DE3103587A1

DE3103587A1 - Waermeisolierter schlauch zur foerderung von mitteln, insbesondere tieftemperaturmitteln

Info

Publication number: DE3103587A1
Application number: DE19813103587
Authority: DE
Inventors: Gilles 78940 La Queue Les Yvelines Argy
Original assignee: Technigaz
Current assignee: Technigaz
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1982-03-04
Also published as: GB2070725B; GB2070725A; FR2475185B1; NO810394L; JPS56124794A; NL8100596A; FR2475185A1; US4417603A; IT8119539A0; IT1135324B

Description

TECHNIGAZ

2, rue de la Bresle

78310 MAUREPAS - France

"Wärmeisolierter Schlauch zur Förderung von Mitteln, insbesondere Tieftemperaturmitteln"

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen wärmeisolierten Schlauch zur Förderung von Medien, insbesondere aber nicht ausschliesslich von Medien mit einer Temperatur, die sich von der Umgebungstemperatur im wesentlichen unterscheidet, und irisbesondere von Tieftemperaturmedien, wie z.B. gasförmigen Kohlenwasserstoffen und verflüssigtem Erdgas. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Werkstoff, der ein neues Industrieprodukt darstellt und ein Bestandteil der Struktur eines derartigen Schlauches bildet, sowie auf ein verbessertes Verfahren zur Feststellung und Anzeige von Undichtigkeiten in diesem Schlauch und schliesslich auf die verschiedenen Anwendungen und Verwendungen, die sich aus dessen Einsatz ergeben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ausserdem auf die verschiedenen Anlagen, Anordnungen, Einrichtungen, Ausrüstungen und Vorrichtungen, die mit derartigen Schläuchen versehen sind.

Zur Ladung und Entladung von Tankschiffen zum Transport von sehr kalten Mitteln und insbesondere von verflüssigtem Erdgas auf offener See wurden schon Verladeausleger vorgeschlagen, die auf einer Offshore-BohrungssäuIß Ijzw. Plattform zur Ausbeutung von Erdöloder Gaslagerstätten angeordnet und mit starren Rohrleitungen ver-

sehen sind, welche über Gelenkverbindungen miteinander verbunden sind. Eine derartige Einrichtung, die früher jedoch nicht verwirklicht worden ist, weist folgende schwerwiegende Nachteile auf :

- Da zwischen dem Tankschiff und der Bohrungssäule- bzw. Plattform eine Entfernung von-ungefähr 100 m vorliegt, müssen sehr lange und daher sehr schwere Verladeausleger eingesetzt werden, die demzufolge eine bedeutende Ausladung aufweisen und unannehmbaren Kippmomenten in der Grössenordnung von z.B. 5000 tm ausgesetzt werden.

- Da ausserdem im Nordseegebiet Dünungen mit Wellentälern bis zu 7 πι vorkommen, muss der Verladeausleger in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Stellung des Schiffes in Bezug auf die Bohrungsplattform eingestellt werden ; das erfordert wiederum eine räumlich Einstellung in Abhängigkeit von den jeweiligen Veränderungen der waagerechten Entfernung, der Höhe und der Winkeleinstellung des Schiffes unter der gleichzeitigen Einwirkung der Dünung, des Windes und der Seeströmungen. Die Kosten einer derartigen Anlage sind sehr hoch und können 500 Millionen FF erreichen oder sogar tiberschreiten. Ein derartig hoher Preis würde die Ausbeutung

I!

kleiner unterseeischer Olfelder unwirtschaftlich oder sogar unmöglich machen, da die amtlichen Vorschriften und gesetzlichen Regelungen es den Erdölgesellschaften verboten haben, die sich aus der Verwertung derartiger Olfelder ergebenden Gase zu brennen, und letztere vielmehr dazu zwingen, diese Gase zu verwenden.

Da die Verladeausleger sich als eine wirtschaftlich nicht verteidigbare Lösung erwiesen haben, ist man in logischer Weise zu der Idee gekommen, biegsame Leitungen zum Transport von Mitteln einzusetzen. Biegsame Schlauchleitungen wurden schon früher vorgeschlagen, und zwar für Anwendungen auf dem festen Lande oder zur Herstellung von Verbindungen zwischen Schiffen und Ladeplätzen. Eine derartige bekannte Schlauchleitung besteht aus einem biegsamen inneren Schlauch, einer Wärmeisolierung mit mittelmässiger mechanischer Festigkeit um den Innenschlauch herum sowie aus einer äusseren Schutzumhüllung, die um die Wärmeisolierung herum gelegt ist. Dieser bekannte Aufbau weist insbesondere folgende Nachteile auf :

- Eine derartige Schlauchleitung ist nicht in der Lage, die schwere Betriebsbedingungen auf offener See auszuhalten.

- Wenn die innere biegsame Leitung aus einem gewellten oder gefalteten Rohr aus widerstandsfähigem, nicht empfindlichem Metall, z.B. aus austenitischem rostfreiem Stahl, besteht, ist die Widerstandsfähigkeit einer derartigen Leitung gegenüber zyklischer Ermüdung wegen der Zusammenfassung der durch die Formungsarbeit zur Bildung der Wellen oder Falten in der Wandung der Leitung hervorgerufenen Beanspruchungen schlecht.

- Wenn man zur Bildung der inneren biegsamen Leitung einen Kunststoff einsetzt, muss dieser verhältnismässig dünn sein (Stärke von weniger als 0,5 mm) und in Form eines Bandes vorliegen, dessen Breite z.B. etwa 2 oder 3 Mal den Windungsdurchmesser beträgt ; dieses Band wird schraubenförmig mit angrenzenden Windungen in mehreren übereinander liegenden Schichten (15 bis 25) aufgewickelt, die um ein Bruchteil der Windungsteilung bzw. Windungshöhe gegenseitig versetzt sind, damit im Bereich der Fugen zwischen den angrenzenden Windungen derselben Schicht die Dichtigkeit durch.die teilweise überlappenden Windungen der darüber gelegten Schicht gesichert wird. Auf diese Weise erhält man zwar eine nicht empfindliche, d.h. widerstangsfähige und elastisch verformbare Struktur, die jedoch gegenüber der zyklischen Ermüdung ein schlechtes Verhalten aufweist. Dieser Nachteil ist einerseits darauf zurückzuführen, dass die Windungen nur in einer Richtung einander gegenüber abgleiten bzw. abrutschen können, so dass sie einer dauernden irreversiblen Verschiebung ausgesetzt und daher undicht werden, und andererseits muss man mit einer Zusammenfassung der Beanspruchungen rechnen, die auf die zum Teil abgerissenen Windungen zurückzuführen sind und gleichzeitig die Bruchgefahr erhöhen. Diese Erscheinung wird durch das geförderte Mittel, welches einen Druck von z.B. 1 MPa aufweist, noch verstärkt.

Die vorliegende Erfindung hat sich hauptsächlich zum Ziel gesetzt, die genannten Nachteile zu beheben und einen wärmeisolier-· ten Schlauch zur Förderung von Mitteln zu schaffen, welcher aus einer inneren Rohrleitung, einer wärmeisolierenden Zwischenschicht, die um die genannte Leitung herum gelegt ist, sowie aus einer äusseren Schutzumhüllung besteht, die um die genannte Zwischenschicht

herum angeordnet ist. Zur Lösung des gestellten Problemes muss die innere Leitung des Schlauches folgende Bedingungen erfüllen und daher folgende Eigenschaften besitzen :

- Einwandfreie Dichtigkeit gegenüber den Druckmitteln ;

- Ausreichende Zähigkeit gegenüber Werkstoffermüdung sowie entsprechende Festigkeit ;

- Verformbarbeit, vorzugsweise elastische Verformbarkeit ;

- Geeignete mechanische Widerstandsfähigkeit gegenüber dem immerlich herrschenden Druck (wobei diese Bedingung freigestellt aber vorteilhaft ist).

Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Erfindung mit einem Schlauch gelöst, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die innere Rohrleitung aus mindestens drei sich lückenlos radial überdeckenden Schichten besteht, und zwar einer einfachen inneren Schicht aus schraubenförmig aufgerolltem Draht mit gegenseitig mit Abstand voneinander angeordneten Windungen, einer Zwischenschicht aus biegsamem Verbungmaterial, die um die genannte innere Schicht herum gelegt ist, sowie einer einfachen äusseren Schicht, welche durch ihren Durchmesser und ihren Wicklungsschritt der inneren Drahtschicht identisch ist, wobei gegenüber den Windungen der genannten inneren Drahtschicht die Windungen dieser Aussenschicht in Längsrichtung jeweils um einen halben Windungsschritt versetzt angeordnet sind, damit die Windungen der Aussenschicht sich zwischen den Windungen der Innenschicht befinden.

Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht der genannte Draht aus einem gegenüber niedrigen Temperaturen und mechanischen Belastungen nicht empfindlichen Metall, d. h. aus einem Metall, bei welchem keine Dehnbarkeit-Bruchbarkeit-Ubergangserscheinung erkennbar ist, z.B. aus austenitisehern rostfreiem Stahl, wobei dessen Windungsschritt vorzugsweise der Hälfte oder dem Drittel seines Windungsdurchmessers beträgt.

Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht die wärmeisolierende Zwischenschicht aus einem bieg-

samen Schaumstoff mit einer relativen Bruchdehnung, die bei sehr niedrigen Temperaturen 15 % erreichen kann, wobei die äussere Schutzhülle aus einer biegsamen, widerstandsfähigen, dichten rohrförmigen Leitung besteht, die über verhältnismässig starre vorzugsweise aus Schaumstoff bestehende Zwischenstücke, die in Längsrichtung in Abstand voneinander verteilt angeordnet sind und sich auf die innere Schlauchleitung abstützen, mit letzterer verbunden ist. Diese Zwischenstücke dienen dazu, die innere Schlauchleitung in Bezug auf die äussere Schutzhülle zentriert zu halten und hilfsweise letzterer die radial gerichteten Beanspruchungen, welchen die innere Rohrleitung ausgesetzt ist, zuiäbexfcragsn, so dass die genannte äussere S±utzMHe etwa die Rolle eines schrumpfenden Elementes spielt.

Gemäss noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist zwischen jedem Zwischenstück und der inneren Rohrleitung ein Polster aus verhältnismässig weichem oder biegsamem Schaumstoff angeordnet und dabei leicht gedrückt. Diese Anordnung ist dadurch vorteilhaft, dass sie ein Ausdehnen bzw. . Quellen der inneren Rohrleitung unter der Wirkung des Druckes des strömenden Mittels zulässt.

Mit dem erfindungsgemässen Schlauch kann die obenerwähnte Aufgabe erfüllt werden, wobei dieser Schlauch dadurch vorteilhaft ist, dass sein Aufbau und seine Herstellung verhältnismässig billig sind und dass er praktisch keine Wartung erfordert und jedoch die notwendige Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bietet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand in der Zeichnung dargestellter nicht einschränkender Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

- Figur 1 : eine Seitenansicht einer Anlage zur Ladung eines Tankschiffes mit verflüssigtem Erdgas ab einer Offshore-Bohrungsplattform mit Hilfe einer Leitung, die mindestens einen erfindungsgemässen Schlauch umfasst· ;

- Figur 2 : einen abgerissenen Teillängsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Schlauches mit vergrössertem Masstab ;

-JA- .

- Figur 3 : einen Querschnitt gemfiss der Linie III-III der Figur 2 ;

- Figur 4 : mit vergrössertem Masstab und im Teillängsschnitt eine Einzelheit der Wandung der inneren Rohrleitung des Schlauches gemäss Figur 2 ;

- Figur 5 : eine Einzelheit in der Perspektive einer Bahn oder eines Bandes des biegsamen Verbundmaterials, aus welchem die Zwischenschicht der inneren Rohrleitung gemäss Figur 2 besteht ;

- Figur 6 : eine teilweise abgerissene Einzelheitsdarstellung einer weiteren Ausführungsform der inneren Rohrleitung des erfindungsgemässen Schlauches ; und

- Figur 7 : ein Blockschemabild der Vorrichtung zur Feststellung von Undichtigkeiten in dem erfindungsgemässen Schlauch.

Beim dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Tanks eines Tankschiffes (1) zum Transport von verflüssigtem Erdgas durch mindestens eine Speiseleitung bzw. ein Zufuhrrohr mit der Erdgasverflüssigungsanlage (3) verbunden, die auf dem über die Wasseroberfläche auftauchenden Oberteil (4) einer in offener See (6) errichteten Offshore-Bohrungsplattform (5), die bis zum Meeresboden (7) reicht, angeordnet ist, wobei mindestens ein Steigrohr (8) in dem Meeresboden (7) hineindringt. Die Leitung (2) schwebt mindestens zum Teil in dem Meereswasser und ist in ihrem zwischenliegenden unter der Wasseroberfläche verlaufenden Bereich mit Hilfe mindestens eines Schwimmers (9) gehalten.

Die Leitung (2) besteht aus einem oder mehreren erfindungsgemässen Schläuchen, welche z.B. mit Hilfe von geeigneten Flanschen oder dergleichen stossweise miteinander verbunden sind. Gemäss dem bevorzugten, in Figuren 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der erfindungsgemässe Schlauch aufeinanderfolgend von innen nach aussen betrachtet, folgende Bestandteile : eine innere Rohrleitung (10), eine wärmeisolierende Zwischenschicht (11) sowie eine äussere Schutzhülle (12), in welcher die innere Rohrleitung (10) mit Hilfe von in Abstand voneinander angeordneten Zwischenstücken (13), von welchen in Figur 2 nur eines ersichtlich ist, zentriert bzw. in

Stellung gehalten ist.

Die innere Rohrleitung (1O) umfasst von innen nach aussen betrachtet, folgende Elemente : eine einfache im wesentlichen kreisförmig- zylinderförmige Innenschicht (14), die aus einem schraubenförmig aufgewickelten Draht mit in Abstand voneinander angeordneten Windungen besteht ; eine Zwischenschicht aus biegsamem Verbundwerkstoff (15) sowie eine einfache im wesentlichen kreisförmig- zylinderförmige Aussenschicht (16), die vorzugsweise ähnlich wie die aus Draht bestehende Innenschicht (14) ausgebildet ist, d.h. dass sie aus dem gleichen Werkstoff besteht und denselben lichten Durchmesser, denselben Windungsdurchmesser sowie denselben Windungsschritt wie die Schicht (14) aufweist ; dabei ist der aufgewickelte Draht (16) im Vergleich zu dem aufgewickelten Draht (14) um einen halten Sohrü± "vesetzt aufgerollt, so dass die Windungen des Drahtes (16) sich jeweils zwischen denjenigen des Drahtes (14) legen und dabei durch die Zwischenschicht (15), wie es insbesondere die Figur 4 zeigt, von letzteren in Abstand gehalten sind. In dem dargestellten Ausfährungsbeispiel ist der Windungsschritt der jeweiligen aufgerollten Drähte (14, 16) in axialer Längsrichtung im wesentlichen gleichförmig oder konstant, wobei dieser beiden Drähte gemeinsame Windungsschritt gegebenenfalls in Längsrichtung verändert werden könnte. Jeder aufgerollte Draht (14, 16) ist im senkrechten Querschnitt vorzugsweise kreisförmig und besteht aus austenitischem rostfreiem Stahl. Sein lichter Durchmesser hängt von dem Windungsdurchmesser ab, welcher seinerseits durch den eigenen Innendurchmesser der inneren Rohrleitung (10) bestimmt ist. Für einen eigenen Innendurchmesser der inneren Rohrleitung von 25 mm kann der eigene Durchmesser des Drahtes 2 mm betragen und im Falle eines Nenndurchmessers von 250 bis 300 mm für die innere Rohrleitung kann man einen Draht mit 10 mm Durchmesser verwenden. Im allgemeinen liegt der innere Nenndurchmesser der inneren Rohrleitung zwischen 254 und 406 mm. Der einheitliche bzw. gleichförmige Windungssdiritt entspricht z.B. der Hälfte oder dem Drittel des Windungsdurchmessers des jeweiligen Drahtes.

Die Zwischenschicht (15) der Rohrleitung (10) besteht aus mindestens einem schraubenförmig vorzugsweise einschichtig um die innere Drahtschicht (14) herum aufgewickelten Band, dessen aufeinanderfolgenden Windungen, die sich gegenseitig überlappen, z.B.

durch Klebung miteinander verbunden/sind. Die Zwischenschicht (15) besteht vorzugsweise aus mindestens zwei jeweils inneren und äusseren gleichartigen Bändern, die aufeinander aber mit entgegengesetzten Wicklungsrichtung aufgerollt sind, so dass sie sich kreuzweise überdecken und insbesondere durch Klebeverbindung miteinander verbunden sind. Beide Bänder (15a und 15b) weisen den gleichen Windungsschritt jedoch mit entgegengesetzter Aufwickelrichtung auf, wobei ihre jeweiligen aufeinanderfolgenden Windungen sich teilweise überlappen. Beide Bänder sind vorzugsweise gleich breit. Die Breite dieser Bänder beträgt vorzugsweise etwa zwei bis drei Mal den Windungsdurchmesser! und die Mindestüberlappungsbreite zwischen zwei angrenzenden Windungen eines und desselben Bandes ist im Falle einer Bandbreite von mindestens 200 mm etwa der Hälfte dieser Breite gleich oder beträgt im Falle eines breiteren Bandes ungefähr 100 mm. So besitzt jedes Band (15a, 15b) eine Breite A von etwa 600 mm für einen Windungsdurchmesser von etwa 300 mm, wobei die Uberlappungsbreite B zweier angrenzenden Windungen dann etwa 100 mm beträgt. Anstatt der beiden getrennten Bänder (15a und 15b) könnte man zur Durchführung einer einzigen Aufwicklung mit zwei sich überdeckenden Schichten, die jeweils entgegengesetzt aufgewickelt sind und sich durch ihre jeweiligen ' Windungen kreuzen, ein einziges Band verwenden, wobei dann im Bereich der Verbindung zwischen beiden Schichten, d.h. am Anfang der Aufwicklung der äusseren Schicht Schwierigkeiten sich einstellen können, so dass man mit einer ziemlich schwierig zu legenden Falte anfangen müsste.

Beide aufeinander gelegten jeweils durch das innere Band (15a) und das äussere Band (15b) gebildeten Schichten werden vorzugsweise durch Klebung oder gleichwertige haftende Verbindung mit Hilfe eines Klebers, dessen niedriger Härtungspunkt insbesondere zwischen -50⁰C und -70⁰C liegt und dessen relative Bruchdehnung im gehärteten Zustand vorzugsweise etwa 5 bis 10 % beträgt, lückenlos ' miteinander verbunden. Durch die niedrige Härtungstemperatur des Klebers sind bei niedrigeren Temperaturen im gehärteten Zustand desselbens die Wärmebeanspruchungen geringer, so dass die Entstehung von Rissen oder Spalten, die die Dichtigkeit gefährden, verhindert wird. Die relativ hohe Bruchdehnung des Klebers im gehärteten Zustand erhöht die mechanische Festigkeit der Klebeverbindung.

Ein gleichartiger Kleber kann vorzugsweise zur Klebung der

angrenzenden Windungen eines und desselben Bandes in ihrem jeweiligen Uberlappungsbereich eingesetzt werben.

Der verwendete Kleber ist vorzugsweise auf Basis von künstlichem Chloroprengummi oder von Polyurethanelastomer, wie z.B. der unter der Handelsbezeichnung "ZEBRON" der französischen Firma A.T.R. bekannte Kleber, oder "ADIPRENE" der amerikanischen Firma Du Pont de Nemours oder noch "RW-14-74-86" der amerikanischen Firma Products Research and Chemical Corporation.

Beide jeweils entgegengesetzten inneren und äusseren Flächen der Zwischenschicht (15) der inneren Rohrleitung (10), welche mit dem inneren Metalldraht (14) sowie mit dem äusseren Metalldraht (16) in Berührung stehen, d.h. im Falle einer Zwischenschicht (15) aus zwei Bändern (15a, 15b), die Innenfläche des Innenbandes (15a) und die Aussenfläche des Aussenbandes (15b), sind jeweils mit einem biegsamen Belag bzw. einer biegsamen Beschichtung versehen (Figur 4), um das Gleiten der Zwischenschicht (15) auf den Metalldrähten (14 und 16) zu erleichtern und dabei den Reibungskoeffizient zwischen den Metalldrähten und der Schicht zu verringern sowie um die Abriebfestigkeit der entsprechenden Flächen der Zwischenschicht (15) zu erhöhen und dabei das Zusammenhalten der Textur der genannten Fläche zu sichern. Diese Beschichtung besteht zum Beispiel aus einem Polyurethanelastomer oder einem Kunststoff mit ähnlichen Eigenschaften. Auf jede Fläche der Zwischenschicht (15) besitzt diese biegsame Beschichtung eine Stärke von z.B. etwa 0,3 mm.

Der biegsame Verbundwerkstoff, aus welchem jedes jeweilige Band (15a, 15b) der aus einer einzigen oder mehreren Lagen bestehenden Zwischenschicht (15) der inneren Rohrleitung (10) besteht, ist durch mindestens eine Bahn bzw. Folie mit mehrschichtigen Struktur, die eine Gesamtstärke von z.B. etwa 1 mm besitzt, gebildet, wie das in Figur 5 gezeigt ist. Diese mehrschichtige Struktur (15c) besteht aus mindestens drei sich überdeckenden Schichten mit einer undurchlässigen Zwischenschicht (18), die zwischen zwei äusseren, im wesentlichen gleichartigen Schichten (18', 18") angeordnet ist, wobei die Zusammensetzung der äusseren Schichten sich von jeder der Zwischenschicht unterscheidet. Diese angrenzenden Schichten sind vorzugsweise durch Klebung mit Hilfe eines Klebers auf Basis von künstlichem Chloroprengummi oder dergleichen miteinander lückenlos verbun-

Die undurchlässige Zwischenschicht (18) besteht vorzugsweise aus Metall, und zwar aus einem sehr dünnen Blech bzw. Stahlband aus austenitischem rostfreiem Stahl 18-8 mit einer Stärke von etwa 0,1 bis 0,2 mm. Dieser legierte Stahl entspricht der französischen Norm Z3CN18-8 oder der amerikanischen Norm AISI 304 L.

Jede äussere Schicht (18·,. 18") besteht aus einem künstlichen Fasergewebe oder ähnlichen Gewebe mit einer leinen- oder taftähnlichen Schnürung. Diese Kunstfasern sind vorzugsweise Fasern aus aromatischem Polyamid (sogenanntem "Aramide") wie z.B. dem unter der Handelsbezeichnung "KEVLAR" der amerikanischen Firma Du Pont de Nemours bekannten Kunststoff. Dieses Gewebe besitzt ein spezifisches

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Gewicht per Oberflächeneinheit von vorzugsweise 300g/m bis 500 g/m und eine Stärke von z.B. etwa 0,4 mm. Diese Verbundstruktur weist insbesondere bei niedriger Temperatur eine einwandfreie mechanische Festigkeit auf, da seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Bruch- und Zugbelastung bei einer Temperatur von z.B. etwa 20⁰C ungefähr 589 kN/m und bei einer sehr niedrigen Temperatur von etwa -190⁰C ungefähr 981 kN/m beträgt. Es wird darauf hingewiesen, dass die biegsame Beschichtung (17a, 17b), die auf die Aussenflache von mindestens einer Aussenschicht (18' bzw. 18") oder auf beide Schichten gelegt wird, die Abriebfestigkeit des Gewebes erhöht und dabei das Zusammenhalten seiner Fasern unterstützt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls als neues Industrieprodukt auf den mehrschichtigen, oder

bahnförmigen biegsamen Werkstoff, welcher vorangehend beschrieben worden und in Figur 5 gezeigt ist.

Der Klarheit der Zeichnungen halber sind in Figur 2 die äussere Schicht aus gewickeltem Draht (16), die wärmeisolierende Zwischenschicht (11) sowie die äussere Schutzhülle (12) jeweils nur über ein Teil ihrer tatsächlichen Erstreckung und daher nur im rechten Endbereich der Figur 2 ersichtlich, damit die Zwischenschicht (15) und die innere Schicht (14) aus aufgewickeltem Draht (14) der inneren Rohrleitung (10) freigelegt werden. Ausserdem reicht die Zwischenschicht (15) aus aufgewickelten Bändern nicht bis zum linken Ende dieser Figur, damit man die innere Schicht (14) aus aufgewickelt

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tem Draht erkennen kann. .,

Gemäss einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenschicht (15) aus einem geschlossenen Mantel bzw. einem Schlauch bestehen, welcher ausgehend von einem ausreichend breiten Bahn gebildet ist und dieselbe Struktur wie das Band aus Verbundwerkstoff (I5c) der Figur 5 aufweist. Die Bahn zur Bildung des genannten Schlauches wird seitlich versiegelt, wobei ihre jeweiligen Ränder sich zum Teil überlappen und z.B. durch Klebung miteinander verbunden sind. In Figur 6 ist eine derartige Zwischenschicht (15') dargestellt, die aus mindestens zwei solchen geschlossenen aufeinander gelegten jeweils inneren und unteren Schläuchen (19a, 19b) besteht, welche ineinander lückenlos eingezogen und

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z.B. durch Klebung miteinander verbunden sind. Die jeweiligen Uberlappungsbereiche (19', 19") beider Schläuche sind vorzugsweise winkelmässig in Bezug auf einander versetzt und können dabei diametral entgegengesetzt angeordnet werden, wie das in Figur 6 gezeigt ist. In Figur 6 sowie in Figur 2 erstrecken sich die jeweiligen Schichten (15* und 16) nicht über die gesamte Länge der Rohrleitung und sind vielmehr unterbrochen, damit alle Schichten auf der Zeichnung nacheinander erkennbar werden.

Die jeweiligen inneren und äusseren Schichten (14 und 16) aus aufgewickeltem Metalldraht bestehen aus einem elastisch verformbaren Metall, so dass sie jeweils eine Schraubenfeder bilden. Der jeweilige Windungsschritt, d.h. die vorzugsweise gleichförmige Lücke zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen dieser Feder ist so ausgelegt, dass der Abstand zwischen den Windungen einer und derselben Feder grosser als der Durchmesser des Drahtes, aus welchem die Feder besteht, ist, damit jede Windung der Aussenfeder (16), die zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen der Innenfeder (14) gelegt ist, beiderseitig gegenüber letzteren einen Abstand auf-Tniedsb. So besteht die innere Rohrleitung im wesanfcOichai ais einer Feder, die durch zwei ineinander greifenden Feder (14 und 16) gebildet ist, so dass die Windungen der einen Feder mit denjenigen der anderen Feder jeweils wechselweise angeordnet sind, wobei beide Feder durch die Zwischenschicht (15) voneinander getrennt sind. Die Zwischenschicht nimmt dann die geometrische Form einer kreisförmigen Umlauffläche um die Längsmittelebene der Rohrleitung (10) an, wobei, wie es die Figur 4 zeigt, ihre Mantellinie einen gewellten

Verlauf aufweist. Die innere Rohrleitung (10)ist nun elastisch verformbar und biegsam.

Wie es insbesondere die Figuren 2 und 3 zeigen, besteht die wärmeisolierende Zwischenschicht (11), welche in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Rohres eine radiale Stärke von z.B. 50 bis 125 mm aufweist, aus mindestens einer Schicht aus biegsamem Schaumstoff, wie z.B. aus einem Polypropylenoxydschaum oder einem polyplastschaum wie z.B. Polyvynilchloridschaum, z.B. dem Harzkitt BM 33 der Firma

ti

Kläber-Renolite, oder noch aus einem i^thylen-Polymerisatgemischschaum, wie z.B. dem Erzeugnis "S-Foam" der japanischen Firma I.H.I.

Dieser wärmeisolierende Werkstoff besitzt bei sehr niedriger Temperatur eine hohe relative Bruchdehnung, die 15 % erreichen kann, wobei er vorzugsweise durch, vorgefertigte Schalen mit einer Stärke von z.B. etwa 5 bis 12,5 cm je nach dem Durchmesser der Rohrleitung ausgeführt wird. Die genannten Schalen werden danach um die innere Rohrleitung (10) angeordnet.

Die genannte äussere Schutzhülle (12) besteht vorzugsweise aus einem Schlauch aus Gummi oder Kunstharz mit einer Verstärkung aus Metalldrähten. Diese Verstärkungsdrähte bestehen vorzugsweise aus ferritischem Stahl und sind in mehreren aufeinanderliegenden Lagen verteilt, die durch gleichlaufende, in Bezug auf die Längsachse des Schlauches schräg geneigte Drähte gebildet sind. Die Drähte zweier angrenzenden Bahnen sind kreuzweise angeordnet sowie mit Hilfe eines Harzes, z.B. auf Basis von aliphatischen Polyamid wie z.B. mit Hilfe des unter der Handelsbezeichnung "RILSAN" bekannten Harzes gebunden. Durch seine Abdichtungseigenschaften ist dieses Material besonders geeignet, da es die Eindringung von Feuchtigkeit ins Innere des Schlauches (12) verhindert und da es gegenüber mechanischen Beanspruchungen wie z.B. Zug-, Stoss- und Druckbeanspruchungen besonders widerstandsfähig ist.

Jedes vorgenannte Zwischenstück (13) besteht vorzugsweise aus einem verhältnismässig starren Polyurethanschaum mit einem Schüttgewicht von z.B. 0,5» d.h. mit einem spezifischen Gewicht per Flächeneinheit von etwa 500 kg/m , sowie mit hohen mechanischen Eigenschaften. Jedes Zwischenstück weist z.B. die Form einer im wesentlichen flachen kreisförmigen Scheibe (13a) auf, deren Aussendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des Schlauches (12)

entspricht sowie von einer zentrisch angeordneten Öffnung durchsetzt ist. Diese Öffnung ist durch eine zylinderförmige Muffe (15b), welche durch ihre Aussenwand mit dem Rand dieser Öffnung fest verbunden ist, begrenzt. Der Innendurchmesser der Muffe (13b) entspricht im wesentlichen dem Aussendurchmesser der inneren Rohrleitung (10 oder 10'), damit das Zwischenstück (13) sich unmittelbar auf die Aussenflache dieser Leitung abstützt, wobei der Innendurchmesser dieser Muffe (13b) grosser als der Aussendurchmesser der genannten Rohrleitung (10, 10') sein kann, so dass in diesem Fall zwischen der Muffe (13b) und der Rohrleitung (10 oder 10') ein biegsames ringförmiges Polster (20) aus Glasfaser oder weichem Schaumwerkstoff, der gegebenenfalls gleichartig wie die Wärmeisolierung (11) ist, gelegt wird.

Jedes Zwischenstück (13) besteht vorzugsweise aus zwei Halbschalen, die durch Klebung oder durch eine mechanische Verbindung miteinander verbunden sind, damit das zwischengeschaltete Polster (20) leicht komprimiert wird.

Der erfindungsgemässe Schlauch umfasst in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Feststellung von Lecken des geförderten Mediums mit mindestens einem längsgerichteten Kanal (21), der zwischen der inneren Rohrleitung (10 oder 10') und der wärmeisolierenden Zwischenschicht (11) vorgesehen ist, so dass dieser Kanal durch die genannte Zwischenschicht und die Aussenfläche der genannten Rohrleitung begrenzt ist. Jeder Kanal (21) erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Nutzlänge des erfindungsgemässen Schlauches und ist mindestens an einem Ende mit einem Verbindungsstück versehen. Die Figur 2 zeigt im Längsschnitt einen Kanal (21), der das Polster (20) aus weichem Schaum durchsetzt, während in Figur 3 drei Kanäle (21), die um die innere Rohrleitung (10 oder 10') herum regelmässig verteilt sind, erkennbar sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Feststellung von Undichtigkeiten in einem erfindungsgemässen Schlauch zum Transport von Tieftemperaturmittein, wie z.B. verflüssigten Erdgasen, wobei in Figur 7 ein Schaltbild gezeigt ist, aus welchem der Verlauf dieses Verfahrens hervorgeht. Dieses Verfahren besteht darin, ausgehend von einem Behälter (22) für ein inertes Gas wie z.B. Stickstoff, dieses inerte Gas in jedem Kanal

(21) in Umlauf zu bringen (Verfahrensschritt 23) ; das ausströmende Gas mit Hilfe eines geeigneten Detektors mengenmässig zu analysieren, um Spuren von Kohlenwasserstoffen festzustellen (Verfahrensschritt 24) ; gegebenenfalls mit Hilfe eines geeigneten Durchflussmessers (25) die Ausflussleistung zu messen und, wenn eine Undichtigkeit festgestellt wird, eine Warnvorrichtung (26) auszulösen. So kann jeder Gasausfluss, der durch die innere Rohrleitung (10 oder 10') fliesst und durch die Wandung derselben hindurch dringt, durch die Kanäle (21) aufgefangen werden, so dass jeder Ausfluss des verflüssigten gasförmigen Kohlenwasserstoffes, der sich dann darin verdampft, festgestellt werden kann. Durch die Messung der Ausflussleistung kann man ein höchstzulässiges Verlustausmass vorbestimmen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Biegsamer Schlauch zum Transport von Mitteln, bestehend aus einer inneren Rohrleitung, einer Zwischenschicht, die um die genannte innere Rohrleitung herum lückenlos angeordnet ist, sowie einer äusseren Schutzhülle, die um die Zwischenschicht herum lückenlos gelegt ist, bei welchem die innere Rohrleitung aus mindestens drei radial lückenlos aufeinander gelegten Schichten, und"zwar einer einfachen inneren Schicht aus einem schraubenförmig aufgewickelten Metalldraht mit gegenseitig in Abstand voneinander angeordneten Windungen, einer Zwischenschicht aus biegsamem Verbundmaterial um die genannte Innenschicht herum, sowie einer einfachen Aussenschicht aus schraubenförmig um die Zwischenschicht herum aufgewickeltem Metalldraht, deren Windungen in Längsrichtung in Bezug auf die Windungen der inneren Drahtschicht um einen halben Vindungsschritt versetzt sind, damit die Windungen der Aussenschicht sidijeweQs zwischen den Windungen der inneren Draht schicht legen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zwischenschicht (11) aus wärmeisolierendem Material besteht und dass die genannte einfache Aussenschicht (16) zumindest durch ihren eigenen Durchmesser, ihren Windungsdurchmesser und ihren Windungsschritt der inneren Schicht (14) aus aufgewickeltem Draht im wesentlichen identisch ist.
2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-.η e t , dass die wärmeisolierende Zwischenschicht (11) aus biegsamem Schaumstoff mit einer relativen Bruchdehnung, die bei niedriger Temperatur etwa 15 % erreichen kann, besteht, und dass die äussere Schutzhülle (12) durch einen widerstandsfähigen, biegsamen, dichten Schlauch gebildet ist, welcher über Zwischenstücke (13) aus verhältnismässig starrem Schaumstoff, die in Längsrichtung um die genannte innere Rohrleitung (10, 10') in Abstand voneinander verteilt angeordnet sind und sich auf letztere abstützen, mit der genannten inneren Rohrleitung (10, 10') verbunden ist.
3. Schlauch nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Polster (20) aus verhältnismässig weichem Werkstoff, welches zwischen jedem Zwischenstück (13) und der inneren Rohrleitung (10, 10^f) angeordnet ist und dabei vorzugsweise mit leichtem

Druck festgehalten ist.
4. Schlauch nach mindestens einem der vorangehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (15') aus mindestens einem geschlossenen Mantel (19a, 19b) besteht, welcher durch ein seitlich in sich geschlossenes Band gebildet ist, dessen längsgerichtete Ränder (19^!, 19") sich teilweise überlappen und z.B. durch Klebung miteinander verbunden sind.
5. Schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (15¹) aus mindestens zwei aufeinander gelegten miteinander verbundenen, insbesondere geklebten Mänteln (19a, 19b) besteht, deren jeweilige Uberlappungsränder (19¹, 19") in Bezug aufeinander winkelmässig versetzt angeordnet und dabei gegebenenfalls diametral entgegengesetzt sind.
6. Schlauch nach mindestens einem der Anspräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (15) durch mindestens ein schraubenförmig, vorzugsweise ejnscfcüixtig um die genannte Innenschicht (14) herum aufgewickeltes Band (15a, 15b) besteht, wobei die angrenzenden Windungen des genannten Bandes sich teilweise überlappen und dabei z.B. durch Klebung festgehalten sind.
7. Schlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zwischenschicht (15) aus mindestens zwei im wesentlichen gleichen Bändern (15a, 15b) besteht, die aufeinander in gleicher Weise aber mit entgegengesetzter Wickelrichtung gelegt sind, so dass sie sich kreuzen, wobei beide Bänder insbesondere durch Klebeverbindung miteinander verbunden sind.
8· Schlauch nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , dass jedes Band (15a, 15b) eine Breite A besitzt, die etwa zwei bis drei Mal dessen Windungsdurchmesser beträgt, wobei der Mindestüberlappungsbereich B zwischen zwei angrenzenden Windungen etwa die Hälfte der Breite A eines jeden Bandes, wenn letzteres mindestens 200 mm breit ist, oder im Falle eines breiteren Bandes, ungefähr 100 mm beträgt.
9. Schlauch nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Klebeverbindungen mit Hilfe eines Klebers mit besonders- niedrigem Härtungspunkt, insbesondere mit einem Härtungspunkt zwischen -50⁰C und -70⁰C, sowie mit einer relativen Bruchdehnung im gehärteten Zustand von 5 bis 10 % durchgeführt werden.
10. Schlauch nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass der genannte Kleber auf Basis von künstlichem Chloroprengummi oder Polyurethanelastomer zusammengesetzt ist.
11. Schlauch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Metalldraht (14, 16) aus einem gegenüber niedrigen Temperaturen und mechanischen Belastungen widerstandsfähigen Metall besteht, d.h. aus einem Metall, welches gegenüber Dehnbarkeit-Bruchbarkeit-Erscheinungen widerstandsfähig ist, z.B. aus austenitischem rostfreiem Stahl, wobei dessen Windungsschritt vorzugsweise etwa der Hälfte oder dem Drittel seines Windungdurchmessers gleich ist.
12. Schlauch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der biegsame Verbundwerkstoff der genannten Zwischenschicht (15, 15') durch mindestens eine mehrschichtige Folie bzw. Bahn (15c) mit einer Gesamtstärke von z.B. 1 mm gebildet ist, welche aus mindestens drei aufeinanderliegenden Schichten, und zwar einer undurchlässigen Zwischenschicht (18) sowie zwei im wesentlichen gleichartigen äusseren Schichten (18¹, 18") besteht, dass jede Aussenschicht (18', 18") aus einem künstlichen Gewebe mit glatter leinen- oder taftähnlichen Schnürung vorzugsweise aus Fasern eines aromatischen Polyamids z.B. KEVLAR sowie mit einem spezifischen Gewicht per Oberflächeneinheit von 300 g/m² bis 500 g/m² besteht, und dass die genannte Zwischenschicht (18) durch ein dünnes Blech bzw. Stahlband insbesondere aus austenitischem rostfreiem Stahl 18-8 mit einer Stärke von 0,1 mm bis 0,2 mm gebildet ist, wobei diese Schichten durch Klebeverbindung z.B. mit einem Kleber auf Basis von künstlichem Chloroprengummi lückenlos miteinander verbunden sind.
13. Schlauch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide äusseren entgegengesetzten jeweils inneren und äusseren Flächen der genannten Zwischenschicht (15, 15')» die mit den genannten Drähten (14, 16) in Berührung stehen, jeweils mit einem biegsamen Belag bzw. einer biegsamen Beschichtung (17a, 17b) versehen sind, welche das Gleiten auf dem Metalldraht (14, 16) erleichtert und dabei das Zusammenhalten und den Schutz der genannten Flächen sichert, wobei die genannte Beschichtung (I7a> 17b) z.B. aus einem Polyurethanelastomer mit einer Stärke von z.B. etwa 0,3 mm besteht.
14. Schlauch nach Anspruch 2 sowie nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Zwischenschicht (11) aus Polypropylenoxydschaum, Polyplastschaum wie z.B. Polyvynilchloridschaum oder aus Äthylen-Vynilazetatpolymergemischschaum besteht, und dass sie vorzugsweise in Form von vorgefertigten Schalen vorliegt.
15. Schlauch nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (12) durch einen mit Drähten verstärkten Schlauch aus Gummi oder Kunstharz gebildet ist.
16. Schlauch nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , dass die Verstärkungsdrähte aus ferritischem Stahl bestehen und in mehreren aufeinanderliegenden Lagen verteilt sind, die durch gleichlaufende sdrägliegende Drähte gebildet sind, die sich in zwei aufeinanderfolgenden Lagen kreuzen und durch ein Kunstharz z.B. auf Basis von aliphatischen! Polyamid wie z.B. RILSAN gebunden sind.
17. Schlauch nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenstück (13) aus Polyurethanschaum mit einem Schüttgewicht von etwa 0,5 mit hohen mechanischen Eigenschaften besteht und z.B. durch zwei durch Klebung oder mechanische Verbindung miteinander verbundene Halbschalen gebildet ist.
18. Schlauch nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Feststellung von Ausflüssen des geförderten Mediums mit mindestens einem längsgerichteten Kanal (21), welcher zwischen der inneren Rohrleitung (10, 10') und der wärmeisolierenden Zwischenschicht (11) vorgesehen ist, so dass dieser Kanal durch die genannte Zwischenschicht (11) und die Aussenwandflache der inneren Rohrleitung (1Q, 10') begrenzt ist, und dass der Kanal (21) sich vorzugsweise über die gesamte Nutzlänge des Schlauches erstreckt und dabei an mindestens einem Ende mit einem Anschlusstück zur Herstellung einer Verbindung mit der Umgebung versehen ist.
19. Verfahren zur Feststellung von Undichtigkeiten in einem Schlauch nach Anspruch 18, welcher zur Förderung von Tieftemperaturmitteln wie z.B. verflüssigtem Erdgas dient, dadurch gekennzeichnet , dass es darin besteht, das inerte Gas wie z.B. Stickstoff in jedem Kanal (21) in Umlauf zu bringen, um letzteren zu spülen ; das ausströmende Gas qualitativ zu analysieren, um gegebenenfalls Spuren von Kohlenwasserstoffen aufzufinden, die Ausflussleistung zu messen und, wenn Verluste festgestellt werden, eine Warnvorrichtung auszulösen.
20. Industrieprodukt in Form von biegsamen Folien, Platten, Bahnsioder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass es durch das Verbundmaterial (15c) nach Anspruch 12 oder 14 gebildet ist.
21. Anwendung des Schlauches nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Schlauch zur Bildung einer Förderleitung (2) für Tieftemperaturmittel wie z.B. gasförmige Kohlenwasserstoffe oder verflüssigtes Erdgas vorgesehen ist, wobei die genannte Leitung ein Tankschiff (1) mit einer Gasverflüssigungsanlage (3) verbindet, welche ihrerseits auf einer Offshore-Bohrungssäule bzw.-Plattform (5) angeordnet ist, und dass die genannte Leitung (2) z.B. zum Teil unter der Wasserfläche verläuft und dabei durch Schwimmer (9) schwebend gehalten ist.