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Die
Erfindung betrifft ein Förderrohr
für den Feststofftransport.
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Die
Förderung
von Feststoffen, beispielsweise von Baustoffen, Beton, Kies oder
Sand, erfolgt pneumatisch oder hydraulisch in Rohrsträngen, welche
aus mehreren miteinander verbundenen Förderrohren zusammengesetzt
sind. Um die Förderrohre zu
einem Rohrstrang zusammensetzen zu können, wobei auch ein Austausch
einzelner Förderrohre
aus dem ansonsten geschlossen bleibenden Rohrstrang durchführbar sein
soll, sind die Rohrkörper
der Förderrohre
an jedem Ende mit Kupplungsbunden ausgerüstet.
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Ein
Förderrohr,
wie es beispielsweise in der
DE 33 24 658 C2 beschrieben ist, kann einlagig
oder doppellagig ausgeführt
sein. Doppellagige Förderrohre
weisen einen Rohrkörper
auf, der aus einem Innenrohr und einem Außenrohr besteht. Das Innenrohr
ist gehärtet,
um dem zu transportierenden Feststoff einen möglichst langen Verschleißwiderstand entgegenzusetzen.
Das Innenrohr wird von einem Außenrohr
ummantelt, das schlagfest und verschweißbar ist.
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Die
bekannten Förderrohre
haben sich beim Fördern
von Feststoffen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen bewährt.
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Weit
verbreitet ist der Einsatz der Förderrohre
in Autobetonpumpen beim Bau von Gebäuden, Brücken oder auch Staudämmen. Hier
wird Beton mit Korngrößen von
bis zu 63 mm und einem Druck von bis zu 85 bar gepumpt, wobei die
Reichweite der Betonverteilermasten zur Zeit über 62 m beträgt.
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Naturgemäß unterliegen
die Förderrohre
im Betrieb Verschleißerscheinungen.
Insbesondere einlaufseitig des Rohrkörpers eines Förderrohrs
ist ein erhöhter
Verschleiß festzustellen. Üblicherweise
kontrolliert man die Förderrohre
im Rahmen von Wartungsarbeiten mittels Ultraschall oder bei doppellagigen
Förderrohren
mit Wanddickentastern. Dennoch kommt es in der Praxis, wenn kritische
Verschleißzustände der
Förderrohre
nicht rechtzeitig erkannt worden sind, unter den hohen Betriebsdrücken immer wieder
zu Rohrplatzern. Diese bedeuten stets ein nicht unerhebliches Risiko
für Mensch
und Umwelt und führen
zu außerplanmäßigen Betriebsstillständen.
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Umgekehrt
ist festzustellen, dass häufig
Förderrohre
gerade aus Angst vor möglichen
Rohrplatzern viel zu früh
ausgewechselt werden. Demzufolge wird die mögliche Standzeit der Förderrohre
nicht voll ausgenutzt, was wirtschaftlich unvorteilhaft ist.
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Der
Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe
zugrunde, ein Förderrohr
zu schaffen, an dem rechtzeitig ein kritischer Verschleiß der Wanddicke
erkannt werden kann, bevor der Rohrkörper platzt.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Förderrohr
gemäß den Merkmalen
von Patentanspruch 1.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Förderrohr mit einem Frühwarnsystem
auszurüsten,
um aufkommende Gefahren in Form von Verschleißerscheinungen, die zu Durchbrüchen der Wandung
des Rohrkörpers
führen
können,
als solche zu erkennen und die Nutzer der Förderrohre bzw. des in Betrieb
befindlichen Rohrstrangs über
diesen kritischen Betriebszustand zu informieren. Es soll ermöglichen,
durch eine rechtzeitige Reaktion und den Austausch des betroffenen
Förderrohrs
die Gefahr abzuwenden.
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Hierzu
sieht die Erfindung vor, an der Außenseite des Rohrkörpers Indikatoren
anzuordnen, welche das Erreichen eines kritischen Verschleißzustandes
an der Innenseite des Rohrkörpers
anzeigen. Die Indikatoren sind dauerhaft und fest am Rohrkörper vorgesehen.
Sie fungieren als Signalgeber, um anzuzeigen, ob sich das Förderrohr
an einer Stelle, die man nicht direkt sehen kann, einem kritischen
Verschleißzustand
nähert.
Das betroffene Förderrohr kann
dann ausgetauscht werden, bevor es zu einem Rohrplatzer kommt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des grundsätzlichen
Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis
8.
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Vorzugsweise
sind die Indikatoren im Hauptverschleißbereich eines Rohrkörpers vorgesehen. Der
Hauptverschleißbereich
eines Förderrohrs
ist in Abhängigkeit
von dessen geometrischen Daten und Einsatzzweck bekannt und befindet
sich regelmäßig einlaufseitig
des Förderrohrs
etwa im ersten Drittel seiner Länge.
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Bei
einer für
die Praxis besonders vorteilhaften Ausgestaltung des grundsätzlichen
Erfindungsgedankens ist vorgesehen, die Indikatoren als Sackbohrungen
auszubilden, welche am Außenumfang des
Rohrkörpers
auf einem Teilkreis versetzt angeordnet sind.
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Kommt
es im Laufe des betrieblichen Einsatzes eines Förderrohrs zu Verschleißerscheinungen, wird
die Wanddicke des Rohrkörpers
von innen her abgetragen. Der Verschleiß setzt sich fort, bis die Wanddicke
so weit abgetragen ist, dass eine der Sackbohrungen von der Innenseite
des Rohrkörpers her
geöffnet
wird, so dass ein Durchgang entsteht. An dieser Stelle tritt dann
Fördermedium
aus. Der Austritt von Fördermedium
erfolgt jedoch im Gegensatz zu einem Rohrplatzer kontrolliert und
kann vom Betreiber erkannt werden, bevor es zu einem Rohrplatzer
und dem vollkommenen Ausfall des Förderrohrs und damit des gesamten
Rohrstrangs kommt.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn die Sackbohrungen am Außenumfang des Rohrkörpers in eine
Aufnahmekammer einer Abdeckung münden. Hierdurch wird
verhindert, dass Fördermedium über die
Sackbohrung als Strahl heraustritt. Da die Sackbohrungen vorzugsweise
kranzartig am Außenumfang
des Rohrkörpers
versetzt angeordnet sind, ist die Abdeckung zweckmäßigerweise
ringartig gestaltet. Weiterhin weist die Abdeckung zumindest eine Austrittsöffnung auf, über die
das Fördermedium, welches
in die Aufnahmekammer gelangt ist, austreten kann, so dass die Leckage
erkannt wird. Auf diese Weise wird dem Betreiber signalisiert, dass
ein Austausch des Förderrohrs
notwendig ist. Die Austrittsöffnung
in der Abdeckung kann dann verschlossen und der Betrieb geordnet
beendet werden. Im Anschluss daran wird das als schadhaft erkannte Förderrohr
ausgetauscht.
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Bei
einem einlagigen Rohrkörper
sollte die Tiefe der Sackbohrungen mindestens 30 % der Wanddicke
des Rohrkörpers
entsprechen. Als für
die Praxis besonders sinnvoll erscheint eine Tiefe der Sackbohrungen,
welche 50 %, also der halben Wanddicke des Rohrkörpers entspricht.
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Bei
doppellagigen Förderrohren,
deren Rohrkörper
aus einem Innenrohr und einem Außenrohr besteht, ist vorgesehen,
dass die Tiefe der Sackbohrungen mindestens 50 %, vorzugsweise 75
%, der Wanddicke des Außenrohrs
entspricht.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Rohrende eines einlagigen Förderrohrs
in einem Längsschnitt;
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2 einen
vertikalen Querschnitt durch den Rohrkörper der 1 entlang
der Linie A-A in Bildebene um 45° gedreht;
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3 in
vergrößertem Maßstab den
Ausschnitt X der 2;
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4 ein
Rohrende eines doppellagigen Förderrohrs
in einem Längsschnitt;
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5 einen
vertikalen Querschnitt durch den Rohrkörper der 4 entlang
der Linie B-B in Bildebene um 45° gedreht
und
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6 in
vergrößertem Maßstab den
Ausschnitt Y der 5.
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Einander
entsprechende Bauteile tragen in den 1 bis 6 die
gleichen Bezugszeichen.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine einlagige Ausführungsform
eines Förderrohrs 1,
wohingegen die 4 bis 6 eine doppellagige
Ausführungsform
eines Förderrohrs 2 wiedergeben.
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Das
Förderrohr 1 weist
einen einlagigen Rohrkörper 3 aus
einem hoch verschleißfesten
gehärteten
Stahlwerkstoff auf. Das Förderrohr 2 dagegen
ist doppellagig ausgeführt
mit einem Rohrkörper 4,
der aus einem hoch verschleißfesten
gehärteten Innenrohr 5 und
einem druckfesten Außenrohr 6 besteht.
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An
jedem Ende 7 des Rohrkörpers 3 bzw. 4 ist
ein Kupplungsbund 8 durch eine Verschweißung oder
eine Verklebung an der Außenseite 9 eines Rohrkörpers 3 bzw. 4 unter
Eingliederung eines Verschleißrings 10 festgelegt.
Der Verschleißring 10 ist hierbei
vor die Stirnseite der Rohrkörper 3 bzw. 4 gesetzt.
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An
der Außenseite 9 des
Rohrkörpers 3 bzw. 4 sind
Indikatoren 11 zur Anzeige eines kritischen Verschleißzustandes
vorgesehen. Die Indikatoren 11 sind auf der Außenseite 9 der
Rohrkörper 3, 4 im Hauptverschleißbereich
HB angeordnet. Der Hauptverschleißbereich HB ist die Zone, in
welcher der Rohrkörper 3, 4 unter
betrieblicher Belastung innenseitig dem größten Verschleiß unterliegt
bzw. der größte Verschleiß zu erwarten
ist. Die Indikatoren 11 sind in Form von Sackbohrungen 12 ausgebildet. Diese
fungieren als Signalgeber, wenn sich der Verschleiß an der
Innenseite 13 des Rohrkörpers 3, 4 einem
kritischen Zustand nähert
und das Förderrohr 1, 2 ausgetauscht
werden sollte.
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Insbesondere
anhand der 2 bzw. 4 erkennt
man, dass die Sackbohrungen 12 am Außenumfang des Rohrkörpers 3, 4 auf
einem Teilkreis versetzt angeordnet sind. In den hier dargestellten
Ausführungsbeispielen
sind auf dem Teilkreis insgesamt 24 Sackbohrungen 12 mit
einem Winkelabstand von 15° vorgesehen.
Hierdurch ist sichergestellt, dass auftretender Verschleiß an der
Innenseite 13 der Rohrkörper 3, 4 zuverlässig detektiert
werden kann.
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Beim
Betrieb der Förderrohre 1, 2 kommt
es insbesondere im Hauptverschleißbereich HB zu Verschleiß an der
Innenseite 13 des Rohrkörpers 3, 4. Hierdurch
wird die Wandstärke
s1, s2 der Rohrkörper 3 bzw. 4 nach
und nach geschwächt.
Ist die Wandstärke
s1, s2 partiell
so weit abgetragen, dass eine der Sackbohrungen 12 von
der Innenseite 13 der Rohrkörper 3, 4 her
geöffnet
wird, entsteht eine Durchgangsöffnung, über die
Fördermedium
austreten kann. Der Austritt des Fördermediums signalisiert, dass
ein kritischer, jedoch noch nicht betriebsgefährdender Betriebszustand des
Förderrohrs 1, 2 erreicht ist
und das Förderrohr 1, 2 ausgetauscht
werden muss. Das Förderrohr 1, 2 kann
demzufolge ausgetauscht werden, bevor es zu einem unkontrollierten Rohrplatzer
kommt.
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Die
Sackbohrungen 12 sind durch eine am Außenumfang der Rohrkörper 3, 4 festgelegte
ringartig gestaltete Abdeckung 14 abgedeckt und münden in
eine Aufnahmekammer 15 der Abdeckung 14. Das über eine
geöffnete
Sackbohrung 12 austretende Fördermedium gelangt folglich
zunächst
in die Aufnahmekammer 15 und von dort über Austrittsöffnungen 16 nach
außen.
Man erkennt, dass die Austrittsöffnungen 16 in
der Abdeckung 14 parallel zur Mittellängsachse ML des Rohrkörpers 3, 4 ausgerichtet sind.
Das austretende Fördermedium
wird in der Aufnahmekammer 15 gegenüber dem hohen Betriebsdruck
entspannt und fließt über die
Austrittsöffnungen 16 kontrolliert
aus. Der Austritt von Fördermedium
an den Austrittsöffnungen 16 signalisiert
dem Betreiber, dass ein Austausch des Förderrohrs 1, 2 notwendig
wird. Die Austrittsöffnungen 16 können gegebenenfalls
mittels hier nicht dargestellter Stopfen verschlossen werden, um
laufende Arbeiten zu beenden. Im Anschluss daran kann das schadhafte
Förderrohr
ausgetauscht werden.
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Die
Tiefe t1, t2 der
Sackbohrungen 12 ist in Abstimmung auf die Wandstärke s1, s2 der Rohrkörper 3, 4 so
ausgelegt, dass die Sackbohrungen 12 von der Innenseite 13 geöffnet werden
und ein Durchgang entsteht, bevor die Wandstärke s1,
s2 im Bereich des Verschleißes bis
zu einem kritischen Zustand abgetragen ist, in dem akut ein Rohrplatzer droht.
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Bei
dem einlagigen Förderrohr 1 entspricht die
Tiefe t1 der Sackbohrungen 12 50
% der Wandstärke
s1 des Rohrkörpers 3 (siehe hierzu
insbesondere 3). Bei dem doppellagigen Förderrohr 2 entspricht
die Tiefe t2 der Sackbohrungen 12,
wie anhand der 6 zu erkennen, 75 % der Wandstärke s3 des Außenrohrs 6.
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- 1
- Förderrohr
- 2
- Förderrohr
- 3
- Rohrkörper
- 4
- Rohrkörper
- 5
- Innenrohr
- 6
- Außenrohr
- 7
- Ende
v. 3 bzw. 4
- 8
- Kupplungsbund
- 9
- Außenseite
v. 3, 4
- 10
- Verschleißring
- 11
- Indikator
- 12
- Sackbohrung
- 13
- Innenseite
v. 3 bzw. 4
- 14
- Abdeckung
- 15
- Aufnahmekammer
- 16
- Austrittsöffnung
- HB
- Hauptverschleißbereich
- ML
- Mittellängsachse
v. 3, 4
- s1
- Wanddicke
v. 3
- s2
- Wanddicke
v. 4
- s3
- Wanddicke
v. 6