DD297500A5 - Rohrverbindungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen Rohren (12, 14), die jeweils eine Auskleidung (16, 18) aus einem Polyolefin wie Polyethylen aufweisen. Diese Rohrenden sind raeumlich voneinander getrennt gehalten, und die Auskleidung steht aus jedem Rohrende hervor und wird mit ihrem Nachbarn durch eine Schmelzkupplung 20 verbunden. Die Rohre werden durch eine Ummantelung (24, 26, 28) miteinander verbunden, wobei Epoxyzementbrei (34) den Raum zwischen der Auskleidung und der Ummantelung ausfuellt. Die Auskleidung wird in das Rohr eingebracht nachdem sie im Durchmesser verringert worden ist, indem sie durch einen Ziehring gefuehrt wurde. Der Druck des Gases oder der Fluessigkeit innerhalb der Auskleidung ist groeszer als der, dem die Auskleidung alleine widerstehen koennte, jedoch wird die Druckkraft ueber den Zementbrei auf die Wandung uebertragen. Als Modifikation wird die Kupplung durch eine PECAT-Kupplung ersetzt oder durch Flanschkupplungen, die mit den Rohren durch Stumpfschmelzen oder durch Elektroschmelzen direkt oder unter Verwendung von Elektroschmelzkupplungen verbunden sind. Die Auskleidung kann mittels Elektroschmelzfittings in Position gehalten werden, um eine Verschiebung durch Reversion zu vermeiden. Fig. 1{Rohrverbindung; Hochdruckrohr; Gashochdruckrohr; Fluessigkeitshochdruckrohr; Rohrauskleidung; Innenrohr; Polyolefininnenrohr; Rohrmantel; Elektroschmelzkupplung; Rohrflansch}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung ist von besonderem Interesse im Hinblick auf Rohre mit einer Auskleidung und die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, geeignet sind für den Transport von Flüssigkeiten oder Gasen bei Drücken, die höher liegen als die, denen die nicht gestützte Auskleidung in der Lage ist, Widerstand entgegenzusetzen.

In einem besonderen Beispiel einer solchen Anwendungsform werden lange Längen Stahlrohr durch Aneinanderschweißen von vorgegebenen Rohrlängen (z.B. ca. 11,6m (38 Fuß]) mit beispielsweise 355mm (14 Zoll) Durchmesser hergestellt.

Diese lange Rohrlänge wird mit einer Auskleidung aus Polyolefinmaterial versehen, indem die Auskleidung durch eine Ziehöffnung gezogen wird, um ihren Durchmesser zu verringern und sie durch das Rohr ziehen zu können. Danach läßt man die Auskleidung wieder ihre Originalgröße annehmen. Indem so verfahren wird, legt sie sich fest an die Rohrwand an. Dieses Verfahren wird wiederholt, und die langen Längen von ausgekleidetem Rohr werden Ende an Ende unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung miteinander verbunden. Zur Vervollständigung der Rohrleitung werden weitere lange Längen damit verbunden.

Die Rohrlängen werden beispielsweise von Kanthölzern gestützt, und jedes Rohr wird an das Nachbarstück mittels hydraulischer Hebewerkzeuge angehoben, bevor die Verbindung ausgeführt wird. Die Kanthölzer gestatten das Gleiten des Rohres in dieser Lage. Danach können die Kanthölzer an der Rohrleitung befestigt werden.

Erfindungsgemäß besteht eine Verbindung für Rohre, von denen jedes eine Auskleidung aus Polyolefin enthält, aus zwei Endteilen von Rohren, die räumlich voneinander getrennt sind, wobei die Auskleidungen aus den Endteilen hervorstehen und durch Verbindungsmittel verbunden sind. Weiterhin besteht die Verbindung aus einer Ummantelung, die die Endteile der Rohre miteinander verbindet und die Zementbrei in dem Raum zwischen den Auskleidungen und dem Mantel enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verbindungsmittel ar > einer Elektroschmelzkupplung.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform bestehen die Verbindung .mittel aus Flanschen mit Dichtungsmitteln, wobei die Flansche durch Bolzen zusammengezogen werden.

Es werden nachfolgend anhand eines Beispiels im Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen Ausführungen der Rohrverbindung beschrieben. Dabei stellen dar

Fig. 1: Längsschnitt durch die erste Ausführungsform der Verbindung;

Fig. 2: Längsschnitt eines Stückes einer Modifikation von Fig. 1;

Fig. 3: Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform der Verbindung;

Fig. 4: Längsschnitt durch ein Vorsuchsmodell eines Beispiels der Verbindung; und Fig. 5: Schnitt entlang der Linie V-V von Fig.4.

Fig. 1 zeigt eine Verbindung 10, bestehend aus zwei räumlich voneinander entfernten Rohrendteilen 12,14 mit den Auskleidungen 16,18 innerhalb der Rohre, wobei die Endteile 12,14 bei 17,19 hervorstehen. Die Auskleidung 16,18 besteht beispielsweise aus mitteldichtem Polyethylen, und die Auskleidungen sind durch Verbindungseinrichtungen in Form einer Elektroschmelzkupplung 20 miteinander verbunden. Dies ist ein an jedem Ende offener Hohlkörper aus Polyethylen mit einem Heizelement, durch das er erhitzt wird und dadurch in sich selbst verschmilzt und mit dem Rohr, mit dem er verbunden ist. Die Rohrendteile 12,14 sind miteinander durch eine Ummantelung 22 verbunden, die aus zwei Flanschen 24,26 besteht, die jeweils mit den Rohrendteilen 12,14 verschweißt sind, sowie einem zylindrischen Schalungsmantel 28, der an die Flansche 24, 26 angeschweißt ist. Die Mantelwandung 28 weist Öffnungen 30,32 auf, durch die Zementbrei 34 wie beispielsweise Epoxy- oder normaler Zement, eingebracht werden kann.

Die Rohre haben beispielsweise eine Nennweite von 355mm {14 Zoll) Durchmesser und stellen eine Hochdruck-Stahlkonstruktion dar mit einer Rohrwandung von 9mm (Ve Zoll) Dicke. Die Auskleidung ist relativ dünn und vorzugsweise wenigstens 8mm stark, wenn es sich um ein 14-Zoll-Rohr handelt. Der Druck, der innerhalb der Auskleidung aufrechterhalten wird, liegt beispielsweise bei wenigstens 2,407MPa (350psi). Diese Rohrverbindung ist allerdings auch für wesentlich höhere Stücke geeignet.

Der Druck in der Auskleidung ist größer als der, den die Auskleidung allein aushalten könnte. Allerdings unterstützt der Zementbrei zwischen Auskleidung und Mantel die Auskleidung, und die Drucklast wird durch den Epoxyzement wirksam auf den Mantel übertragen.

Die einzelnen Ausgangs-Rohrlängen werden durch Stumpfschweißen auf der Baustelle zu einer langen Rohrlänge verbunden, die dann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung zu einer noch längeren Rohrlänge oder zu verschieden langen Rohrlängen verbunden werden. Die Endlängen der Rohre in solchen Anordnungen sind Rohre mit einem Hochdruckflansch, wie 24 oder 26, an einem Ende, wobei jeder dieser Flansche im Werk, während der Herstellung der Ausgangs-Rohrlänge angeschweißt worden ist.

Bei der Herstellung der Verbindung wurde darauf geachtet, daß die hervorstehenden Enden 17,19 der Auskleidung 16,18 vorzugsweise sorgfältig auf die entsprechende Länge abgeschnitten wurde, um die Verbindung leichter zu ermöglichen. Die Mantelwandung 28 wurde vor dem Verbinden der Rohre lose um die Rohrlängen 16,18 herum angeordnet. Um die Genauigkeit zu verbessern wurde, wie in Fig. 2a gezeigt, eine halbo oder vollständige Elektroschmelzpassung 60 vorzugsweise um jedes hervorstehende Ende 17,19 angepaßt und stumpf auf das Rohrende 12,14 gefügt. Die Heizelemente wurden unter Spannung gesetzt, so daß die Elektroschmelzpassungen an die Auskleidungen gebunden wurden. Dies fixiert die Auskleidung im Verhältnis zum Rohr 12,14. Sonst könnte die Auskleidung wieder ihre ursprüngliche Größe einnehmen entsprechend dem vorherigen Durchziehen durch Ziehöffnung und Rohr und somit das vorstehende Ende 17,19 in seiner Länge verkürzen Derartige Feststellpassungen wurden fixierend eingesetzt, bevor das Abschneiden der vorstehenden Enden 17,19 erfolgte. Di Elektroschmelzkupplung 20 wurde schließlich lose in Stellung gebracht.

Um die Rohru aneinanderzu drücken, wurden kräftige Hebewerkzeuge eingesetzt. Die Kanthölzer, auf denen die Rohre lagerten, ließen dies in diesem Zustand zu. Die Elektroschmelzkupplung 20 wurde unter Spannung gesetzt als die Rohre voll gegeneinander gedrückt waren, um die Kupplung an die vorstehenden Enden 17,19 zu binden.

Die Mantelwandung 28 wurde auf die Flansche 24,26 ausgerichtet und dort angeschweißt. Epoxyzement oder ein anderer Zement oder Zementbrei wurde durch eine der Öffnungen 30,32 eingebracht. Durch die andere Öffnung wurde Luft eingebracht. Um das Einbringen von Zement zu gewährleisten, können auch mehr als zwei Öffnungen vorgesehen sein. Die obengenannten Feststellpassungen helfen dabei, ein seitliches Versetzen der vorstehenden Enden 17,19 zu verringern. Dort, wo das vorstehende Ende 17,19 nicht groß genug für die Passung 20 ist, kann ein Einsatz aus rostfreiem Stahl in die Auskleidung geschlagen werden, um sie etwas auszudehnen und damit Kupplung 20 und Ende 17,19 genau aneinanderzupassen. Anstelle einer Elektroschmelzkupplung 20 zeigt Fig.3 eine Verbindung 50 in Form einer Verbindung, bei der Flansche 52 durch Bolzen 54 zusammengezogen werden. Die Verbindung 50 kann beispielsweise von der als PECAT bekannten Art sein (R. M. Fabrications Limited, 2 Paddock Road, West Pimbo, Skelmersdale Lanes. WN 8 PL). Die Flansche 52 greifen ferner mit den Flanschen 56,58 ineinander, deren Dichtungen 59 durch die Bolzen 54 zusammengedrückt werden. Weitere Alternativen für die Verbindung zwischen den Auskleidungen 16,18 (nicht gezeigt) bestehen darin, Flansche einzusetzen, die Stumpfschmelz-geschweißt sind oder durch Elektroschmelzkupplungen mit den Auskleidungen 16,18 verbunden sind; oder es werden Flansche verwendet, die mit der Elektroschmelzpassung eine Einheit bilden und somit selbst direkt mit den Auskleidungen 16,18 verbunden werden.

Die Flansche bei jeder der obengenannten Alternativen weisen jeweils Dichtungsmittel auf, und di6 beiden Dichtungen werden durch für die Flansche passende Bolzen aneinander gepreßt.

Wenn die Verbindung zwischen den vorstehenden Enden 17,19 unter Verwendung einer Verbindung 50 hergestellt wurde oder mittels einer der anderen beschriebenen Alternativen, wurde die Mantelwandung 28 in Position gebracht und durch Schweißen befestigt und - wie vorher - Epoxyzement oder anderer Zement eingebracht. Die durch das Vernetzen des Epoxyzementes entstehende Wärme darf nicht die Auskleidung beeinträchtigen. In der Ausführungsform von Fig. 1 ist ein relativ dünnes Epoxyteil möglich. In der Ausführungsform von Fig. 2 ist ein größeres Teil erforderlich, um die Flansche und Bolzen unterzubringen.

Ein Beispiel für ein Versuchsmodell der Verbindung ist in Fig 4 und 5 gezeigt. Das Versuchsmodell zeigt eine Verbindung 10 mit Endflanschen 100,102, die durch eine Schweißnaht 104 an das ringförmige Reduzierstück 106 gebunden sind. Die Reduzierstücke 106 sind durch eine weitere Schweißnaht 108 an einem Mantel 110 befestigt, der aus zwei langgestreckten Hälften 112,114 besteht. Die Hälften sind durch zwei Schweißnähte 116,118 in Längsrichtung miteinander verbunden. Jede geschweißte Verbindung 103 weist einen Stüvzstreifen 120 auf, der an das Reduzierstück 106 angeschweißt ist. Jede geschweißte Verbindung 116 oder 118 weist ein Stützband 122,124 auf, das an die Mantelhälfte 114,112 angeschweißt ist. An den Mantelhälften 112,114 sind Einlasse 126,128 vorgesehen.

Beim tatsächlichen Einsatz der Verbindung, wie sie in Fig.4 und 5 dargestellt ist, wo die beiden zu verbindenden Rohre glatte Enden hatten (d. h. keine Flansche), wurden die Reduzierstücke durch geschweißte Verbindungen an den Enden mit dem kleineren Durchmesser mit den Rohrenden verbunden. Mit anderen Worten, die Flansche 100,102 wurden nicht verwendet und die Verbindungen bei 104 erfolgten an den Rohrenden. Die Reduzierstücke wurden mit den Rohren verbunden, bevor der Arbeitsgang des Auskleidens begann. Die Enden der Auskleidung standen aus den Rohrenden hervor, wie es bei 130,132 gezeigt wurde. Es erfolgt eine Verbindung zwischen den Auskleidungsenden unter Verwendung einer Elektroschmelzkupplung 134 (wie oben erläutert).

Dann wurden die beiden Mantelhälften 112,114 positioniert, jede dicht auf der Oberseite eines Stützbandes an jedem Ende, Die Mantelhälften wurden in der Stellung an ihren Enden und entlang ihrer l.ängskanten geschweißt. Dann wurde Epoxyzementbrei 140 eingebracht, um den Raum zwischen der Auskleidung 130,132 und der Kupplung 134 auszufüllen. Falls es erforderlich ist, ein Ventil miteinzubeziehen, wird das Ventil mit Flanschen an seinen Enden angebracht, und der Flansch 100 wird z. B. dafür verwendet. Das Ventil ist normalerweise zum Beispiel innen mit einem korrosionsfesten Überzug überzogen, der an den Flanschseiten austritt und ebenfalls einen Flansch bildet.' Daher ist eine kurze Länge der Auskleidung mit dem Ventil über einem Flansch verbunden, der von der sich von der Außenseite des Flansches 100 erstreckenden Auskleidung

gebildet wird, die den Flansch des Überzugsmaterials dichtend damit verbindet. Die Verbindung wird dann zu einem anderen

Rohrende hergestellt unter Einsatz einer Elektroschmelzkupplung wie zuvor und durch Vervollständigung mit dem Mantel und

dem Zementbrei.

Bei den Fig.4 und δ ist darauf hinzuweisen, daß die Verbindung mit freien (geschlossenen) Endplatten 1 SO zu Versuchszwecken

ausgestaltet worden ist. Praktisch worden die Platten beim realen Einsatz der Rohrverbindung nicht.

Im praktischen Fall endet der Verbindungsmantel entweder in zwei Reduzierstücken 106, wie beschrieben, oder die Flansche 100,

102 werden für die beschriebenen Alternativen eingesetzt.

Claims (8)

1. Verbindung für Rohre, von denen jede eine Auskleidung aus einem Polyolefin aufweist, gekennzeichnet durch zwei räumlich voneinander getrennte Rohrendteile, aus denen die Auskleidungen hervorragen und durch Verbindungsmittel verbunden sind; eine die Rohrendteile miteinander verbindende Ummantelung und Zementbrei in dem Raum zwischen den Auskleidungen und der Ummantelung.

2. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel aus einer Elektroschmelzkupplung bestehen.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel Flansche sind, die durch Bolzen zusammendrückbare Abdichtungsmittel aufweisen.

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel aus einer PECAT-Kupplung bestehen.

5. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche mit den Auskleidungen durch Stumpfschmelzen oder direkt durch Elektroschmelzen verbunden sind.

6. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche mit den Auskleidungen durch Elektroschmelzkupplungen veibunden sind.

7. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rohrenden Reduzierstücke direkt angeschweißt sind.

8. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrende mit einem Rohr und das andere Rohrende mit einem Ventil verbunden ist.