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Isolierende Verbindung zum Korrosionsschutz geschweißter Rohrleitungen
aus Metall Die Erfindung betrifft ein isolierendes Einsatzstück zum Korrosionsschutz
geschweißter Rohrleitungen aus Metall.
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Bei Niederdruck- und Mitteldruckrohrleitungen werden isolierende Verbindungsstücke
benutzt, die aus einem Zwischenstück aus elektrisch nicht leitendem, mit den Metallrohren
durch mechanische Verbindungsstücke angeschlossenem Rohr gebildet sind. Ein anderer
Typ der isolierenden Verbindung ist ein isolierendes Flanschverbindungsstuck, bestehend
aus zwei Flanschen und einem Zwischenstück aus isolierendem Material, das gleichzeitig
als Dichtung wirkt.
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Schrauben in dieser Flanschverbindung werden von dem Metall der Flanschen
durch Einlagen und Unterlagen aus Isolationsmaterial isoliert. Es ist ferner eine
Verbinung (USA-Patent 3 387 864) bekannt, die durch eine zwischen die zwei Enden
der Stahlrohre passende und in das Rohrinnere hereinragende Ringeinlage hergestellt
wird. Die Verbindung ist in einer Manschette eingefaßt
und der Raum
zwischen den Rohren und der Manschette durch Kitt ausgefüllt. Eine andere gegen
Korrosion geschützte Isolationsverbindung besitzt zwischen den beiden Enden der
zu verbindenden Stahlrohre einen Zwischenring aus elektrisch nichtleitendem Material
und ist mit einem Aufsatzrohr versehen, wobei der Raum zwischen den beiden Rohrstücken
und dem Aufsatzstahlrohr mit einer isolierenden Masse ausgefüllt ist.
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Als Nachteile der ersten Lösung sind verhältnismäßig hohe Beschaffungskosten,
hoher Arbeitsaufwand, die Notwendigkeit die Rohre erst an der Baustelle zu verbinden
und eine verhaltnismäßig kleine Festigkeit bei axialer Belastung zu nennen. Der
zweite Typ weist demgegenüber den Nachteil auf, daß das Verbindungsstück oft Ursache
einer Undichtigkeit der Rohrleitung ist, die z. B. durch die Lockerung der Schrauben
bei Axialzug infolge Dehnung oder durch Brüchigwerden der isolierenden Unterlagen
unter den Schrauben und durch eine geringe Isolationsfähigkeit beim Transport nasser
Medien bewirkt wird. Die Verbindung nach dem USA-Patentp 387 864 verringert durch
die Ringeinlage die lichte Rohrweite, andererseits ist sie nicht genügend widerstandsfähig
gegen Axialzug, der durch Dehnung dadurch verursacht wird, daß der Kitt zwischen
der Manschette und den Stahlrohren nur an den glatte Metallwänden festklebt. Die
Störanfallig keit der letzterwähnten Lösung mit dem Zwischenring geht aus dem unterschiedlichen
thermischen Verhalten des Rohrleitungsmetalles und des elektrisch nichtleitenden
Materials hervor. Durch diese verschiedenartige thermische Dilatation und Kontraktion
kann es zur Festigkeitsherabsetzung der isolierenden Verbindung und zur Beschädigung
bei höheren Drücken in der Rohrleitung und dadurch zum Entweichen des transportierten
Mediums kommen.
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Als isolierende Verbindungen für geschweißte Hochdruckstahlrohrleitungen
werden bis zur Gegenwart z. Bc zwei Stahirohrstücke benutzt, die an beiden Enden
mit Stahiflanschen versehen sind, zwischen welche das Isolationsmaterial z, Bc Textgumoid
eingelegt wird, Das isolierende Material wird zwischen beiden Flanschen mit Schrauben
befestigt, wobei diese Schrauben vom Flanschenmetall durch eine weitere Einlage
aus isolierendem Material isoliert werden. Die Flanschen verbinden gleichzeitig
beide Rohrstücke.
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Ein anderer Typ der Isolationsverbindung ist zc B. die Klebeverbindung
von Rohren mit glatten Enden, Die Verbindung wird durch eine Schicht aus synthetischem
Harz, vorzugsweise aus Polyesterharz oder Epoxydteerharz hergestellt, die mit Glasfasern
gefüllte in eine Form gegossen und mit umwickelten Draht versteift wird, Ferner
ist eine Verbindung nach dem britischen Patent 846 357 bekannt, bei der die Rohrenden
durch zwei Manschetten hindurchgezogen werden, von denen die eine aus Kunststoff
hergestellt und die äußere durch eine MetallhUlse gebildet ist. Ein anderer Typ
der isolierenden Verbindung besteht darin, daß sie durch einen zu dem einen von
zwei Rohrstücken angeschweißten Mantel gebildet ist, wobei beide Rohrenden mit zwei
5 bis 30 mm voneinander entfernten Stahlringen versehen sind und an dem Außenumfang
beider Rohre wie auch am Innenumfang des Mantels Stahlvorsatze und weitere Stahlringe
befestigt sind und der Raum zwischen dem Mantel und beiden Rohrenden durch eine
Dichtungsmasse aus elektrisch nichtleitendem Material ausgefüllt ist, Ein Nachteil
der isolierenden Verbindung bestehend aus zwei RohrstUcken, die an beiden Enden
mit zwei Stahlflanschen versehen sind, zwischen die man isolierendes Material hereinlegt,
ist der Umstand,
daß bei der Ldngsdilatation oder -kontraktion der
Rohrleitung Undichtheiten entstehen, die das Entweichen des transportierten Mediums
zur Folge haben, Die Herstellung einer derartigen Verbindung ist sehr arbeitsintensiv
und erfordert außerordentliche Sorgfalt bei der Isolierung der Schraubenverbindungen
der stromleitenden Rohrleitungsteile. Kommt es zu Undichtheiten während des Betriebes,
ist es sehr schwierig, die Schrauben bei dieser Verbindung nachzuziehen, da das
isolierende Material oft zerquetscht wird und es ist notwendig, die gesamte Verbindung
neu aufzubauen.
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Ein weiterer Nachteil dieser Isolationsverbindung ist ihre ungenugende
elektrische Festigkeit, die durch die kleine Entfernung des Schraubenkörpers von
dem Flansch bewirkt wird, Die dünne Schicht der isolierenden Masse im Ring kann
eine elektrische Uberbruckung der Verbindung verursachen0 Der Hauptnachteil der
Verbindung aus Kunstharz mit Glasfasern, geordnet in eine drahtversteifte Formt
ist die geringe mechanische Festigkeit und die große Wahrscheinlichkeit einer leitenden
Uberbruckung der Verbindung durch die Drohtumwicklungg Die Verbindung nach dem britischen
Patent 846 357, bei der die Rohrenden in zwei Manschetten eingefaßt sind, hat keine
rauhen Beruhrungsfldchen und besitzt deswegen keine Widerstandsfähigkeit gegen Längsvorschub
beider Verbindungsteile. Der gemeinsame Nachteil dieser isolierenden Verbindungen
ist der Umstand, daß diese Verbindungen nicht vom Standpunkt des Korrosionsschutzes
und der mechanischen Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Druck gelöst wurden,
Verbindung, die vom Standpunkt der Forderungen des Korrosionsschutzes und der mechanischen
Festigkeit und Widerstandsfestigkeit gegen Druck gelöst worden sind, sind herstellungs
mäßig beträchtlich kostspieliger, da sie komplizierte Schmiedestücke
erfordern.
Der Mangel der Verbindung mit aufgeschweißten Mantel, der grundsätzlich ein nicht
geschlossenes Druckgefäß darstellt, ist ebenfalls die aus dem verschiedenen thermischen
Verhalten des Rohrleitungsmetalls und des elektrisch nichtleitenden Materials hervorgerufene
Störanfälligkeit. Durch diese unterschiedliche thermische Kontraktion und Dilatation
kann es zur Festigkeitssenkung der isolierenden Verbindung und zu ihrer Beschädigung
bei hohen Drücken in der Rohrleitung und dadurch zum Entweichen des transportierten
Mediums kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Nachteile
bei der Verbindung metallener Rohrleitungen, z. B. auch aus Ferrit und Austenit
durch eine neue isolierende Verbindungskonstruktion auszuschalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die isolierende
Verbindung aus zwei Rohrstücken von gleicher lichter Weite besteht, die aus den
zu verbindenden Enden in der Länge wenigstens einer Hülfte der Weite eine gleichmäßig
abgeschwclchte Wand z. B.
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durch Bearbeitung auf der Drehbank aufweisen, wobei abgeschwächte
Wandfldche dabei rauh sein muß. Dabei wird ein Stück an der Außenseite und das andere
Stück an der Innenseite rauh bearbeitet. Diese Enden werden ineinander geschoben,
wobei der entstandene Spalt von 0,1 bis 3 mm Dicke mit einer elektrisch nichtleitenden
Masse ausgefüllt wird.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindung im Vergleich mit anderen
bekannten Verbindungen besteht in einer höheren mechanischen Festigkeit
der
Verbindung, vor allem gegenüber dem inneren Druck des Mediums, der durch die Dehnung
und Kontraktion bei Temperaturänderungen entsteht. Ein weiterer Vorteil liegt in
der Kompensation der ungleichen Koeffizienten der thermischen Dehnung des metallenen
Materials und der elektrisch nichtleitenden isolierenden Masse im Verhältnis zur
Dicke des Metalls und des elektrisch nichtleitenden Materials.
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Die isolierende Verbindung gemäß der Erfindung kann durch einen Mantel
versteift werden, der aus einem Rohrstück von einer lichten Weite wenigstens um
0,5 mm größer als der Außendurchmesser beider Rohrstücke gebildet ist, wobei die
ganze Ringfläche rauh bearbeitet und mit einer Dichtungsmasse aus elektrisch nichtleitendem
Material ausgefüllt ist.
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Diese Durchführung weist den Vorteil auf, das sie eine höhere Festigkeit
der isolierenden Verbindung auf Druck und Zug sichert.
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Bei der isolierenden Verbindung kann der Mantel mit einem Ende an
jenes beider Rohrstücke aufgeschweißt werden, das die Rohrwand an der Außenseite
abgeschwächt aufweist. Diese Lösung hat eine höhere Dichtheit der gesamten Verbindung
zur Folge.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden ndher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 ein Schema einer isolierenden
Verbindung ohne umfassenden Mantel, Figur 2 eine Verbindung mit einem frei aufgesetzten
Mantel und Figur 3 eine Verbindung mit einem einseitig aufgeschweißten umfassenden
Mantel.
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Die isolierende Verbindung in Figur 1 besteht aus einem Rohr 1, das
auf dem zur Verbindung bestimmten Ende an der Außenseite eine Abschwdchung aufweist,
die durch Bearbeitung auf der Drehbank in einer Länge gleich der Rohrlichte hergestellt
wird, und aus einem Rohr 2, das an der zur Verbindung bestimmten Innenseite durch
Drehen in derselben Länge wie bei Rohr 1 abgeschwächt ist.
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Durch Ineinanderschieben beider Rohre entsteht ein Spalt 5 auf dem
ganzen Umfang der abgeschwächten Fläche, der durch Epoxydharz mit mineralen Füllmitteln
angefüllt wird, Alle durch die Abschwächung der Rohrwände 3 und 4 entstandenen Flächen
sind mit einem groben gewindeartigen Teil zur Vergrößerung der Berührungsflächen
und zur gründlichen Haftung des Harzes versehen. Zwischen den Rohren 1 und 2 und
den abgeschwächten Teilen 3 und 4 befinden sich Spalten 6 und 7 und sind mit Epoxydharz
mit mineralen Fullmitteln ausgefüllt, Die isolierende Verbindung, wie in Figur 2
dargestellt, ist besonders zur Verbindung von Rohrleitungen größerer Lichte, wie
z. B. einer lichten Weite von 500 mm geeignet, Sie besteht aus denselben Elementen
wie die Verbindung nach Figur 1, jedoch mit dem Unterschied, daß sie durch einen
umfassenden Mantel 8 ergänzt ist, der aus einem Rohrstück von etwa um 2 mm größerer
lichter Weite als der Außendurchmesser der Rohre 1 und 2 und der Lunge nach um die
Hälfte größer als die lichte Weite der Rohre 1 und 2 besteht. Die Innenfläche des
umfassenden Mantels 8 ist mit Gewinde versehen, Mit Gewinde ist auch der abgeschwächte
Teil 4 des Rohres 2 und ein Teil der Rohre 1 und 2 in der durch den Mantel 8 überdeckten
Lunge versehen. Der Spalt 9, entstanden zwischen dem umfassenden Mantel 8 und den
Rohren 1 und 2 und dem abgeschwuchten Teil 4 des Rohres 2, ist ebenfalls mit Epoxydharz
ausgefullt.
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Die isolierende Verbindung, wie in Figur 3 dargestellt, ist hauptsöchlich
zur Verbindung von Rohrleitungen mit sehr großen lichten Weiten z. B. für Rohrleitungen
einer von 700 mm Innendurchmesser und für sehr hohe Drucke, wie z. Bo 64 at bestimmt.
Sie besteht aus denselben Elementen wie jene der Figur 2 mit dem Unterschied, daß
der umfassende Mantel 8 an der Stelle 10 am Rohr 1 etwa in einer Entfernung von
50 mm von der Spalte 6 angeschweißt ist und das Rohr 2 von der Spalte 7 an etwa
auch um 5 mm überdeckt,