13, der von der Quetschungen widerstehenden Schwimmlage umgeben ist, einen radial dehnbaren sekundären Verstärkungskarkassenaufbau 15, einen Schwimmkörperaufbau 16, umfassend eine Anzahl (z. B. acht) Lagen 17 eines Schwammaterials mit geschlossenen Zellen und geringer Dichte und eine äußere Abdecklage 18.

Der sekundäre Karkassenaufbau 15 ist aus einem Verstärkungs­ material aufgebaut, das stark gedehnt werden kann, und hat eine schraubenförmig gewickelte Form, so daß er sich leicht im Durchmesser um wenigstens 25% (z. B. 30%) dehnen kann, falls er innen von einem Fluid mit normalem maximalen Arbeitsdruck des Schlauches beaufschlagt wird.

Jeder Verstärkungskarkassenaufbau 13,15 ist in fluiddichter Art und Weise an die Endpassung 11 angebracht. Jedes Schlauchende enthält Schulterschichten 19, um eine radiale Dehnung nach außen der darunterliegenden sekundären Karkasse im Falle, daß unter Druck stehendes Fluid aus der Hauptkarkas­ se 13 austritt, zu beschränken und im wesentlichen direkt auf einen sekundären Karkassenaufbau 15 zu wirken.

Im mittleren Bereich zwischen seinen Enden ist der Schlauch 10 mit einem nicht dehnbaren Ringverstärkungsring 20 an einer Stelle versehen, die innerhalb des Schwimmkörperaufbaus 16 (s. Fig. 2) liegt. Der Ring 20 ist mit einem radialen äußeren Ab­ schnitt des Schwimmkörperaufbaus versehen, um radial von der äußeren Abdeckung 18 durch eine einzelne Lage 17' aus einem dünnen schwimmfähigen Material beabstandet zu sein. Der Ring 20 ist durch Binden bzw. Kleben an die Lage 17' befestigt, die wiederum an die äußere Abdeckung 18 gebunden bzw. geklebt ist.

Der Schlauch 10 hat eine allgemeine zylinderförmige äußere Form, wenn er normal gebraucht wird. Wenn unter Druck stehen­ des Fluid aus der Hauptkarkasse austritt, um im wesentlichen direkt auf die sekundäre Karkasse 15 zu wirken, nimmt er ein ausgedehntes äußeres Profil an, wie es im oberen Teil von Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Profil hat der Schlauch gewöhn­ licherweise einen im wesentlichen nicht veränderten äußeren Durchmesser an seinen äußersten Endbereichen und zusätzlich hat er eine sich umfangsförmig erstreckende Vertiefung 21 im mittleren Bereich zwischen seinen Enden, d. h., an einer Stelle, die axial mit dem Ringverstärkungsring 20 überein­ stimmt.

Die sich umfangsförmig erstreckende Vertiefung 21 sieht ein klar sichtbares Anzeichen vor, daß der Schlauch in einem aus­ gedehnten Zustand ist. Es bedarf keiner Bewertung, ob es eine Änderung im äußeren Gesamtdurchmesser des Schlauches gegeben hat, um zu bestimmen, ob Fluid aus der Hauptkarkasse ausgetre­ ten ist.

Claims (10)

1. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch, umfassend eine Hauptkarkasse (13) zum Aufnehmen von Fluid, eine sekun­ däre Karkasse (15) zum Aufnehmen von Fluid, das wenig­ stens einen Teil der Hauptkarkasse einschließt und sich radial bezüglich der Hauptkarkasse beim Austreten von Fluid aus der Hauptkarkasse ausdehnen kann, wobei, wenn sie dem Arbeitsdruck des Schlauches unterliegt, sich die sekundäre Karkasse (15) im Durchmesser um wenigstens 20% ausdehnt, ein Schwimmaterial (14), das die sekundäre Kar­ kassenlage umgibt, und eine äußere Abdecklage (18), die das Schwimmaterial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen nicht ausdehnbare Ringverstär­ kungseinrichtung (20) in dem Schwimmaterial (14) zwischen der sekundären Karkasse (15) und der Schlauchabdeckung (18) angeordnet ist, um axial zwischen den Enden des Schlauches zu liegen, und angeordnet ist, um im wesentli­ chen eine Dehnung der Schlauchabdeckung an ihrer axialen Stelle zu verhindern.

2. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringverstärkungseinrichtung (20) im wesentlichen vollständig in dem Material (14) liegt.

3. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringverstärkungseinrichtung (20) von wenigstens einer der sekundären Karkassen (15) und äußeren Abdeckung (18) durch ein dazwischen angeordnetes Schwimmaterial (17') beabstandet ist.

4. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dazwischenliegende Schwimmaterial (17') eine Stärke geringer als 25% der Stärke des Schwimmaterials hat, das die sekundäre Karkasse (15) und die äußere Ab­ deckung (18) trennt.

5. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringverstärkungseinrichtung (20) gebunden oder auf andere Weise an der äußeren Schlauchabdeckung (18) befestigt ist.

6. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Karkasse (15) sich um wenigstens 25% ausdehnt, wenn sie dem normalen Arbeitsdruck des Fluids unterworfen wird, das zwischen die zwei Karkassen (13, 15) eindringt.

7. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung wenigstens 30% beträgt.

8. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringverstärkungseinrichtung (20) aus einem bieg­ samen Aufbau besteht.

9. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Ringverstärkungseinrichtungen (20) an Stellen axial voneinander längs der Länge des Schlauches beabstandet vorgesehen sind.

10. Schwimmbarer, biegsamer Schlauch nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (18) des Schlauches mit einer spiralförmigen Markierung wenigstens an einer axialen Stelle, die mit der Ringverstärkungseinrichtung (20) übereinstimmt, versehen ist.