DE2801108C2

DE2801108C2 - Gelenkanordnungen zur Verbindung einer Produktionssäule mit einem am Meeresboden angeordneten Grundaufbau

Info

Publication number: DE2801108C2
Application number: DE2801108A
Authority: DE
Inventors: Samuel Mesnil-Le-Roi Tuson
Original assignee: Entreprise D'equipements Mecaniques Et Hydrauliques Emh Sa Boulogne Billancourt Seine Fr
Current assignee: Entreprise D'equipements Mecaniques Et Hydrauliques Emh Sa Boulogne Billancourt Seine Fr
Priority date: 1977-01-13
Filing date: 1978-01-11
Publication date: 1985-10-17
Also published as: NO780109L; JPS53105001A; SU978739A3; AR221588A1; CA1083839A; US4142820A; GB1594312A; NO153435B; NL7800461A; ES465986A1; JPS6026919B2; NO153435C; BR7800222A; DE2801108A1

Description

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anordnung gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung;

F i g. 4 eine Teilaufsicht der in F i g. 3 dargestellten Gelenkanordnung;

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in F i g. 4;

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 5;

F i g. 7 eine Teilaufsicht mit Teilriß der Gelenkanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsvariante;

Fig.8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig.7; ω

Fig.9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig.7;

F i g. 10 einen der F i g. 9 im wesentlichen gleichenden Schnitt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Befestigung des Unterteiles einer Plattform bzw. einer Produktions-Säule 2 zur Ausbeutung des Meeresbodens

(V Ig. I j Hfl ClIlCfI dUI UCIII l»lt(.n.3UUU^ii gvuimn twi.

Grundaufbau 3 mit Hilfe einer Kardangelenkanordnung das Kernteil 5 des Kardangelenkes mit zwei senkrechten Trägern unmittelbar verbunden, welche auf dem Grundaufbau 3 befestigt und gemäß einer λΆ"'νοη zwei orthogonalen Achsen XX' und YY' des Kernteiles waagerecht fluchtend angeordnet sind. Die Verbindung erfolgt mit Hilfe von zwei gemäß der Achse XX' verstellbaren Riegeln 15.

Die genannten Träger bestehen vorzugsweise aus Stützpfeiler bzw. Stützen 13, die ein spitzes Ende aufweisen.

Gemäß der Achse XX' angeordnete Wellen 11 des Kardangelenkes, die entsprechenden Lager 10 des Kernteiles 5 tragen, sind hohl ausgebildet, damit sie die Riegel 15 sowie die zur Verstellung der Riegel in axialer Richtung dienenden Kolbenzylinderanordnungen 106 aufnehmen können, wobei die jeweilige Kolbenzylinderanordnun^en die jeweiligen Riegel in gegenüberliegende, in den Seitenwandungen der Stützen 13 gebildete Querbohrungen 16 hineinbewegen.

In geeigneter Weise sind außerdem Mittel vorgesehen, die dazu dienen, im Laufe der Montage das genannte Kernteil 5 gegenüber den Stützen richtig einzustellen. Zu diesem Zweck werden z. B. Führungsrahmen 14 eingesetzt, welche die Stützen 13 umrahmen, und die jeweils mit einer Welle 11 fest verbunden sind.

Sobald der Grundaufbau 3 mit den zugehörigen Stützen 13 auf den Meeresboden abgesetzt worden ist, werden jeweils die Säulen 2 abgesenkt und das Kernteil 5 des Kreuzgelenkes mit den Führungsrahmen 14, die über die Spitzen der Stützen 13 positioniert sind, herangebracht, so daß Jann, wenn die gesamte Einheit sich in der richtigen Stellung befindet, die Riegel 15 mit Hilfe der Kolbenzylinderanordnungen 106 betätigt werden können. Die Riegel sind dann in Montagestellung mit Hilfe von Bolzen 39 axial verriegelt, und das Kernteil des Kardangelenkes kann um die entsprechenden WeI-len frei drehen.

Der Ausbau wird genauso einfach in der Weise durchgeführt, daß die Kolbenzylindernanordnungen 106 nach Entfernung der Bolzen 39 in der entgegengesetzten Richtung betätigt werden, so daß die Riegel 15 aus den Querbohrungen 16 herausgezogen sind Mit 90 sind zusätzliche Organe bezeichnet die jeweils auf der Welle 11 und dem Kernteil 5 angeordnet sind, um das axiale Herausspringen der Wellen 11 aus ihren entsprechenden Lagern To zu verhindern, solange die gesamte Einheit noch nicht auf die Stützen 13 aufgesetzt worden ist

Danach können unter Anwendung einer beliebigen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung Seebohrungsanlagen mit gelenkig angeordneten Säulen errichtet werden, und zwar im Vergleich zu den bisher angewandten Verfahren unter wesentlich günstigeren und wirtschaftlicheren Bedingungen unter Einsatz von weniger platzraubenden und von leichteren Elementen.

Dabei ist besonders günstig, daß alle mechanischen Funktionen, die sich sowohl auf das Gelenk als auch auf den Anschluß beziehen, durch ein einziges Bestandteil und zwar das eben beschriebene Kernteil des Kardangelenkes geleistet sind.

Außerdem kann man das Niveau der Achsen X und Y gegenüber dem Grundaufbau herabsetzen, da der in den schon bekannten Lösungen eingesetzte Sockel gemäß der vorliegenden Erfindung entfällt.

Anhand der F i g. 3 bis 6 wird nun eine weitere Ausführungsart der erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 1 beschrieben, welche zur Verbindung der Säule 2 einer Produkticnsanla^e bzw. einer F.rdölseelagerstätte mit einem auf dem Meeresboden abgestellten !izw. verankerten Grundaufbau 3 dient.

Die Gelenkanordnung 1 umfaßt ein Kardangelenk 4, welches die Anlenkung der Säule 2 an den Grundaufbau 3 in zwei zueinander senkrechten Drehachsen XX' und YY', die jeweils durch die Säule oder den Grundaufbau laufen, ermöglicht. Das Kardangelenk 4 umfaßt ein prismenföi miges oder zylinderförmiges Kernteil 5, welches z. B. au' iwei koaxialen, jeweils obere 6 und untere 7, ringförmigen Platten besteht, deren äußere und innere Umfangsflächen jeweils mit Hilfe von äußeren und inneren Platten 8 und 9 miteinander verbunden sind.

Die Drehachsen XX' und YY', die vorzugsweise koplanar sind und sich schneiden, verlaufen durch den Mittelpunkt des Kernteiles 5 des Kardangelenkes und erstrecken sich gleichlaufend zu den oberen und unteren Platten 6 und 7 des Kernteiles. Das Kernteil 5 des Kardangelenkes ist gemäß jeder Achse XX', YY' von zwei koaxialen, fluchtend angeordneten und mit dem genannten Kernteil fest verbundenen Lagern 10 durchsetzt. Jedem Lager 10 ist eine Vielzahl von Elementen zugeordnet welche dem Kardangelenk 4 folgende Funktionen zulassen: Anlenkung der Säule an den Grundaufbau, Verriegelung des Kernteiles des Kardangelenkes an dem Grundaufbau und an der Säule und Anschluß von mindestens zwei Leitungen, die jeweils mit dem Grundaufbau und der Säule fest verbunden sind.

Da die eben beschriebenen Elemente im Bezug auf die Drehachsen XX' und YY' symmetrisch angeordnet sind, werden nun ausschließlich die Elemente beschrieben, die einem Lager 10 der Drehachse XX' zugeordnet sind.

Wie Fig.5 zeigt ist eine hohle Welle 11, die eine Gelenkachse bildet über Lagerbuchsen 12 in dem entsprechenden Lager 10 drehbar eingebaut Diese hohle Welle 11 ist an einer im wesentlichen senkrechten Stütze 13, weiche ein mit dem Grundaufbau 3 fest verbundenes Führungs- und Halterungselement bildet angeschlossen. Zu diesem Zweck ist die Welle 11 über ihr außenliegendes Ende mit einer Hülse bzw. einem Führungsrahmen 14 fest verbunden, der eine Schelle bildet und auf das entsprechende Führungs- und Halterungselement aufgesetzt wird. Die Verbindung der Welle 11 mit ihrer Stütze 13 bzw. ihrem Führungs- und Halterungselement ist mit Hilfe eines zurückziehbaren Riegels 15 blockiert welcher aus einer an beiden Enden offenen, u-förmigen oder hohlen Spindel besteht die gemäß der entsprechenden Gelenk- bzw. Drehachse in axiale Richtung verstellt und in eine, in dem zugehörigen Führungs- und Halterungselement bzw. der Stütze

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13 vorgesehene Öffnung in Form einer Querbohrung 16 eingesetzt werden kann.

Am außenliegenden Ende des Riegels 15 ist ein ringförmiger Kopf 17, der mit dem Riegel fluchtet und dessen freie Endfläche mit einer ringförmigen Dichtung 18 versehen ist, befestigt bzw. geschraubt. Die Dichtung 18 wird an die ringförmige Endfläche einer mit dem Grundaufbau 3 fest verbundenen Leitung 19 gepreßt.

Der Riegel 15 weist auf seiner äußeren Umfangsfläche einen Bund 20 auf, der einen doppelt wirkenden Antriebskolben bildet und entlang der inneren Umfangsfläche der entsprechenden Welle 11 dicht gleitet. Zur Begrenzung des Hubes des Riegels 15 sind auf der inneren Umfangsfläche der Welle 11 zwei Anschläge 21, 22 vorgesehen. Der Anschlag 21 besteht aus einer Schulter, die durch eine Verringerung des Innendurchmessers der Welle 11 begrenzt ist, während der Anschlag 22 durch eine Endfläche einer Hüfsmutte ZJ, die koaxial zu der Drehachse XX' fluchtend angeordnet und teilweise im Inneren der Welle 11 um den Riegel 15 eingebaut ist, gebildet ist Diese Hilfsmuffe 23 steht mit dem Riegel 15 und der Welle 11 jeweils durch ihre inneren und äußeren Umfangsflächen in Berührung und ist gegenüber letzteren abgedichtet.

Die Befestigung der Muffe 23 auf der Welle 11 ist z. B. mit Hilfe von Schrauben 24 erzielt. Über die innere Umfangsfläche der Hilfsmuffe 23 hinaus ragt mindestens ein Führungsstück 25 hervor, das, um die Spindel drehsteif zu halten, mit einer axialen, auf der äußeren Umfangsfläche des Riegels 15 vorgesehenen Nut 26 zusammenwirkt

Zwei Kanäle 27, 28 zur Speisung des Druckmittels, die in der Welle 11 vorgesehen sind, münden jeweils in unmittelbarer Nähe der zwei Enden der ringförmigen Kammer, die durch die innere Umfangsfläche der Welle

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zwei Anschläge 21, 22 begrenzt ist, wobei die genannte Kammer durch den Bund 20 des Riegels 15 in zwei Kammern mit veränderbarem Volumen geteilt ist Diese Kanäle stehen mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle in Verbindung.

Das innere Ende des mit dem Kernteil 5 fest verbundenen Lagers 10 ist durch eine Muffe 29 verlängert deren freies Ende durch eine einen Deckel bildende Platte 30 verschlossen ist Dieser Deckel weist eine mittlere erhabene Stelle 31 auf, die außerhalb der Muffe 29 vorspringt Die Muffe 29 ist z. B. über Bolzen 22 mit dem Lager 10 verbunden. Am inneren Ende des Riegels 15, der im Inneren der Muffe 29 vorspringt, ist eine ringförmige Platte 33 eingebaut, 'die mit der Drehachse XX' koaxial und fluchtend angeordnet ist und deren mittlere öffnung einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen dem Innendurchmesser des Riegels 15 gleich ist Eine elastisch verformbare Dichtungspackung 34, wie z. B. eine ringförmige Muffe, die eine Torsionsdichtung bildet, ist in dem Zwischenraum, der durch die innere Umfangsfläche der Muffe 29 und die äußere Umfangsfläche der in die Muffe 29 vorspringenden Hilfsmuffe 23 begrenzt ist, koaxial zu der Spindel 15 angeordnet Diese Torsionsdichtung 34 ist z. B. durch ein Ende mit Hilfe von Schrauben 35 an einer inneren ringförmigen Schulter 36 befestigt; die hn Bereich des anliegenden Endes des Lagers 10 vorgesehen ist, während die Dichtung 34 mit ihrem anderen Ende einfach gegen die anliegende Räche der mit des Riegels 15 fest verbundenen ringförmigen Platte 33 mit Druck abgestützt ist, sofern sich der Riegel 15 in Verriegelungsstellung befindet

Wie es F i g. 6 zeigt, trägt die Muffe 29 eine Kolben

zylinderanordnung 37, deren Kolbenstange 38 entsprechend einer zu dem Verlauf der Drehachse XX' senkrechten Richtung ins Innere der Muffe eingesetzt werden kann. Ein Blockierelement 39 ist am Ende der KoI-benstange 38 befestigt und dient zum Festhalten des Riegels 15 in seiner Verriegelungsstellung. Dieses Blokkierelement 39 steht über seine beiden gegenüberliegenden, zu der Drehachse XX' senkrechten Flächen mit dem mittleren Bereich 40 des Deckels 30, der die erha bene Stelle 31 umschließt und außerhalb der Muffe 29 vorspringt, sowie mit der Endfläche einer Hilfsachse 41, die den Riegel 15 über die ringförmige Platte 33 hinaus verlängert, in Berührung. Die Achse 41, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser des Riegels ist, dringt teilweise ins Innere des Riegels hinein und ist mit letzterem über Flügel 42 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Riegel 15 im Bezug auf das zugeordnete Blockiereiement auch dann drehbar ist, wenn er über die Achse 41 mit dem Blockiereiement 39 in Berüh rung steht.

Eine Öffnung 43 ist in der Muffe 29 vorgesehen, damit das Innere dieser Muffe mit dem Ende einer äußeren, starren, an der Muffe über Flanschen 45 befestigten Leitung 44 in Verbindung gestellt wird. Die Leitung 44 ist z. B. mit ihrem anderen Ende an eine der der Drehachse YY' zugeordneten Muffen 2!) angeschlossen (F ig-4).

Die gesamten Elemente, die im Bereich des Kardangelenkes gemäß der Achse XX' dem Grundaufbau zu- geordnet sind, sind ebenfalls im Bereich des gemäß der Achse YY' der Säule zugeordneten Kardangelenkes vorhanden. Gemäß der Achse YY' ist jedoch jede Welle 11 mit ihrem außenliegenden Ende mit einem Führungsclement fest verbunden, welches im Querschnitt u-för- mig ausgebildet ist Im Gegensatz zu der eben beschriebenen AusfOhrungssrt wirken beide Führungselemente 50 nicht mit Führungs- und Halterungsspindeln bzw. Stützen 13, die mit dem Grundaufbau 3 fest verbunden sind, sondern jeweils mit zwei Armen 51,51a zusammen, welche ein Joch bilden und beiderseits des Kernteiles 5 des Kardangelenkes das untere Ende der Säule verlängern. Jeder Arm 51, 51a ist z. B. gemäß der Drehachse YY' mit einer durchgehenden Bohrung versehen, welche die Verbindung zwischen dem zugeordneten Riegel 15 und einer außenliegenden, starren, mit der Säule 2 fest verbundenen Leitung 52,52a (F i g. 3) herstellt

Unter diesen Bedingungen ist es nun möglich, den Anschluß zwischen mindestens zwei, mit dem Grundaufbau verbundenen Leitungen 19,19a und jeweils zwei mit der Säule 2 fest verbundenen Leitung 52,52a vorzunehmen. Die Leitung 19 des Grundaufbaus ist über zwei jeweüs entsprechend den Drehachsen XX', YY' vorgesehenen Drehdichtungsanordnungen an die Leitung 52 der Säule 2 angeschlossen, jede Drehdichtungsanord nung umfaßt ein mit dem Kernteii (Lager 10, Muffe 29) fest verbundenes Teil sowie ein anderes Teil, welches durch den Riegel 15 gebildet ist, wobei zwischen den beiden Teilen eine Torsionsdichtung 34 zwischengeschaltet ist Die zwei der Leitung 19 und der Leitung 52 jeweils zugeordneten Dichtungsanordnungen sind Ober eine starre Verbindungsleitung 44 miteinander verbunden.

Die Leitung 19a und die Leitung 52a sind in ähnlicher Weise über zwei Drehdichtungsanoirdnungen ange schlossen, die jeweils beiden Drehachsen XX' und YY' zugeordnet sind.

Anhand der Fig. 7—10 wird nun eine Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsart der Fig.3 be-

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ίο

schrieben. Der wesentliche Unterschied der Abwandlung der genannten zweiten Ausführungsart liegt hauptsächlich in den Mitteln, die das mit dem Grundaufbau oder der Säule fest verbundene Teil einer jeden Drehdichtungsanordnung und das mit dem Kardangelenk festverbundene Teil derselben verbinden.

Wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel, wird nur eine der Drehdichtungsanordnungen, die der Drehachse XX' zugeordnet sind, beschrieben, da die jeweiligen Anordnungen zueinander symmetrisch sind.

Jedes Lager 10 ist an seinem inneren Ende durch zwei Platten 60 eines Bügels 61 verlängert, dessen Steg 62 zu der Drehachse AX'senkrecht verläuft. Zwischen beiden Platten 60 des Bügels 61 ist senkrecht zu der Drehachse XX'em beweglicher Kasten 63 vorgesehen, der entlang von Führungsschienen 64, die auf die gegenüberliegenden Flächen der zwei Platten 60 des Bügels 61 angeordnet sind, verstellt werden kann. Diese Führungsschienen 64 sind auf einer Seite des Bügels 61 bis zum Kernteil 5 des Kardangelenkes verlängert und an letzteres im Bereich der Innenplatten 9, welche die zwei ringförmigen Platten 6 und 7 des genannten Kernteiles miteinander verbinden, befestigt.

Im Inneren des Kastens 63, der im wesentlichen quaderförmig ausgeführt ist und aus zwei aneinander befestigten Halbschalen besteht, ist koaxial zu der Drehachse XV'eine ringförmige Torsionsdichtung 34 eingebaut. Beiderseits der Torsionsdichtung 34 und koaxial zu derselben sind zwei axiale bewegliche Muffen 66,67 vorgesehen. Die Muffe 66 ist an ihrem an der Torsionsdichtung 34 anliegenden Ende mit einer Schulter 68 versehen, an welche sich ein Ende der Dichtung einfach mit Preßkraft dichtend abstützt. Im Bereich ihres anderen Endes, welches durch eine koaxial zu der Drehachse XX' verlaufende öffnung 69 außerhalb des Kastens 63 vorspringt, ist die Muffe 66 mit einer Schulter 70 versehen, die sich an eine ringförmige koaxiale Flaue bzw. Bund 71, welcher am anliegenden Ende des zugeordneten Riegels 15 eingebaut ist, nur mit Andruckkraft abgedichtet abstützt Die Muffe 67 ist an einem Ende mit einer Schulter 72 versehen, gegen welche sich das andere Ende der Torsionsdichtung 34 mit Andruckkraft abstützt. Das andere Ende der Muffe 67, welches durch eine koaxial zu der Drehachse XX' angeordnete öffnung 69 außerhalb des Kastens 63 vorspringt, endet mit einer Schulter 73, die sich gegen den Steg 64 des Bügels 61 mit Andruckkraft abstützt

Die Muffe 74 ist zwischen beiden Muffen 66 und 67 um die Torsionsdichtung 34 herum koaxial angeordnet. Diese Muffe 74 ist in der Länge geringer als die Torsionsdichtung 34, und ihren beiden Enden stellen jeweils zwei Anschläge für die axial beweglichen Muffen 66 und 67 dar, um die übermäßige Stauchung der Torsionsdichtung 34 zu verhindern.

Die zwei Muffen 66 und 67 können unter gleichzeitiger Komprimierung der Torsionsdichtung 34 über mehrere im Inneren des Kastens 63 angeodnete Kolbenzylinderanordnungen 75 einander genähert werden. Die Kolbenstangen der Kolbenzylinderanordnungen 75, die zu der Drehachse XX' parallel verlaufen, werden z. B. an der Schulter 68 der Muffe 66 befestigt Diese axiale Näherung beider Muffen 66 und 67 ermöglicht die Einführung eines jeden Kastens 63 ins Innere des zugeordneten Bügels 61 zwischen dessen Steg 62 und der am entsprechenden Ende des Riegeis 15 eingebauten Platte 71, wenn sich der Riegel 15 in VerriegeliKrgsstellung befindet

Eine Führungshülse 76, die zu der Drehachse XX' koaxial verläuft, i** über ein Ende an der Umfangsflächc der ringförmigen Platte 71, welche mit dem zugeordneten Riegel 15 fest verbunden ist, angeschlossen. Diese Hülse 76 erstreckt sich im Inneren des zugeordneten Lagers 10 zwischen letzterem und der mit diesem Lager fest verbundenen Hilfsmuffe 23. Durch ihr äußere Umfangsfläche steht die Führungshülse 76 mit einem Ring 77, der im Bereich des Endes des Lagers 10 auf der inneren Umfangsfläche desselben vorgesehen ist, in

ίο gleitender Berühung.

Jeder Kasten 63 ist mit der Kolbenstange 80 einer Kolbenzylinderanordnung 81, die senkrecht zu der Drehachse XX'eingebaut ist und deren Zylinder z. B. an dem Kernteil 5 des Kardangelenkes befestigt ist, fest verbunden (Fig. 7, 9 und 10). Der Steg 62 eines jeden Bügels 61 besitzt eine mittlere öffnung 82, die mit derr. einen Ende einer starren Verbindungsleitung 83 in Verbindung steht, wobei das andere Ende dieser Leitung mit der entsprechenden öffnung 82 eines der beiden der Drehachsen YY' zugeordneten Bügel verbunden ist (F ig. 8).

Wie die Fig.9 und 10 zeigen, besteht die Führungsschiene, welche jeder Platte 60 der jeweiligen Bügel 61 zugeordnet ist, aus zwei Teilen 64a. 64b. Das Teil 64a, das sich im Bereich des Bügels 62 befindet, ist durch das Teil 64b, welches um einen auf dem Kernteil 5 des Kardangelenkes vorgesehenen Zapfen 84 verschwenkt, bis zum Kernteil 5 des Kardangelenkes verlängert, um auf diese Weise den Einbau des zugeordneten Kastens 63 zu ermöglichen.

Wie schon erwähnt, können mindestens zwei Leitungen 19,19a, die mit dem Grundaufbau 3 fest verbunden sind, an jeweils zwei Leitungen 52,52a, die ihrerseits mit der Produktionssäule 2 verbunden sind, angeschlossen werden. Die Leitung 19 ist über zwei jeweils beiden Achsen zugeordnete Drehdichtungsanordnungen sowie über cir.c Verbiridungsleitup.g 83, welche beide Dichtungsanordnungen miteinander verbindet, an der Leitung 52 angeschlossen. Jede Drehdichtungsanordnung besteht aus einem ersten mit dem Kernteil des Kardangelenkes (Lager 10, Bügel 61, Muffe 67 des Xastens 63) fest verbundenen Teil sowie aus einem zweiten Teil, welcher seinerseits unter Zwischenschaltung einer Torsionsdichtung 34 mit dem Grundaufbau 3 oder mit der Säule 2 (Muffe 66 des Gehäuses 63 und zugeordnet der Spindel 15) fest verbunden wird. Die Leitungen 19a und 52a sind in ähnlicher Weise über zwei Drehdichtungsanordnungen, die über eine Verbindungsleitung 83 miteinander verbunden sind, miteinander verbunden.

Es wird darauf hingewiesen, daß der freie Durchfluß-Querschnitt des Mediums zwischen den Leitungen im wesentlichen konstant gehalten ist so daß z. B. ein Streichkolben eingesetzt werden kann.
Der Einbau einer Gelenkanordnung gemäß der ersten in F i g. 3—6 dargestellten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird wie folgt vorgenommen:

Das Kernteil 5 des Kardangelenkes, welches gemäß der Gelenkachse YY'an der Säule 2 z. B. schon befestigt und verriegelt ist wird senkrecht zu dem Grundaufbau 3 herangebracht, wobei die der Drehachse XX' zugeordneten Riegel 15 dabei nicht verriegelt sind, d. h. letztere über das äußere Ende der Wellen U nicht hinausragen (in Fi g. 5 durch Strichpunktlinien gezeigte Stellung). In dieser Stellung ist die ringförmige Platte 33 eines jeden Riegels 15 auf der zugeordneten ringförmigen Torsionsdichtung 34 nicht abgestützt wobei das freie Ende der Achse 41, die den jeweiligen Riegel 14 verlängert innerhalb der erhabenen Stelle 31 des der Muffe 29 zugeord-

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neien Deckels 30 eindringt. Jedes Blockierelement 39 befindet sich dann in der oberen Stellung, wobei die kolbenstange 38 zurückgezogen ist, um die Einführung der Achse 41 in die erhabene Stelle 31 hinein zu ermöglichen.

Das Kernteil 5 wird auf den Grundaufbau 3 in der Weise in Stellung gebracht, daß der schellenartige Führungsrahmen 14 der Wellen 11 auf die entsprechenden, mit dem Grundaufbau 3 fest verbundenen Führungsund Halterungselemente bzw. Stützen 13 aufgesetzt werden.

Durch die Zuführung von Druckmedium in den Kanal 28 der jeweiligen Welle 11 wird dann jeder Riegel 15 verstellt. Das Medium übt dann auf die anliegende Fläche des Bundes 20 eine Kraft aus, die den Riegel 15 nach außen drückt, so daß letzterer vorspringt und die Verriegelung des Kernteiles 5 sichert. Im Laufe dieser Bewegung dringt der Kopf Yi einer jeden Spinde! durch die Öffnung bzw. Querbohrung 16 des jeweiligen Führungs- und HaWerungselementes bzw. der Stütze 13 hindurch und stützt sich über die Dichtung 18 mit Andruckkraft an die Endfläche der mit dem Grundaufbau 3 fest verbundenen starren Leitung 19 ab. In dieser Stellung steht der Bund 20 einer jeden Spindel mit dem Anschlag 21 der jeweiligen Welle 11 im wesentlichen in Berührung, während die ringförmige Platte 33 eines jeden Riegels 15 an die anliegende Endfläche der Torsionsdichtung 34 dichtend gepreßt wird and letztere teilweise konprimiert.

Wenn das Kernteil 5 des Kardangelenkes auf den Führungs- und Halterungselementen des Grundaufbaus 3 blockiert gehalten ist werden die Kolbenzylinderanordnungen 37 betätigt, um jedes Blockierelement 39 jeweils mit dem freien Ende der mit dem Riegel 15 fest - verbundenen Achse 41 und dem mittleren Bereich 40 des am Ende der zugeordneten Muffe 29 eingebauten Deckels 30 in Berührung zu bringen. Dann kann die Druckmittelzufuhr zu den Kanälen 28 der jeweiligen Wellen 11 abgestellt werden, da jeder Riegel durch die Blockierelemente 39 in Verriegelungsstellung gehalten ist.

Wenn die Säule 2 um die dem Grundaufbau 3 zugeordnete Drehachse XX' schwankt, dreht das Kemteil 5 des Kardangelenkes um die zwei zu der genannten Gelenkachse fluchtend koaxial angeordneten Wellen. Jede Torsionsdichtung 34, die an einem Ende des jeweiligen, mit dem Kernteil fest verbundenen Lagers 10 befestigt ist, wird dann wirksam und verhindert das ihr anderes Ende, welches gegen die Platte 33 des entsprechenden Riegels 15 abgestützt ist, letztere im Bezug auf den Grundaufbau 3 in Drehung versetzt

Wenn die Säule 2 um die Drehachse YY' schwankt drehen die zu dieser Geienkachse fluchtend verlaufenden Riegel 15 in den entsprechenden Lagern to, während das Kernteil 5 durch die Wirkung der zu der Achse YY' koaxial angeordneten Torsionsdichtungen 34 feststehend bleibt

Zur Entriegelung des Kernteiles 5 des Kardangelenkes der Drehachse XX' oder YY' werden die gleichen Arbeitsgänge entsprechend, jedoch in der entgegengesetzten Reihenfolge durchgeführt, wobei die Verstellungen der Riegel 15 durch eine Einführung von Druckmedium in die Kanäle 27 der Weilen 11 und nicht mehr in die Kanäle 28, wie im vorangehenden Fall, herbeigeführt werden.

Das Vorgehen beim Einbau der Gelenkanordnung gemäß der Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist wie folgt (Fig. 7-10):

Um das Kernteil 5 des Kardangelenkes auf der. Grundaufbau 3 in Stellung zu bringen, verfährt man ähnlich wie bei der zweiten schon erläuterten Ausfiih rungsart. In diesem Fall befinden sich die Kästen 63, in welchen die Torsionsdichtungen 34 aufgenommen sind, außerhalb der entsprechenden Bügel 61 (F i g. 10), da die

Riegel 15 im Inneren der Bügel 61 hinein vorspringen. Wie in der vorangehenden Ausführungsart der Erfin-

dung, werden dann die Riegel 15 lagejustiert, um einerseits den Anschluß an die grundaufbauseitige Leitung und andererseits die Verriegelung des Kernteiles des Kürdangelenkes auf letzteren herbeizuführen. Wenn dieser Arbeitsgang beendet ist, werden die Riegel 15 und insbesondere die mit letzteren fest verbundenen Platten 71 von den entsprechenden Bügeln 61 gelöst.

Bevor die jeweiligen Kästen 63 in die entsprechenden Bügel όί in Stellung gebrächt werden, werden die KoI-benzylinderanordnungen 75 der jeweiligen Kästen fern- gesteuert, um die zwei Muffen 66 und 67 der Kästen in axialer Richtung gegenseitig zu nähern und dabei die zwischen beiden Muffen vorgesehene Torsionsdichtung 34 zu komprimieren. Dadurch wird der Abstand zwischen beiden äußeren Schultern 70 und 72 in der Weise verringert daß er kleiner als der Abstand zwischen der Platte 71 der entsprechenden Spindel 15 und dem Steg 62 des zugeordneten Bügels 61 ist. Demzufolge kann jeder Kasten 63 mit Hilfe der Betätigungselemente bzw. Kolbenzylinderanordnungen 80 in den zugeordneten Bügel 61 eingesetzt werden. Die Druckmittelzufuhr zu den Kolbenzylinderanordnungen 75 eines jeden Kastens 63 wird dann abgestellt, so daß die Torsionsdichtungen 34 automatisch in radialer Richtung ausgedehnt werden. Durch diese Ausdehnung der Torsionsdichtun gen entsteht zwischen der Schulter der Muffe 66 und der Platte 7! der jeweiligen Spinde! 15 einerseits und der Schulter 73 der Muffe 67 und dem Steg 62 des jeweiligen Bügels 61 anderere iits ein Anpreßdi uck.

Während der Schwankungen der Säule um die Dreh-

achse XX' des Grundaufbaus 3 bleiben die Riegel 15 und die Muffen 66 der Kästen 63, die dieser Drehachse zugeordnet sind, unbeweglich, während das Kerr teil 5 des Kardangelenkes, die Muffen 67 der Kästen 63 sowie die jeweiligen Bügel 61 um die Drehachse verschwen ken. Die der Drehachse XX' zugeordneten Torsions dichtungen 34 verhindern mit Hilfe der Muffen 67, daß die Muffen 66 und demzufolge die Riegel 15 in Drehung versetzt werden. Wenn die Säule 2 um die Drehachse YY' schwankt,

so bleiben das Kernteil 5, die Bügel 61 sowie die Muffen 67 der Kästen 63, die dieser Achse zugeordnet sind, unbeweglich, während die Riegel 15 und die Muffen 66 der Kästen 63, die dieser Drehachse zugeordnet sind, den Schwankungsbewegungen der Säule folgen. In diesem Fall verhindern die der Drehachse YY' zugeordneten Torsionsdichtungen 34, daß die Muffen 67 durch die Muffen 66 in Drehung versetzt werden.

Mit dieser Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung werden im Vergleich zu der zweiten Ausfüh- rungsart verschiedene Vorteile erzielt insbesondere wenn eine beschädigte Torsionsdichtung ersetzt werden muß.

In diesem Fall braucht man tatsächlich nur den Kasten 63, der die beschädigte Dichtung enthält aus dem zugeordneten Bügel herauszuziehen, um die Dichtung zu erreichen. Daneben wird durch diesen Vorgang keine Verbindung unterbrochen, da der Kasten in der normalen Einsatzstellung sich auf den jeweiligen Bügel und die

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entsprechende Spindel nur abstützt, wobei diese Abstützung während der Entfernung des Kastens durch die Wirkung der Kolbenzylinderanordnungen 75 aufgehoben wird. Gemäß der zweiten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung erfordert Ersatz einer Torsions- 5 dichtung insbesondere die Lösung des Lagers 10 von der Muffe 26, in welcher die genannte Torsionsdichtung enthalten ist

Die eingesetzten Torsionsdichtungen bestehen bei der vorliegenden Erfindung aus Neopren und sind mit io Hilfe von Stahlringen festgehalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

28 Ol Patentansprüche:

1. Gelenkanordnung, insbesondere Kardangelenk, zur Verbindung einer Produktionssäule (2) mit einem am Meeresboden angeordneten Grundaufbau (3), mit in zwei senkrecht zueinander stehenden Drehachsen (XX'; YY') und in jeder dieser Achsen jeweils beidseitig des Gelenks angeordneten Gelenkzapfen, von denen die in einer der Achsen ange- ic ordneten Zapfen jeweils in einer Querbohrung (16) einer mit dem Grundaufbau (3) fest verbundenen Stütze (13) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die von den mit dem Grundaufbau (3) fest verbundenen Stützen (13) getragenen Gelenkzapfen mittels jeweils eines entlang der ihnen zugeordneten Drehachse (XX') verstellbaren Riegels (15) in der jeweiligen Querbohrung (16) der Stütze (13)£-:halten sind.

2. Geieiikanordnung nach Anspruch 1. in Ausbildung als Kardangelenk, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (XX') durch eine der beiden Drehachsen des Kernteils (5) des Kardangelenks gebildet ist.

3. Gelenkanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei hohl ausgebildete Wellen (11), um die das Kernteil (5) des Kardangelenks drehbar montiert ist und die zwei Riegel (15) aufweisen.

4. Gelenkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Welle (11) eine Kolben-Zylinder-Anordnung (106) zur Betätigung des Riegels (15) angeordnet ist

5. Gelenkanordnung f.acb Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Führungsoi₀ane (14), die an den Wellen (11) befestigt sind und für die Steuerung der Absenkung des Kernteils (5) des Kardangelenks zur Ausrichtung der Riegel (15) gegenüber den Querbohrungen (16) vorgesehen sind.

6. Gelenkanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (13) aus Stützpfeilern mit spitzem Ende bestehen, und daß die Führungsorgane (14) aus Rahmen bestehen, die diü Stützpfeiler umgeben.

7. Gelenkanordnung zur Verbindung von aus einer Produktionssäule (2) und einem auf dem Meeresboden angeordneten Grundaufbau (3) gebildeten Strukturen, wobei die Gelenkanordnung ein Kardangelenk (4) umfaßt, dessen Kernteil (5) mittels auf zwei zueinander senkrecht stehenden Drehachsen (XX'; YY') angeordneten Gelenkzapfen jeweils mit der Säule (2) und dem Grundaufbau (3) arretiert, jedoch lösbar verbunden ist, und wobei an den beiden Strukturen zusätzlich Anschlüsse für Förderleitungen (19,19a; 52, 52a^des zu produzierenden Mediums vorgesehen sind, die über durch das Kernteil (5) verlaufende Kanäle (44, 83) miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernteil (5) des Gelenks (4) mit einer der beiden Strukturen (2; 3) mittels zweier koaxial zur und längsbeweglich in der betreffenden Drehachse (XX'; YY') zwischen dem Kernteil (5) und der jeweiligen Struktur (2; 3) angeordneter hohler Riegel (15) verbunden ist, und daß mindestens eine koaxial zu jeder Drehachse (XX'; YY') mit einer Dichtfläche (33, 71) des hohlen Riegels verbindbar!.· Dichtungsanordnung (34) zur Abdichtung des durch den hohlen Riegel (15) fließenden Fördermediums vorgesehen ist.

8. Gelenkanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Riegel (15) wahlweise zurückziehbar sind.

9. Gelenkanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar koaxial zu den Drehachsen (XX'; YY') angeordneter Drehdichtungsanordnungen (34) zur Abdichtung des Kernteils (5) gegenüber dem Grundaufbau /3) und gegenüber der Säule (2) vorgesehen ist

10. Gelenkanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Riegel (15) aus einer O-förmigen, an beiden Enden offenen Spindel besteht, die abgedichtet mit dem Grundaufbau (3) und der Säule (2) verbindbar ist.

11. Gelenkanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drehdichtungsanordnung eine elastisch verformbare Dichtungspackung (34) aufweist, die zwischen zwei Dichtflächen (33,35; 61, 71) eingebaut ist

12. Gelenkanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungspackung (34) mit einer Dichtfläche (36) fest verbunden ist und mit der anderen Dichtfläche (33) zur Bildung einer Torsionsdichtung in gleitender Druckberührung steht

13. Gelenkanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet daß die Dichtungspackung (34) aus einer ringförmigen Muffe besteht die einen Teil des Riegels (15) koaxial umgibt.

14. Gelenkanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadarch gekennzeichnet, daß jeder Riegel (15) eine ringförmige Dichtung (18) zur Abdichtung der Anschlüsse für Förderleitungen (19,19a, 52, 52a) aufweist

15. Gelenkanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Riegel (15) im innern einer hohlen, eine Gelenkachse bildenden und in einem mit dem Kernteil fest verbundenen Lager (10) eingebauten Welle (11) koaxial gleitend angeordnet ist, wobei jcaer Riegel (15) auf seiner äußeren Umfangsfläche einen Bund (20) aufweist der als Kolben einer doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung in dem durch die hohle Welle (11) gebildeten Zylinder zwischen zwei mit der Welle (11) fest verbundenen Anschlägen (21,22) verschiebbar angeordnet ist.

16. Gelenkanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zylinder der Kolben-ZylindeT-Anordnung bildende hohle Welle (11) Kanäle (27, 28) für die Druckmittel Versorgung aufweist die jeweils in unmittelbarer Nähe der beiden Anschläge (21, 22) in die hohle Welle münden.

17. Gelenkanordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen (21) der Anschläge (21, 22) die Stauchung der ringförmigen Dichtung (18) und der Torsionsdichtung (34) der zugeordneten Dichtungsanordnung begrenzbar ist.

18. Gelenkanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtungsanordnung (34) ein Blockierelement (39) zur Arretierung der Verriegelungsstellung des jeweiligen Riegels (15) aufweist, durch das die ringförmige Dichtung (18) sowie die Torsionsdichtung (34) in Andruckstellung haltbar ist.

19. Gelonkanordnung nacl: Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blockierelement (39) mit einer Stange (38) einer im Kernteil (5) des Kardangelenks angeordneten Kolben-Zylinder-Anordnung

28 Ol 108

3 4

(37) fest verbunden und senkrecht zu der entspre- verbundener Leitungen zum Einsatz eines Streich-

chenden Gelenkachse beweglich angeordnet ist wo- kolbens im wesentlichen konstant ist
bei das Blockierelement (39) mit seinen beiden zu

der Gelenkachse senkrechten Flächen jeweils mit

dem inneren Ende des zugeordneten Riegels (15) 5

und mit einer zu der Gelenkachse senkrechten Platte

(33), die von dem Kernteil (5) des Kardangelenks (4) Die Erfindung betrifft Gelenkanordnungen gemäß

gehalten ist und das innere Ende der Dichtungsan- dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie gemäß

Ordnung dicht verschließt in Berührung bringbar ist dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

20. Gelenkanordnung nach einem der Ansprü- 10 Bei den bekannten Anordnungen gemäß dem Oberche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet daß minde- begriff des Anspruchs 1 sind die Zapfen des Gelenks in stens zwei jeweils koaxial zu den beiden Gelenkach- einer einen Grundrahmen bildenden Vorrichtung gelasen (XX'; YY') verlaufende Dichtungsanordnungen gert, die am Fuß der Säule angeordnet ist Letzterer über eine starre, mit dem Kernteil (5) des Kardange- wird mit dem am Meeresboden angeordneten Grund-Ienks (4) fest verbundene Anschlußleitung (83) mit- 15 aufbau durch zusätzliche im Grundrahmen der Säule einander in Verbindung bringbar sind vorgesehene Verriegelungsmittel fest verbunden. Der-

21. Geienkanordnung nach Anspruch 11, dadurch artige bekannte Gelenkanordnungen werden z. B. in der gekennzeichnet daß jede Dichtungspackung (34) deutschen Auslegeschrift 15 83 833, den US-Patentaus einer ringförmigen Muffe besteht die in einem Schriften 37 20 066,36 26 701,37 66 582 und der franzökoaxml und zu dem jeweiligen Riegel (15) fluchtend 20 sischen Offenlegungsschrift 23 07 949 geschrieben. Bei anzuordnenden Kasten (63) eingebaut ist 'i'er zwi- den bekannten Gelenkanordnungen gemää dem Oberschen einem am hinteren Ende des Riegels (15) vor- begriff des Anspruchs 7, insbesondere den in der US-PS

ΐ gesehenen Bund (71) und einem mit dem Kernteil (5) 36 26 701 und der französischen Offenlegungsschrift

fest verbundenen Steg (62) eines bügeiförmigen Trä- 23 07 949 beschriebenen, wird der bereits wegen des

gers (61) einsetzbar ist 25 Grundrahmens und der zusätzlichen Verriegelungsmit-

22. Gelenkanordnung nach Anspruch 21, dadurch tel aufwendige Aufbau noch durch die Anschlüsse für gekennzeichnet, daß beiderseits der Dichtungspak- Förderleitungen des zu produzierenden Mediums wei-

kung (34) eine zu dieser koaxiale und mit dieser ter verkompliziert

fluchtende Muffe (66,67) vorgesehen ist die mit ih- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ein-

|| ren voneinander abgewandten Enden aus dem Ka- 30 gangs genannten Gelenkanordnungen derart weiterzu-

|* sten (63) vorstehen und unter der Wirkung der vor- bilden, daß sie einen vereinfachten, kompakteren Auf-

'■ verformten Dichtungspackung (34) jeweils mit dem bau aufweisen und eine leichte und schnelle Montage

Bund (71) bzw. dem Steg (62) des Bügels (61) in ermöglichen.

-,. Andruckstellung liegen, wobei sich die zueinander Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im

£ gerichteten Enden der beiden Muffen (66,67) jeweils 35 Kennzeichen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentan-

■ ? an beiden Enden der Dichtungspackung (34) mit Spruchs 7 genannten Merkmale gelöst Bevorzugte

[V. Druckkraft abstützen. Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden,

- ·

23. Gelenkanordnung nach Anspruch 22, dadurch sind in den jeweils nachgeordneten Ansprüchen enthal-

;■■■?. gekennzeichnet daß im Innern des Kastens (63) par- ten.

M allel zu der entsprechenden Gelenkachse Kolben- 40 Du'ch die Erfindung werden vergleichsweise weniger

fH Zylinder-Anordnungen (75) vorgesehen sind, welche sperrige, leichtere und billiger herstellbare Gelenkan-

U zur axialen gegenseitigen Näherung der beiden Ordnungen geschaffen, deren Zusammenbau einfacher

h/ Muffen (66, 67) an eine der Muffen angreifen und und schneller durchgeführt werden kann. Bevorzugt

Γ dabei die Dichtungspackung bzw.Torsionsdichtung wird die Montage u.a. durch Führungsoigane erizich-

[".' (34) zur Einführung und Anordnung des Kastens (63) 45 tert durch die günstigerweise eine genaue Zuordnung

komprimieren, wenn sich der jeweilige Riegel (15) in der jeweiligen Riegel zu den jeweiligen Querbohrungen

■' Verriegelungsstellung befindet in den Stützen möglich ist

;

24. Gelenkanordnung nach einem der Ansprü- Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung mit ei-

;^; ehe 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Ka- ner Gelenkanordnung in Form eines Kardangelenks ist

. sten (63) in einer senkrecht zu der entsprechenden 50 im Hinblick auf die Sciiwingungsbelastung beim Einsatz

·>- Gelenkachse verlaufenden Richtung mittels einer derartiger »off shore«-Produktionssäulen in vorteilhaf-

; auf dem Kernteil (5) angeordneten Kolben-Zylinder- ter Weise zumindest eine Förderleitung in das Kardan-

',-■ Anordnung (81) parallel zu den Armen des zugeord- gelenk unter Berücksichtigung eines einfachen Aufbaus

, neten Bügels (61) verstellbar ist, wobei für die Füh- und einer leichten Montage der Geienkanordnung und

!· rung des Kastens (63) zwischen dem Bügel (61) und 55 der erforderlichen Anschlüsse integriert.

*; dem Kernteil (5) Führungsschienen (64) vorgesehen Einzelheiten der Erfindung sind dem anschließenden

■-.; sind. Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem Ausführungs-

25. Geienkanordnung nach einem der Ansprü- beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die ' ehe 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg Zeichnungen näher erläutert werden.

: (64) eines jeden Bügels (61) mit einer öffnung (82) 60 In den Zeichnungen zeigt

versehen ist die mit der Öffnung des Steges eines F i g. 1 eine Teilseitenansicht des Unterteiles einer einer anderen Gelenkachse zugeordneten Bügels »Off-shore-Säule«, die gemäß der Erfindung mit Hilfe (61) über eine starre Verbindungsleitung (83) in Ver- eines Kardangelenkes an einem versenkten Grundaufbindung steht bau befestigt ist;

26. Gelenkanordnung nach einem der Ansprü- 65 Fig.2 eine vergrößerte Aufsicht mit Teilriß des ehe 21 bis 25, dadur^i gekennzeichnet, daß der Kernteiles des Kardangelenkes, welches gemäß der Er-Durchflußquerschnitt des Fördermediums zweier je- findung auf einem Stützpfeiler befestigt ist;

weils mit dem Grundaufbau (3) und der Säule (2) F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht einer Gelenk-