DE102021106092A1

DE102021106092A1 - Vorrichtung zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE102021106092A1
Application number: DE102021106092.3A
Authority: DE
Inventors: Franz Schuck; Jürgen Heim; Tobias Herbinger
Original assignee: Franz Schuck GmbH
Current assignee: Franz Schuck GmbH
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, weist ein Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, ein Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, eine zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordnete Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, und eine wenigstens einen Sensor (19) aufweisende Messeinrichtung (18) zum Messen einer relativen Position des Innenrohrs (4) zu dem Außenrohr (3) und/oder einer Relativbewegung zwischen dem Innenrohr (4) und dem Außenrohr (3) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung, die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden der Rohrleitung angeordnet ist.
In der DE 39 37 956 C2 ist ein Stopfbuchsdehner für den Erdeinbau zum Herstellen einer gasdichten, biegesteifen Verbindung zwischen zwei Rohrenden einer Rohrleitung beschrieben.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung ist aus der DE 10 2018 106 728 A1 bekannt. Diese Vorrichtung ist in der Lage, sich beispielsweise durch Temperaturänderungen ergebende Längenänderungen, jedoch auch sich durch Veränderungen des Erdreichs ergebende Verschiebungen bzw. Verwerfungen der Rohrleitung auszugleichen.
In solchen Fällen verschiebt sich bei dieser Vorrichtung während des Dehnungs- bzw. Stauchungsvorganges das Innenrohr so lange relativ zum Außenrohr bis die entsprechende Bewegung durch innenliegende Anschläge begrenzt wird. Ist die Vorrichtung in einem der beiden Endzustände, d.h. in ihrem komplett auseinander- bzw. zusammengefahrenen Zustand, angekommen, so muss sie aus der Rohrleitung ausgebaut und wieder in Ausgangsstellung gebracht werden. Anschließend kann sie erneut eingebaut und wiederverwendet werden.
Bei der bekannten Lösung ist es jedoch weder möglich, festzustellen, ob sich die Vorrichtung einem ihrer Endzustände nähert noch welchem Endzustand sie sich nähert und auch nicht wie abrupt bzw. mit welcher Geschwindigkeit dies geschieht. Insbesondere wenn die Rohrleitung in einem Bereich verlegt ist, in dem sich das Erdreich bewegt, kann es jedoch erforderlich sein, den Zustand derselben und der in dieselbe integrierten Vorrichtung möglichst schnell zu erfassen und auf eventuelle Veränderungen zu reagieren.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung zu schaffen, die eine bessere Diagnose des Zustands der Vorrichtung ermöglicht, wobei eventuell zusätzlich notwendige Bauteile möglichst nah an die Vorrichtung adaptiert bzw. in dieselbe integriert sein sollen. Des Weiteren soll die Vorrichtung kompakt, für alle gängigen, durch solche Rohrleitungen geförderten Medien geeignet sein und keinen negativen Einfluss auf die Isolation der Vorrichtung haben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße, wenigstens einen Sensor aufweisende Messeinrichtung ist in der Lage, sowohl eine relative Position des Innenrohrs zu dem Außenrohr als auch eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr festzustellen, wodurch der Zustand der Vorrichtung ermittelt bzw. überwacht werden kann.
Auf diese Weise können sämtliche Veränderungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und somit auch Veränderungen der Rohrleitung, die sich zum Beispiel durch Setzungen des Erdreichs ergeben können, in einem sehr frühen Stadium detektiert werden, sodass sich eventuelle Probleme, die sich ansonsten durch einen verspäteten Austausch der Vorrichtung ergeben könnten, vermeiden lassen.
Die dabei eingesetzte Messeinrichtung lässt sich in einfacher Weise an die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. an die mit der Vorrichtung ausgestatteten Rohrleitung adaptieren oder in dieselbe integrieren, sodass sie hinsichtlich der Montage und der Funktion der Rohrleitung keinerlei Behinderung darstellt. Durch eine Integration der Messeinrichtung können außerdem Beschädigungen derselben verhindert werden.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor als an mehreren Reedschaltern vorbeifahrender Dauermagnet, als Seilzugsensor, als Ultraschallsensor, als induktiver Abstandssensor, als elektromagnetischer Näherungsschalter, als optischer Überwachungssensor, als magnetostriktiver Wegaufnehmer, als elektromagnetischer Induktor, als magnetisches Längenmesssystem, als Messradsensor, als Linearpotentiometer, als Radarsensor und/oder als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Durch die genannten Ausführungsformen des wenigstens einen Sensors lässt sich eine gleichermaßen zuverlässige wie einfach zu realisierende Messeinrichtung zum Messen einer relativen Position des Innenrohrs zu dem Außenrohr und/oder einer Relativbewegung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr erzeugen. Dabei kann jeweils einer der Sensoren oder auch mehrere Sensoren eingesetzt werden. Des Weiteren ist es möglich, die einzelnen Ausführungsformen des wenigstens einen Sensors miteinander zu kombinieren, d.h. mehrere unterschiedliche Sensoren einzusetzen, beispielsweise um alternative oder redundante Möglichkeiten zur Erzeugung der Messeinrichtung zu schaffen.
Eine alternative Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 3 angegeben.
Die zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehene Dichtungsanordnung, die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen aufweist, verhindert zum einen das Austreten von in der Rohrleitung transportierten Medien und zum anderen das Eintreten von Fremdkörpern in die Rohrleitung.
Die dabei erfindungsgemäß vorgesehene Überwachungseinrichtung ermöglicht eine zielgerichtete Überwachung der Dichtungsanordnung, so dass mögliche Undichtigkeiten derselben sehr schnell detektiert und gegebenenfalls an geeignete Stellen weitergeleitet werden können.
Wie die Messeinrichtung kann auch die Überwachungseinrichtung an die erfindungsgemäße Vorrichtung adaptiert oder in dieselbe integriert werden, sodass Einschränkungen bei der Montage und der Funktion der Rohrleitung vermieden werden können.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung dieser Lösung kann darin bestehen, dass die Überwachungseinrichtung einen Druckaufnehmer, einen Druckschalter und/oder einen Gasdetektionssensor aufweist. Ein solcher Druckaufnehmer bzw. Druckschalter bzw. Gasdetektionssensor ist in der Lage, die Dichtigkeit der Dichtungsanordnung auf sehr einfache und zuverlässige Art und Weise festzustellen und lässt sich dabei in einfacher Weise in die Vorrichtung integrieren bzw. an dieselbe adaptieren.
Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 5 angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Lastmesseinrichtung ist es möglich, eine auf das Innenrohr und/oder das Außenrohr einwirkende Last festzustellen und gegebenenfalls auf geeignete Art und Weise weiterzugeben, wodurch mögliche Beschädigungen der Rohrleitung und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr schnell und zuverlässig festgestellt werden können.
Vorteilhaft ist dabei außerdem, dass die Lastmesseinrichtung auf einfache Weise an die erfindungsgemäße Vorrichtung adaptiert oder in dieselbe integriert werden kann.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung dieser Lösung kann darin bestehen, dass die Lastmesseinrichtung wenigstens einen Dehnungsmessstreifen, wenigstens eine druckempfindliche Folie und/oder wenigstens einen Kraftaufnehmer aufweist. Die genannten Elemente sind in der Lage, die auf das Innenrohr und/oder das Außenrohr einwirkende Last auf einfache und zuverlässige Art und Weise zu messen.
Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 7 angegeben.
Auch bei dieser Lösung verhindert die zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehene, wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen aufweisende Dichtungsanordnung zum einen das Austreten von in der Rohrleitung transportierten Medien und zum anderen das Eintreten von Fremdkörpern in die Rohrleitung.
Die dabei erfindungsgemäß vorgesehene Vorspanneinrichtung ist in der Lage, eine Vorspannung auf die Dichtungsanordnung aufzubringen, so dass die Dichtwirkung derselben erhöht bzw. in bestimmten Fällen, beispielsweise wenn ein Versagen der Dichtungsanordnung zu erwarten ist, hergestellt wird.
Wie oben bezüglich der anderen Lösungen erwähnt, lässt sich auch die Vorspanneinrichtung einfach und unkompliziert an die erfindungsgemäße Vorrichtung adaptieren oder in dieselbe integrieren.
Um die auf die Dichtungsanordnung wirkende Vorspannung einstellen zu können, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Lösung eine Einrichtung zum Bestimmen der auf die Dichtungsanordnung wirkenden Vorspannung vorgesehen sein. Durch dieses mit der entsprechenden Einrichtung durchführbare Bestimmen der auf die Dichtungsanordnung wirkenden Vorspannung lässt sich die auf die Dichtungsanordnung wirkende Vorspannung mittels der erfindungsgemäßen Vorspanneinrichtung sehr einfach einstellen.
Wenn dabei die Vorspanneinrichtung eine Einrichtung zum Einführen eines die Rohrleitung durchströmenden Mediums oder eines externen, unter Druck stehenden Mediums in einen mit der Dichtungsanordnung in Wirkverbindung stehenden Ringkolbenraum oder mehrere auf wenigstens einen mit der Dichtungsanordnung in Wirkverbindung stehenden Ringkolben wirkende Druckstücke aufweist, so ist eine sehr einfache Möglichkeit zum Erzeugen der Vorspannung auf die Dichtungsanordnung gegeben. Hierbei liegt stets ein im wesentlichen konstanter Druck an der Dichtungsanordnung an.
Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 10.
Die zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehene Dichtungsanordnung, die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen aufweist, verhindert auch bei dieser Lösung das Austreten von in der Rohrleitung transportierten Medien und das Eintreten von Fremdkörpern in die Rohrleitung.
Die dabei vorgesehene Abdichtungseinrichtung ermöglicht eine Abdichtung der Dichtungsanordnung im Falle von Undichtigkeiten, was die Sicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich erhöht.
Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 11 angegeben.
Dabei ist eine Übertragungseinrichtung vorgesehen, mittels der verschiedene Daten, welche die Vorrichtung und/oder die Rohrleitung betreffen, an eine Empfangseinrichtung weitergeleitet werden können. Dies ermöglicht eine Ferndiagnose und gegebenenfalls auch eine Fernsteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und somit gegebenenfalls eine sehr schnelle Reparatur derselben.
Besonders vorteilhaft lässt sich die zum drahtlosen Übertragen von die Vorrichtung und/oder die Rohrleitung betreffenden Daten dienende Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Daten der zum Messen einer relativen Position des Innenrohrs zu dem Außenrohr und/oder einer Relativbewegung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr dienenden Messeinrichtung, der zum Überwachen der Dichtigkeit der Dichtungsanordnung dienenden Überwachungseinrichtung, der zum Messen einer auf das Innenrohr und/oder das Außenrohr einwirkenden Last dienenden Lastmesseinrichtung, der zum Erzeugen der Vorspannung auf die Dichtungsanordnung dienenden Vorspanneinrichtung und/oder der zum Einbringen des Abdichtmittels in den Bereich der Dichtungsanordnung dienenden Abdichtungseinrichtung einsetzen.
Des Weiteren kann eine solche Übertragungseinrichtung bezüglich der Adaption bzw. Integration der weiteren hierin beschriebenen Lösungen vorteilhaft genutzt werden.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ausgefahrenen Stellung;
2 die Vorrichtung aus 1 in einer Mittelstellung;
3 die Vorrichtung aus 1 in einer eingefahrenen Stellung;
4 eine alternative Ausführungsform zu 1;
5 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
6 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
7 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
8 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
9 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
10 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
11 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
12 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
13 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
14 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
15 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
16 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
17 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
18 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
19 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Ausführungsform;
20 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
21 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
22 eine alternative Ausführungsform zu der Ausführungsform von 21;
23 eine vergrößerte Darstellung aus 22;
24 eine alternative Ausführungsform zu der Ausführungsform von 21;
25 eine vergrößerte Darstellung aus 23;
26 eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
27 eine alternative Ausführungsform zu der in 26 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung;
28 eine weitere alternative Ausführungsform zu der in 26 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung; und
29 eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung 2. Bei der Rohrleitung 2 kann es sich zum Beispiel um eine Gasleitung bzw. Gaspipeline handeln, die im Erdreich verlegt wird bzw. verlegt ist. Zur Anbringung der Vorrichtung 1 ist die Rohrleitung 2 unterbrochen und es sind lediglich zwei voneinander beabstandete Enden 2a und 2b der Rohrleitung 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 wird also zwischen den Enden 2a und 2b der Rohrleitung 2 integriert.
Die Vorrichtung 1 weist ein Außenrohr 3 auf, das mit dem Ende 2a der Rohrleitung 2 verbunden ist. Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 ein Innenrohr 4 auf, das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs 3 angeordnet und mit dem anderen Ende 2b der Rohrleitung 2 verbunden ist. Das Außenrohr 3 kann an dem Ende 2a mit der Rohrleitung 2 verschweißt sein. In ähnlicher Weise kann das Innenrohr 4 an dem Ende 2b mit der Rohrleitung 2 verschweißt sein.
Zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 ist eine Lageranordnung 5 angeordnet, die in den Figuren nur schematisch zu erkennen ist und mittels der das Innenrohr 4 und das Außenrohr 3 in einer mit „x“ bezeichneten Längsrichtung zwischen einer in 1 dargestellten ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1 und einer in 3 dargestellten eingefahrenen Position der Vorrichtung 1 relativ zueinander beweglich gelagert sind. In 2 ist eine mittlere Position, die sich zwischen der in 1 dargestellten ausgefahrenen Position und der in 3 dargestellten eingefahrenen Position befindet, dargestellt. Durch diese relative Bewegung zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 können Längenänderungen der Rohrleitung 2 kompensiert werden. Solche Längenänderungen können sich beispielsweise durch Verschiebungen im Erdreich, durch Temperaturänderungen oder aus anderen Gründen ergeben.
Die Lageranordnung 5 weist zwei voneinander beabstandete Gleitlager 5a und 5b auf, die im vorliegenden Fall an dem Außenrohr 3 angebracht sind und durch die das Innenrohr 4 gleitend gelagert ist. Die Gleitlager 5a und 5b sind so ausgeführt, dass sie selbst unter Biegebeanspruchung der Vorrichtung 1 die zugehörige Lauffläche nicht beschädigen, keine Blockade hervorrufen oder gar in irgendeiner Weise den nachfolgend noch beschriebenen kathodischen Korrosionsschutz beeinträchtigen können. Des Weiteren weisen die Gleitlager 5a und 5b einen derart großen Abstand voneinander auf, dass die üblichen, in der Rohrleitung 2 auftretenden Biegekräfte sicher durch dieselben aufgenommen werden können.
An einem Teil der Länge des Innenrohrs 4 befindet sich eine elektrisch leitende Beschichtung 6, die jedoch so dünn ist, dass sie in den Zeichnungen nicht erkennbar ist. Dennoch ist der Ort, an der sich die elektrisch leitende Beschichtung 6 befindet, in mehreren Figuren mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet. Bei der elektrisch leitenden Beschichtung 6 kann es sich beispielsweise um eine hartverchromte Schicht bzw. Hartchromschicht handeln. Die elektrisch leitende Beschichtung 6 dient dazu, die Übertragung des über die gesamte Rohrleitung 2 geleiteten Kathodenschutzstroms von dem Außenrohr 3 auf das Innenrohr 4 zu gewährleisten. Zusätzlich sind zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 an zwei in den Figuren nicht erkennbaren Stellen jeweilige, von der elektrisch leitenden Beschichtung 6 unabhängige Elemente aus einem Graphit-Hochdruckgewebe angeordnet, die hauptsächlich für die Übertragung des Kathodenschutzstroms verantwortlich sind und die außerdem eine gewisse Schmutzabstreiffunktion haben. Da sich das Außenrohr 3 und das Innenrohr 4, wie oben erwähnt, relativ zueinander bewegen können, stellt die elektrisch leitende Beschichtung 6 in jeder Position des Außenrohrs 3 gegenüber dem Innenrohr 4 bzw. umgekehrt des Innenrohrs 4 gegenüber dem Außenrohr 3 sicher, dass dieser Kathodenschutzstrom fließen kann. Die elektrisch leitende Beschichtung 6 ist so angeordnet, dass die Gleitlager 5a und 5b auf derselben angeordnet sind, d.h. die elektrisch leitende Beschichtung 6 bildet die Lauffläche für die Gleitlager 5a und 5b.
Am Außenumfang des Innenrohrs 4 befindet sich außerdem eine elektrisch isolierende Beschichtung 7, die ein Abfließen des Kathodenschutzstroms in das Erdreich verhindert. Die elektrisch isolierende Beschichtung 7 kann beispielsweise aus Polyurethan bestehen oder Polyurethan aufweisen.
Wie nachfolgend näher erläutert, erstreckt sich die elektrisch isolierende Beschichtung 7 über einen sich während der gesamten möglichen Bewegung des Innenrohrs 4 und des Außenrohrs 3 relativ zueinander nicht innerhalb des Außenrohrs 3 befindenden Teil der Länge des Innenrohrs 4 und weist eine derartige Erstreckung in Längsrichtung x des Innenrohrs 4 auf, dass sie in keiner Position des Innenrohrs 4 mit der Lageranordnung 5 in Kontakt kommen kann. Dadurch wird ein Verschleiß der elektrisch isolierenden Beschichtung 7 durch die Lageranordnung 5 verhindert.
Zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 ist außerdem eine Dichtungsanordnung 8 vorgesehen, die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen 8a und 8b aufweist. Die beiden Dichtungen 8a und 8b können auch als Hauptdichtungen bezeichnet werden, sind gleichwertig zueinander und sind miteinander gekoppelt, sodass die Dichtwirkung der beiden Dichtungen 8a und 8b bei steigendem Druck in der Rohrleitung 2 gleichzeitig erhöht wird. Die beiden Dichtungen 8a und 8b können getrennt voneinander auf Dichtheit überprüft werden und sind so ausgeführt, dass sie nicht undicht werden, wenn die Vorrichtung 1 unter Biegebeanspruchung axial in sich verschoben wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die elektrisch isolierende Beschichtung 7 auch eine derartige Erstreckung in Längsrichtung x des Innenrohrs 4 auf, dass sie in keiner Position des Innenrohrs 4 mit der Dichtungsanordnung 8, insbesondere mit der dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandten Dichtung 8a, in Kontakt kommt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Dichtungsanordnung 8 bzw. die Dichtungen 8a und 8b stets gegenüber der elektrisch leitenden Beschichtung 6 abdichten, was eine gute Dichtheit der Vorrichtung 1 gewährleistet. Von der Dichtungsanordnung 8 geht zudem eine gewisse Führungswirkung aus.
Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren eine mit dem Außenrohr 3 verbundene Abdeckung 9 auf, die in der in 1 dargestellten ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1 die elektrisch isolierende Beschichtung 7 zumindest teilweise bzw. im vorliegenden Fall zum Großteil freigibt. In der in 3 dargestellten eingefahrenen Position deckt die Abdeckung 9 die elektrisch isolierende Beschichtung 7 zumindest teilweise bzw. im vorliegenden Fall annähernd vollständig ab.
Die Abdeckung 9 weist einen Zugang 10 zur Zuführung eines Schmiermittels in den zwischen der Abdeckung 9 und dem Innenrohr 4 gebildeten Raum auf. Bei dem Schmiermittel kann es sich um ein elektrisch nichtleitendes Schmiermittel handeln, sodass eine zusätzliche Isolierung des Innenrohrs 4 gegenüber dem Erdreich gegeben ist.
An ihrem dem Außenrohr 3 abgewandten, d.h. dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandten Ende weist die Abdeckung 9 ein umlaufendes Dichtelement 11 auf, das gegenüber der elektrisch isolierenden Beschichtung 7 abdichtet. Dies ist in der vergrößerten Darstellung von 6 zu erkennen. Des Weiteren dichtet das Dichtelement 11 auch gegenüber einer zusätzlichen, auf die Abdeckung 9 aufgebrachten elektrisch isolierenden Beschichtung 12, die ebenfalls als Polyurethanschicht ausgebildet sein kann, ab, was ebenfalls aus 6 hervorgeht. Dadurch wird ein verbesserter Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen oder anderen Fremdkörpern sowie von Feuchtigkeit in den Raum zwischen der Abdeckung 9 und dem Innenrohr 4 erreicht. Die zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung 12 kann auch auf weitere Bestandteile der Vorrichtung 1 aufgebracht werden, was jedoch an sich bekannt ist und daher nachfolgend nicht näher ausgeführt wird.
Zur Begrenzung der relativen Bewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1 weist die Vorrichtung 1 mehrere Anschlagelemente auf. Ein erstes Anschlagelement 13 ist durch eine Planfläche an dem, dem Innenrohr 4 abgewandten Ende des Außenrohrs 3 gebildet. An diesem durch die Planfläche gebildeten ersten Anschlagelement 13 schlägt in der in 3 dargestellten eingefahrenen Position eine Planfläche eines dem Außenrohr 3 zugewandten, durch einen Ring gebildeten Endes 4a des Innenrohrs 4 an. Ein zweites Anschlagelement 14 begrenzt die relative Bewegung des Außenrohrs 3 gegenüber dem Innenrohr 4 in der in 1 dargestellten ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1. Dabei liegt das durch den Ring gebildete Ende 4a des Innenrohrs 4 mit der anderen Planfläche an dem zweiten Anschlagelement 14 an.
Die Länge der Abdeckung 9 entspricht wenigstens annähernd der durch die beiden Anschlagelemente 13 und 14 begrenzten, maximal möglichen Bewegung der Vorrichtung 1 in Längsrichtung x zwischen der eingefahrenen Position und der ausgefahrenen Position.
Eines der Gleitlager der Lageranordnung 5, nämlich das dem Ende 2a der Rohrleitung 2 zugewandte Gleitlager 5b, kann in eines der Anschlagelemente, vorzugsweise in das zweite Anschlagelement 14, oder auch in das durch den Ring gebildete Ende 4a des Innenrohrs 4 integriert sein. Das andere, dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandte Gleitlager 5a ist in einen sogenannten Brillenflansch 15 integriert. Da der Aufbau und der Zweck des Brillenflanschs 15 beispielsweise in der DE 39 37 956 C2 beschrieben ist, wird hierin nicht näher darauf eingegangen. An dem Brillenflansch 15 ist die Abdeckung 9 angebracht, im vorliegenden Fall mittels mehrerer um den Umfang verteilt angeordneter Schrauben 16. Da der Brillenflansch 15 wiederum mit dem Außenrohr 3 verbunden ist, bzw. als Teil des Außenrohrs 3 angesehen werden kann, ergibt sich auf diese Weise die oben beschriebene Verbindung der Abdeckung 9 mit dem Außenrohr 3.
Die Dichtungsanordnung 8 ist mittels mehrerer um den Umfang des Innenrohrs 4 verteilt angeordneter Schrauben 17 vorspannbar. Hierzu wirken die Schrauben 17 im vorliegenden Fall auf die dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandte Dichtung 8a. Durch entsprechendes Einstellen der Schrauben 17 kann die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung 8 eingestellt werden. Bei dieser Einstellung der Dichtungswirkung der Dichtanordnung 8 wird auch die Reibung derselben gegenüber dem Innenrohr 4 beeinflusst. Es sollte bei dieser Einstellung also ein Kompromiss zwischen einer guten Dichtwirkung und einer geringen Reibung erreicht werden, wobei die Vorspannung vorzugsweise derart hoch ist, dass eine Dichtwirkung eintritt. Da die Vorrichtung 1 während des Betriebs von innen mit Druck beaufschlagt wird, reicht es jedoch aus, vor der Inbetriebnahme eine geringe Dichtwirkung einzustellen, da diese sich während des Betriebs erhöht. Die Vorrichtung 1 ist zwar auch ohne aktive Vorspannung dicht, wenn der Einbauraum gemäß bestimmter Vorgaben gestaltet ist, es ist jedoch zu bevorzugen, zumindest eine geringe aktive Vorspannung aufzubringen.
In 1 ist außerdem eine erste Ausführungsform einer Messeinrichtung 18 dargestellt, die zum Messen einer relativen Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und/oder einer Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 dient. Die Messeinrichtung 18 lässt sich auch im Zusammenhang mit Vorrichtungen zur Kompensation von Längenänderungen in Rohrleitungen verwenden, die nicht sämtliche der in 1 dargestellten Merkmale bzw. Eigenschaften der Vorrichtung 1 und/oder zusätzliche Merkmale bzw. Eigenschaften aufweisen.
Grundsätzlich weist die Messeinrichtung 18, von der in 1 sowie in den 4 - 19 unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind, wenigstens einen Sensor 19 auf. Sämtliche der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Messeinrichtung 18 und des dabei zum Einsatz kommenden wenigstens einen Sensors 19 bzw. der mehreren dabei zum Einsatz kommenden Sensoren 19 können miteinander kombiniert werden, wenn nicht offensichtliche Gründe gegen eine bestimmte Kombination sprechen.
Der Sensor 19 ist dabei in einigen Fällen mit einer Datenleitung 19a versehen, mit der die von dem Sensor 19 ermittelten Daten an eine geeignete Stelle weitergeleitet werden können. Auf die Datenleitung 19a wird nicht in jedem Ausführungsbeispiel explizit eingegangen, da deren Funktionsweise offensichtlich ist und keiner näheren Beschreibung bedarf. Dennoch kann die Datenleitung 19a in jedem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
Zusätzlich oder alternativ zu der Datenleitung 19a kann bei sämtlichen hierin beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 1 eine in 1 sehr schematisch angedeutete Übertragungseinrichtung 19b zum drahtlosen Übertragen von die Vorrichtung 1 und/oder die Rohrleitung 2 betreffenden Daten an eine in 1 ebenfalls sehr schematisch angedeutete Empfangseinrichtung 19c vorgesehen sein. Zur drahtlosen Übertragung können an sich bekannte Standards, wie WLAN-, Bluetooth- sowie Mobilfunkstandards, verwendet werden. Die Übertragungseinrichtung 19b kann sowohl von dem Sensor 19 als auch von anderen Einrichtungen der Vorrichtung 1 bzw. der Rohrleitung 2, die zum Teil hierin beschrieben werden, erlangte bzw. dieselben betreffende Daten übertragen. Die Empfangseinrichtung 19c kann im Prinzip eine beliebige Entfernung von der Übertragungseinrichtung 19b aufweisen, solange die Übertragung der Daten von der Übertragungseinrichtung 19b zu der Empfangseinrichtung 19c möglich ist.
Grundsätzlich ist mit der Kombination aus der Übertragungseinrichtung 19b und der Empfangseinrichtung 19c auch eine Fernsteuerung der Vorrichtung 1 möglich, wobei gegebenenfalls die Wirkungsweise der Übertragungseinrichtung 19b und der Empfangseinrichtung 19c miteinander getauscht werden müsste. Des Weiteren könnten in diesem Fall geeignete Aktuatoren vorgesehen sein, um die jeweils gewünschte Beeinflussung der Vorrichtung 1 vorzunehmen. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich ist eine solche Vorgehensweise für am bzw. unter dem Meeresgrund installierte Rohrleitungen 2 denkbar.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der wenigstens eine Sensor 19 als sich an mehreren Reedschaltern 20 vorbei bewegender Dauermagnet 21 ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind sowohl mehrere der Reedschalter 20 als auch mehrere der Dauermagnete 21 vorgesehen. Da die Funktionsweise der Reedschalter 20 an sich bekannt ist, wird hierin nicht näher darauf eingegangen. Mit der auf diese Weise ausgebildeten Messeinrichtung 18 lässt sich eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 und/oder eine relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 feststellen.
Im vorliegenden Fall sind die Reedschalter 20 und die Dauermagnete 21 an der Außenseite des Außenrohrs 3 und somit außerhalb der Vorrichtung 1 angeordnet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine in die Rohrleitung 2 integrierte Ausführung der Reedschalter 20 und der Dauermagnete 21 denkbar. Bei solchen integrierten Ausführungsformen der Messeinrichtung 18 ist ein größerer Schutz derselben gegenüber Beschädigungen von außen gegeben.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform der Messeinrichtung 18 bzw. der Vorrichtung 1 ist der Sensor 19 als Seilzugsensor 22 ausgebildet. Der Seilzugsensor 22 weist einen Gehäuseflansch 22a auf, der im vorliegenden Fall mit dem Außenrohr 3 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuseflanschs 22a ist ein mit dem Innenrohr 4 verbundenes Seil 22b angeordnet. Da die Funktionsweise des Seilzugsensors 22 an sich bekannt ist, wird hierin nicht näher darauf eingegangen. Mit der auf diese Weise ausgebildeten Messeinrichtung 18 können ebenso Relativbewegungen zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 sowie eine relative Position des Außenrohrs 3 gegenüber dem Innenrohr 4 detektiert werden.
Im vorliegenden Fall ist der Gehäuseflansch 22a an der Außenseite des Außenrohrs 3 angeordnet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine integrierte Ausführung des Seilzugsensors 22 denkbar, bei dem der Gehäuseflansch 22a oder ein ähnliches Bauteil in die Rohrleitung 2 integriert wäre.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Seilzugsensors 22, bei dem der Gehäuseflansch 22a ebenfalls an der Außenseite des Außenrohrs 3 angeordnet ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von 4 verläuft das Seil 22b jedoch durch eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung in dem Außenrohr 3 und ist mit dem Innenrohr 4, im vorliegenden Fall mit dem Ende 4a des Innenrohrs 4, verbunden. Auch auf diese Weise lässt sich sowohl eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 als auch die relative Position des Außenrohrs 3 zu dem Innenrohr 4 feststellen.
Grundsätzlich können sämtliche der hierin beschriebenen Ausführungsformen der Messeinrichtung 18 bzw. des Sensors 19 durch eine Verbindung eines der beteiligten Bauteile, insbesondere eines der Bauteile des jeweiligen Sensors 19, mit dem ersten Anschlagelement 13 und/oder dem zweiten Anschlagelement 14 realisiert werden.
Eine weitere alternative Ausführungsform des Seilzugsensors 22 zeigt 6. Hierbei ist der Gehäuseflansch 22a ebenfalls außerhalb des Außenrohrs 3 angeordnet und das Seil 22b verläuft, ähnlich wie bei der Ausführungsform von 5, durch eine nicht bezeichnete Ausnehmung in dem Außenrohr 3. Dabei ist das Seil 22b wiederum mit dem Innenrohr 4 verbunden.
In 7 ist eine Ausführungsform des Sensors 19 in Form eines magnetischen Längenmesssystems 23 dargestellt. Dieses weist einen im vorliegenden Fall mit dem Außenrohr 3 verbundenen Schalter 23a und einen mit dem Innenrohr 4 verbundenen Stab 23b auf, der mit wenigstens einem Magneten 23c ausgestattet ist. Dabei kann die relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 bzw. eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 durch das Vorbeifahren des an dem Stab 23b angeordneten Magneten 23c an einem der Schalter 23a gemessen werden. Das Messergebnis ergibt sich also in Abhängigkeit davon, wie viele bzw. welche Schalter 23a der an dem Stab 23b angebrachte Magnet 23c passiert. Da der Schalter 23a an der Außenseite des Außenrohrs 3 angebracht ist, handelt es sich bei der Ausführungsform von 7 um eine adaptierte Ausführungsform der Messeinrichtung 18.
Eine zu der Ausführungsform von 7 ähnliche Ausführungsform ist in 8 dargestellt. Hierbei ist der Magnet 23c an dem Ende 4a des Innenrohrs 4 angebracht und verläuft durch das Außenrohr 3. Hierbei sollte dafür Sorge getragen werden, dass das Längenmesssystem 23 ausreichend gegen den Innendruck, d.h. gegen den Druck des die Rohrleitung 2 durchströmenden Mediums, abgedichtet ist. Auf dem Außenrohr 3 sind wiederum die Schalter 23a angeordnet, die der Magnet 23c bei einer Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 passiert. Auch auf diese Weise kann somit eine relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und/oder eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 gemessen werden.
Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist der Sensor 19 wiederum in Form des magnetischen Längenmesssystems 23 ausgebildet. Dieses ist jedoch in den Bereich zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 integriert. Das magnetische Längenmesssystem 23 ist dabei im unteren Bereich von 9 vergrößert dargestellt. Dieser Bereich befindet sich zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4, was durch die beiden gestrichelten Linien angedeutet ist. Dabei ist der Magnet 23c an dem Innenrohr 4 angeordnet, wohingegen die Schalter 23a an dem Außenrohr 3 angeordnet sind. Gegebenenfalls könnte diese Anordnung jedoch auch umgekehrt erfolgen. Das magnetische Längenmesssystem 23 gemäß 9 ist somit vollständig in die Vorrichtung 1 integriert. Das magnetische Längenmesssystem 23 weist des Weiteren ein Ohmmeter 23d auf, mit dem ein von der Stellung des Magneten 23c relativ zu den Schaltern 23a abhängiger Widerstand gemessen werden kann. Durch das magnetische Längenmesssystem 23 gemessene Daten können beispielsweise mittels der Übertragungseinrichtung 19b an die Empfangseinrichtung 19c übertragen werden.
Bei der Ausführungsform von 10 sind mehrere der Sensoren 19 vorgesehen, die durch nicht näher bezeichnete Bohrungen in dem Außenrohr 3 verlaufen und so die Position des Innenrohrs 4 aufnehmen bzw. ermitteln können. Die Sensoren 19 können beispielsweise als Ultraschallsensoren, als induktive Abstandssensoren, als elektromagnetische Näherungsschalter oder als elektromagnetische Induktoren ausgebildet sein. In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Sensors 19 kann es auch ausreichend sein, die Sensoren 19 an der Außenseite des Außenrohrs 3 oder auch beabstandet von dem Außenrohr 3 anzuordnen. Entscheidend ist hierbei, dass die Sensoren 19 eine starre Position einnehmen und die Relativbewegung des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und somit auch eine relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 messen können.
11 zeigt eine Ausführungsform des Sensors 19 als magnetostriktiver Wegaufnehmer 24. Dieser weist einen vorzugsweise von Strom durchflossenen elektrischen Leiter 24a und zwei beiderseits des elektrischen Leiters angeordnete Magnete 24b auf. Hierbei sind die Magnete 24b mit dem Innenrohr 4 verbunden und bewegen sich somit entsprechend der Bewegung des Innenrohrs 4. Durch eine Bewegung der Magnete 24b entlang des elektrischen Leiters 24a kann die relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und/oder die Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 gemessen werden, da der elektrische Leiter, wie auch das Außenrohr 3, ortsfest ist.
Während die Ausführungsform gemäß 11 an das Außenrohr 3 adaptiert ist, ist diejenige gemäß 12, bei welcher der Sensor 19 ebenfalls als magnetostriktiver Wegaufnehmer 24 ausgebildet ist, in das Außenrohr 3 integriert. Dabei ist der elektrische Leiter 24a in einer Ausnehmung 3a des Außenrohrs 3 angeordnet und starr mit dem Außenrohr 3 verbunden. Die Magnete 24b sind dagegen an dem Ende 4a des Innenrohrs 4 angebracht. Die Funktionsweise des als magnetostriktiver Wegaufnehmer 24 ausgebildeten Sensors 19 entspricht jedoch derjenigen von 11.
In 13 ist eine Ausführungsform des Sensors 19 als elektromagnetischer Induktor 25 dargestellt. Der elektromagnetische Induktor 25 weist eine Spule 25a und einen in der Spule 25a angeordneten Magneten 25b auf. Dabei ist die Spule 25a in nicht dargestellter Weise mit dem Außenrohr 3 und der Magnet 25b mit dem Innenrohr 4 verbunden. Somit wird durch eine Relativbewegung des Magneten 25b gegenüber der Spule 25a ein Strom induziert, der in einem Messgerät 25c gemessen wird. Aus der Höhe dieses Stroms kann die relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und/oder eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 ermittelt werden.
14 zeigt eine Ausführungsform des elektromagnetischen Induktors 25 mit der Spule 25a, den Magneten 25b und dem Messgerät 25c, bei dem die genannten Bauteile in einen Bereich zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 integriert sind, was, ähnlich wie in 9, wiederum durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Dabei kann die Spule 25a mit dem Außenrohr 3 und der Magnet 25b mit dem Innenrohr 4 verbunden sein oder umgekehrt die Spule 25a mit dem Innenrohr 4 und der Magnet 25b mit dem Außenrohr 3.
15 zeigt eine Ausführungsform des Sensors 19 in Form eines magnetischen Längenmesssystems 28, bei dem ein erster Teil 28a des magnetischen Längenmesssystems 28 mit dem Außenrohr 3 und ein zweiter Teil 28b des magnetischen Längenmesssystems 28 mit dem Innenrohr 4 verbunden ist. Eine Relativbewegung des Außenrohrs 3 zu dem Innenrohr 4 sowie eine relative Position des Innenrohrs 4 innerhalb des Außenrohrs 3 kann durch dieses magnetische Längenmesssystem 28 ermittelt werden, da die relative Position des Außenrohrs 3 zu dem Innenrohr 4 der relativen Position des ersten Teils 28a zu dem zweiten Teil 28b des magnetischen Längenmesssystems 28 entspricht.
16 zeigt eine von ihrer Funktionsweise mit der Ausführungsform von 15 identische Ausführungsform des Sensors 19, d. h. dieser ist wiederum als das magnetische Längenmesssystem 28 ausgebildet. Jedoch ist hierbei der erste Teil 28a mit dem Ende 4a des Innenrohrs 4 und der zweite Teil 28b mit dem Außenrohr 3 verbunden. Gegebenenfalls lässt sich dieser erste Teil 28a auch so mit dem Innenrohr 4 bzw. dem Ende 4a des Innenrohrs 4 verbinden, dass es innerhalb des Außenrohrs 3 bzw. innerhalb der Rohrleitung 2 integriert ist.
Bei der in 17 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist der Sensor 19 als Messradsensor 29 ausgebildet. Der Messradsensor 29 weist ein Sensorrad 29a auf, das sich auf einer Fläche 29b abwälzt. Durch die Position des Sensorrads 29a auf der Fläche 29b, die durch eine entsprechende Winkelstellung des Sensorrads 29a festgestellt werden kann, lässt sich eine relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und/oder eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 ermitteln.
In 18 ist eine Ausführungsform des Sensors 19 analog zu der Ausführungsform von 17 dargestellt. Der Sensor 19 ist somit wiederum als Messradsensor 29 mit dem Sensorrad 29a und der Fläche 29b, auf dem sich das Sensorrad 29a bewegt, ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Sensorrad 29a an dem Ende 4a des Innenrohrs 4 angeordnet und befindet sich innerhalb des Außenrohrs 3, was wiederum durch die vergrößerte Darstellung angedeutet ist. Die Fläche 29b wird durch die innere Mantelfläche des Außenrohrs 3 gebildet, d.h. das Sensorrad 29a wälzt sich an der inneren Mantelfläche des Außenrohrs 3 ab.
19 zeigt eine weitere Ausführungsform des Sensors 19 der Messeinrichtung 18. Der Sensor 19 ist dabei als Dehnungsmessstreifen 30 ausgebildet, der auf dem Außenrohr 3 beispielsweise mittels Kleben angebracht ist. Der Dehnungsmessstreifen 30 ist in der Lage, dehnende und stauchende Verformungen des Außenrohrs 3 zu erfassen. Vorzugsweise sind um den Außenumfang des Außenrohrs 3 mehrere Dehnungsmessstreifen 30 angeordnet. Des Weiteren lassen sich auf diese Weise die relative Position des Innenrohrs 4 zu dem Außenrohr 3 und/oder eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 messen. Mittels des Dehnungsmessstreifens 30 kann also insbesondere eine Biegung und/oder eine Torsion der beteiligten Bauteile gemessen werden. Die Umrechnung des mittels der Dehnungsmessstreifen 30 gemessenen Signals in verwertbare Daten bzw. Werte kann auf bekannte Art und Weise erfolgen.
In nicht dargestellter Weise kann es sich bei den Sensoren 19 auch um Radarsensoren und/oder um Linearpotentiometer handeln.
20 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Kompensation von Längenänderungen in der Rohrleitung 2. Grundsätzlich entspricht diese Vorrichtung 1 den unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen der 1 bis 19 beschriebenen Vorrichtungen 1, es wird jedoch auf die Messeinrichtung 18 verzichtet. Stattdessen weist die Vorrichtung 1 eine Überwachungseinrichtung 31 zum Überwachen einer Dichtigkeit der auch hier vorhandenen, die wenigstens zwei voneinander beabstandeten Dichtungen 8a, 8b aufweisenden Dichtungsanordnung 8 auf. Die Überwachungseinrichtung 31 kann einen Druckaufnehmer bzw. Drucksensor, einen Druckschalter und/oder einen Gasdetektionssensor aufweisen. In 20 ist des Weiteren ein Zugang 32 zu einem zwischen den beiden Dichtungen 8a und 8b gebildeten Dichtraum 8c zu erkennen. Die Überwachungseinrichtung 31, insbesondere der Druckaufnehmer, der Drucksensor, der Druckschalter und/oder der Gasdetektionssensor, ist bzw. sind vorzugsweise in dem Zugang 32 angeordnet und kann bzw. können beispielsweise in denselben eingeschraubt sein.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist in 21 dargestellt. Wiederum entspricht die Vorrichtung 1 in ihren Grundzügen den in den 1 bis 20 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 1. Jedoch ist bei der in 21 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 weder die Messeinrichtung 18 noch die Überwachungseinrichtung 31 vorgesehen. Stattdessen weist die Vorrichtung 1 eine Lastmesseinrichtung 33 zum Messen einer auf das Innenrohr 4 und/oder das Außenrohr 3 einwirkenden Last auf.
Bei der in 21 dargestellten Ausführungsform ist die Lastmesseinrichtung 33 als wenigstens ein Dehnungsmessstreifen 34 ausgebildet. Vorzugsweise sind um den Umfang des Innenrohrs 4 verteilt mehrere Dehnungsmessstreifen 34 angeordnet und sie sind entsprechend ausgerichtet, um Rückschlüsse auf Axialspannungen, Biegespannungen und/oder Torsionsspannungen, die auf die Rohrleitung 2 und/oder die Vorrichtung 1 einwirken, ziehen zu können. Mit Hilfe der Lastmesseinrichtung 33 kann über die Zeit hinweg eine Belastungsanalyse der Vorrichtung 1 und deren Bestandteile durchgeführt werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 22 weist die Lastmesseinrichtung 33 eine druckempfindliche Folie 35 auf, die zwischen der Abdeckung 9 und dem Gleitlager 5a angeordnet ist. Die druckempfindliche Folie 35 kann ringförmig ausgebildet sein oder es können mehrere druckempfindliche Folien 35 um den Umfang des Innenrohrs 4 angeordnet sein. Mittels der druckempfindlichen Folie 35 lassen sich Rückschlüsse auf die Biegespannungen erfassen, welche auf die Rohrleitung 2 bzw. die Vorrichtung 1 wirken.
Eine weitere Ausführungsform der Lastmesseinrichtung 33 ist in 23 dargestellt. Dabei ist die Lastmesseinrichtung 33 wiederum als die druckempfindliche Folie 35 ausgebildet, die jedoch zwischen dem zweiten Anschlagelement 14 und dem Gleitlager 5b angeordnet ist. Wiederum lassen sich mit der druckempfindlichen Folie 35 Rückschlüsse auf die Biegespannung ziehen, welche auf die Rohrleitung 2 bzw. die Vorrichtung 1 wirkt. Des Weiteren kann auch in diesem Fall die druckempfindliche Folie 35 ringförmig ausgeführt sein, oder es können mehrere der druckempfindlichen Folien 35 um den Umfang des Innenrohrs 4 angeordnet sein.
24 zeigt eine weitere Ausführungsform der Lastmesseinrichtung 33. Dabei weist die Lastmesseinrichtung 33 einen Kraftaufnehmer 36 auf, mit dem eine auf das Gleitlager 5a einwirkende Kraft gemessen werden kann. Über die auch hier vorhandene Datenleitung 19a können die von dem Kraftaufnehmer 36 gemessenen Werte an einen entsprechenden, nicht dargestellten Empfänger weitergegeben werden.
Auch bei der Ausführungsform von 25 ist die Lastmesseinrichtung 33 als der Kraftaufnehmer 36 ausgebildet. Dieser dient zum Messen von auf das Gleitlager 5b wirkender Kräfte. Selbstverständlich ist es möglich, sowohl den in 24 als auch den in 25 dargestellten Kraftaufnehmer 26 vorzusehen, d. h. es wären dann zwei Kraftaufnehmer 36 vorgesehen.
In den 26, 27 und 28 sind weitere Ausführungsformen der Vorrichtung 1 dargestellt. Den in den 26, 27 und 28 dargestellten, unterschiedlichen Ausführungsformen der Vorrichtung 1 ist gemeinsam, dass sie eine Vorspanneinrichtung 37 zum Erzeugen einer Vorspannung auf die Dichtungsanordnung 8 aufweisen. Bei sämtlichen Ausführungsformen der 26, 27 und 28 kann des Weiteren eine Einrichtung 38 zum Bestimmen der auf die Dichtungsanordnung 8 wirkenden Vorspannung vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Einrichtung 38 zum Bestimmen der auf die Dichtungsanordnung 8 wirkenden Vorspannung auf nicht dargestellte Art und Weise mit der Vorspanneinrichtung 37 in Wirkverbindung stehen, um die Höhe der von der Vorspanneinrichtung 37 erzeugten Vorspannung in Abhängigkeit des von der Einrichtung 38 ermittelten Werts der Vorspannung einstellen zu können. Auf diese Weise kann ein Regelkreis zum Einstellen der mittels der Vorspanneinrichtung 37 auf die Dichtungsanordnung 8 erzeugten Vorspannung geschaffen werden.
Des Weiteren weisen die Ausführungsformen der 26, 27 und 28 eine Einrichtung 39 zum Einführen eines die Rohrleitung 2 durchströmenden Mediums oder eines externen, unter Druck stehenden Mediums in einen mit der Dichtungsanordnung 8 in Wirkverbindung stehenden Ringkolbenraum 40 oder mehrere auf wenigstens einen mit der Dichtungsanordnung 8 in Wirkverbindung stehenden Ringkolben 41 wirkende Druckstücke 42 auf.
Bei der Ausführungsform gemäß 26 handelt es sich bei der Einrichtung 39 zum Einführen des die Rohrleitung 2 durchströmenden Mediums um eine von der Rohrleitung 2 abzweigende Umgehungsleitung 39a, die zu dem Ringkolbenraum 40 führt. Auf der inneren, der Rohrleitung 2 zugewandten Seite des Ringkolbenraums 40 sind zwei Ringkolben 41 vorgesehen, die durch den über die Umgehungsleitung 39a eingeleiteten Druck beaufschlagt werden. Dadurch bringen die Ringkolben 41 einen Druck auf die Dichtungsanordnung 8, im vorliegenden Fall auf die Dichtung 8a, auf, wodurch die Vorspannung auf die Dichtungsanordnung 8 erhöht wird. Auf der den beiden Ringkolben 41 gegenüberliegenden Seite ist der Ringkolbenraum 40 mittels eines Stopfens 43 verschlossen. Mittels mehrerer Gewindestifte 41a lässt sich eine Grundvorspannung der Ringkolben 41 einstellen, wodurch sich eine Erhöhung der Reibung zwischen den beteiligten Bauteilen und somit auch eine der Erhöhung der Dichtigkeit ergibt, was für eine zusätzliche Absicherung der Dichtungsanordnung 8 sorgt. Statt der Gewindestifte 41a können grundsätzlich auch Federn zum Einsatz kommen, um die Ringkolben 41 vorzuspannen. Dabei lässt sich die auf die die Ringkolben 41 wirkende Vorspannung nur durch eine entsprechende Auswahl der Federn einstellen.
Des Weiteren ist in 26 eine Membran 44 dargestellt, die gegebenenfalls in der Umgehungsleitung 39a vorgesehen sein kann. Der von der Membran 44 abgegrenzte, mit dem Ringkolbenraum 40 in Verbindung stehende Raum kann mit Öl oder einem ähnlichen Medium gefüllt sein, das über die Umgehungsleitung 39a mit dem Druck des die Rohrleitung 2 durchströmenden Mediums beaufschlagt wird und dadurch Druck auf die Ringkolben 41 aufbringt. Jedoch kann auch auf die Membran 44 verzichtet werden. In diesem Fall steht der Druck des die Rohrleitung 2 durchströmenden Mediums direkt an den Ringkolben 41 an.
Bei der Ausführungsform von 27 ist ebenfalls der Ringkolbenraum 40 vorgesehen. In demselben ist jedoch lediglich ein Ringkolben 41 angeordnet, der wiederum auf die Dichtung 8a der Dichtungsanordnung 8 wirkt. In diesem Fall ist innerhalb des Ringkolbenraums 40 jedoch ein externes Druckmedium angeordnet. Durch Aufbringen von Druck auf das externe Druckmedium, beispielsweise mittels eines geeigneten Hydraulikaggregats, kann die Dichtungsanordnung 8 mit Druck beaufschlagt werden. Selbstverständlich kann auch der Ringkolbenraum 40 bei der in 27 dargestellten Ausführungsform nach außen verschlossen sein, dies ist jedoch nicht dargestellt.
Bei der in 28 dargestellten Ausführungsform sind die oben erwähnten Druckstücke 42 vorgesehen, die auf die Ringkolben 41 wirken, welche wiederum, in ähnlicher Weise wie die unter Bezugnahme auf die 26 und 27 beschriebenen Ringkolben 41, mit der Dichtungsanordnung 8 in Wirkverbindung stehen und somit eine Kraft auf dieselbe aufbringen. Daraus ergibt sich eine mechanische Vorspannung der Dichtungsanordnung 8. Beispielsweise können vier, sechs, acht oder eine noch größere Anzahl um den Umfang der Rohrleitung 2 bzw. der Vorrichtung 1 verteilt angeordneter Druckstücke 42 vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist in 29 dargestellt. Dabei weist die Vorrichtung 1 eine Abdichtungseinrichtung 45 zum Einbringen eines Abdichtmittels in dem Bereich der Dichtungsanordnung 8 auf. Die Abdichtungseinrichtung 45 weist den Zugang 32 zu dem zwischen den beiden Dichtungen 8a und 8b gebildeten Dichtraum 8c auf. Durch diesen Zugang 32 ist es möglich, ein Abdichtmittel in den Dichtraum 8c einzubringen und bei möglichen Beschädigungen einer der Dichtungen 8a oder 8b dennoch eine Abdichtung zu gewährleisten. Beim Einbringen des Abdichtmittels über den Zugang 32 schließt die nach außen abdichtende Dichtung 8a aufgrund ihrer Konstruktion, während die nach innen gerichtete Dichtung 8b aufgrund ihrer Konstruktion öffnet und der Innenraum mit Abdichtmittel gefüllt wird. Bei dem Abdichtmittel kann es sich beispielsweise um spezielles Fett oder ein geeignetes anderes Material handeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3937956 C2 [0002, 0050]
DE 102018106728 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, mit einem Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einem Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordneten Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, und mit einer wenigstens einen Sensor (19) aufweisenden Messeinrichtung (18) zum Messen einer relativen Position des Innenrohrs (4) zu dem Außenrohr (3) und/oder einer Relativbewegung zwischen dem Innenrohr (4) und dem Außenrohr (3).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (19) als an mehreren Reedschaltern vorbeifahrender Dauermagnet, als Seilzugsensor, als Ultraschallsensor, als induktiver Abstandssensor, als elektromagnetischer Näherungsschalter, als optischer Überwachungssensor, als magnetostriktiver Wegaufnehmer, als elektromagnetischer Induktor, als magnetisches Längenmesssystem, als Messradsensor, als Linearpotentiometer, als Radarsensor und/oder als Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, mit einem Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einem Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordneten Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) vorgesehenen Dichtungsanordnung (8), die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen (8a,8b) aufweist, und mit einer Überwachungseinrichtung (31) zum Überwachen einer Dichtigkeit der Dichtungsanordnung (8).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (31) einen Druckaufnehmer, einen Druckschalter und/oder einen Gasdetektionssensor aufweist.
Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, mit einem Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einem Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordneten Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, und mit einer Lastmesseinrichtung (33) zum Messen einer auf das Innenrohr (4) und/oder das Außenrohr (3) einwirkenden Last.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastmesseinrichtung (33) wenigstens einen Dehnungsmessstreifen (34), wenigstens eine druckempfindliche Folie (35) und/oder wenigstens einen Kraftaufnehmer (36) aufweist.
Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, mit einem Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einem Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordneten Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) vorgesehenen Dichtungsanordnung (8), die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen (8a,8b) aufweist, und mit einer Vorspanneinrichtung (37) zum Erzeugen einer Vorspannung auf die Dichtungsanordnung (8).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (38) zum Bestimmen der auf die Dichtungsanordnung (8) wirkenden Vorspannung.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (37) eine Einrichtung (39) zum Einführen eines die Rohrleitung (2) durchströmenden Mediums oder eines externen, unter Druck stehenden Mediums in einen mit der Dichtungsanordnung (8) in Wirkverbindung stehenden Ringkolbenraum (40) oder mehrere auf wenigstens einen mit der Dichtungsanordnung (8) in Wirkverbindung stehenden Ringkolben (41) wirkende Druckstücke (42) aufweist.
Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, mit einem Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einem Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordneten Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) vorgesehenen Dichtungsanordnung (8), die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen (8a,8b) aufweist, und mit einer Abdichtungseinrichtung (45) zum Einbringen eines Abdichtmittels in den Bereich der Dichtungsanordnung (8).
Vorrichtung (1) zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung (2), die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden (2a,2b) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, mit einem Außenrohr (3), das mit einem Ende (2a) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einem Innenrohr (4), das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs (3) angeordnet und mit dem anderen Ende (2b) der Rohrleitung (2) verbunden ist, mit einer zwischen dem Außenrohr (3) und dem Innenrohr (4) angeordneten Lageranordnung (5), mittels der das Innenrohr (4) und das Außenrohr (3) in Längsrichtung (x) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position der Vorrichtung (1) relativ zueinander beweglich gelagert sind, und mit einer Übertragungseinrichtung (19b) zum drahtlosen Übertragen von die Vorrichtung (1) und/oder die Rohrleitung (2) betreffenden Daten an eine Empfangseinrichtung (19c).