DE2358848A1

DE2358848A1 - Ueberwachungseinrichtung fuer einen rohrleitungskompensator

Info

Publication number: DE2358848A1
Application number: DE19732358848
Authority: DE
Inventors: Marco Dreyer
Original assignee: Boa AG
Current assignee: Boa AG
Priority date: 1972-11-29
Filing date: 1973-11-26
Publication date: 1974-05-30
Also published as: IT1002038B; NL7316212A; FR2208088B3; CH539811A; BE808004A; FR2208088A1

Description

800C München 22 Widenmayerstraße 38

Telefon (0811) 225300 Telegramm« patemu» münchen »-» ■ JL ix l"^> I r^ I ■«__—.__'._ Postscheck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegarig BankHeweHei&coMoncheneaa»

BOA AG Luzern, ■ . . Luzern (Schweiz) P 078 01

Ueberwachungseinrichtung für einen Rohrleitungskompensator .

Die Erfindung betrifft eine Ueberwachungseinrichtung für einen zwei- oder raehrwandigen Rohrleitungskompensator mit einer inneren und einer äusseren gewellten Rohrschicht sowie einem Druckgeber zum Erfassen einer Druckerhöhung im Zwischenraum zwischen der inneren und der äusseren Rohrschicht. Rohrleitungskompensator en dienen zur Aufnahme von Längendehnungen in Rohr- ■ leitungen aufgrund von Temperaturdifferenzen, aber auch zur Aufnahme von Schwingungen. Als'bewegliche Elemente in einer festen, dickwandigen Rohrleitung bilden die Komperisatoren druck- wie funktionsmässig stets schwächere Elemente als die Rohrleitungen selbst. Gerade bei.im Boden oder Kanälen verlegten oder sonst unbewachten Rohrleitungen, welche höheren Drücken und Temperaturen$ starken Schwingungen oder anderen mechanischen Einflüssen ausgesetzt sind, besteht das Verlangen, solche Kompensatoren in

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ihrer Betriebssicherheit und Funktionsfähigkeit zu überwachen. Dieses Verlangen ist umso grosser, als die Betriebsverhältnisse sehr hart sind oder die Bedeutung der Betriebssicherheit sehr gross ist, wie bei Heizungen von Gebäuden oder industriellen Anlagen es den Normalfall darstellt.

Besonders wichtig ist eine genaue und kontinuierliche Ueberwachung von Kompensatoren in Anlagen, durch deren Rohrleitungen gefährliche Medien geführt werden. Dies ist in chemischen Fabriken bei der Förderung von konzentrierten Säuren, giftigen Substanzen öfters der Fall. Unerlässlich ist eine solche Ueberwachung auch in Kernkraftwerken, in denen Kompensatoren mit zwei- oder mehrfachwandigen Federrohren beispielsweise als Durchdringungselemente zwischen der eigentlichen Reaktorwand und dem Sicherheitsmantel verwendet v/erden. Eine Dauerkontrolle der absoluten Dichtheit sowohl der inneren als auch der äusseren Lage des !Compensators ist deshalb besonders wichtig, weil im Falle eines Versagens des Koinpensators radioaktive Medien ausströmen können.

Bis heute sind keine zuverlässigen Ueberwachuri»-seinrichtungen für Rohrleitungskompensatoren bekannt. Ausfelle wurden jeweils erst durch das Austreten des Förderoediums erkannt. Dabei war in der Regel ein Schaden schon eingetreten, oder es musste mindestens der Betrieb einer solchen Leitung sofort unterbrochen werden.

Es ist ein aus zwei Rohrschichten bestehendes Wellrohr bekannt (französische'Patentschrift Nr. 1 259 843), bei welchem der Zwischenraum zwischen den beiden Rohrschichten mit einem Druckgeber, verbunden ist. Beim ftruch der inneren ftohrschicht dringt das in der Rohrleitung geförderte Medium in den Zwischenraum ein und erzeugt ein Drucksignal des Druckgebers. Die innere Rohrschicht könnte daraufhin durch eine neue ersetzt werden, bevor die äussere Rohrschicht undicht wird und das Fördermedium ausserhalb der Rohrleitung gelangen kann, sofern nicht eine Un-

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dichtheit beider Rohrschichten gleichzeitig erfolgt.

In Anlehnung an diese bekannte Ausführung wird in der USA-Patentschrift Nr. 3 655 224 ein ähnliches Produkt bekannt gemacht, in dem ein Kompensator beschrieben wird,_vder"zwischen den beiden Rohrschichten ein netzartiges Gebilde enthält, welches die Durchleitung eines.Mediums zur Leckageanzeige erleichtern soll.

Nun ist es aber in der Praxis sehr WOh₁I möglich und durch Versuche auch bestätigt, dass die äussere Wellrohrschicht infolge Ermüdung zuerst bricht. In diesem Falle ist eine Ueberwachung der inneren Rohrschicht ,nicht mehr möglich, da bei deren Bruch das Fördermedium durch die schon vorher gebrochene äussere Rohrschicht aus der Rohrleitung ausströmen kann, ohne dass der Druckgeber früh genug die Leckage anzeigt.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird bei einem anderen bekannten Vorschlag (DAS 1 285 816) die Tatsache ausgenützt, dass bei überwiegender Dehnungsbeanspruchung eine dickere Rohrschicht eher bricht als eine dünnere und bei überwiegender Druckbeanspruchung eine dünnere Rohrschicht eher bricht als eine dickere. Dabei ist das aus zwei Rohrschichten gebildete Wellrohr so gestaltet, dass immer zuerst die innere Schicht reisst, und somit der Druckgeber stets seine Funktion erfüllen kann. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass die innere Rohrschicht mit Absicht so-dimensioniertist, dass sie frühzeitig bricht. Die Lebensdauer der bekannten Konstruktion ist deshalb nicht zufriedenstellend.

Schliesslich sind Kompen&atoren-vorgeschlagen worden, bei denen die äussere gewellte Rohrschicht einen erheblichen Abstand zur .inneren Schicht hat." Die äussere Rohrschicht weist also einen grösseren Durchmesser als die innere Rohrschicht auf, v/o durch die Konstruktion bei Dehnbeanspruchung eine lan-: gere Lebensdauer haben soll. Nachteilig sind hierbei jedoch

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unter anderem der sehr grosseAussendurchmesser, die hohe Druckbelastung der inneren Rohrschicht und der grosse Fabrikationsaufwand .

Die bekannten Ueberwachungseinrichtungen arbeiten nicht absolut zuverlässig und nur unter ganz bestimmten Bedingungen und sind nur bei im allgemeinen nicht gebräuchlichen Wellrohrkonstruktionen anwendbar. Für zwei- oder mehrwandige Kompensatoren wie sie heute eingesetzt werden, gewährleisten die bekannten Einrichtungen keine zuverlässige und zweckmässige Ueberwachung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung für einen Hohrleitungskornpensator der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine absolut sichere Ueberwachung des Rohrleitungskompensators hinsichtlich der Dichtheit sowohl der äusseren als auch der inneren Rohrschicht gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gernäss der Erfindung vorgesehen, dass der Zwischenraum zwischen innerer und äusserer Rohrschicht auf einem geringeren Druck als die Medien innerhalb der inneren Rohrschicht und ausserhalb der äusseren Rohrschicht gehalten ist*

Die Ueberwachungseinrichtung nach der Erfindung gewährleistet unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Einrichtungen eine absolut sichere Ueberwachung der inneren sowie der äusseren gewellten Rohrschicht eines Rohrleitungskompensators. Beim Bruch der inneren oder der äusseren Rohrschicht wird das Vakuum sofort aufgefüllt, wobei der Druckgeber entsprechend reagiert.

Mit der Ueberwachungseinrichtung nach der Erfindung lässt sich die allerkleinste Undichtheit feststellen, da die Überwachungseinrichtung sich ausserordentlich fein regulieren lässt. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Fluss des Fördermediums so

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frühzeitig zu unterbrechen, dass keine Undichtheit nach aussen entsteht; Die Betriebssicherheit der Leitung wird dadurch optimal gewährleistet. . , " ■ " - ..^: ."

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist, das.s auch bei einem Röhrleitungskompensator mit mehr als zwei gewellten Rohrschichten gleichzeitig sowohl die innerste wie die äusserste Rohrschicht -auf ihre Dichtheit überwacht werden kann. Dies ist bei den bisher bekannten Verfahren nicht möglicht gewesen. Die Bedeutung dieses Vorteils ist in allen Anwendungsfällen besonders gross, in denen der Kompensator beidseitig, also innen und aussen, unter Druck'steht, wie dies z.B. bei Wärmeaustauschern der Fall ist.

. Fig. 1 zeigt einen Rohrleitungskompensator mit einer Ue-berwachungseinrichtung gemäss der Erfindung im Längsschnitt,.

Fig. 2.zeigt den Rohrleitungskompensator im Querschnitt und Fig. 3 stellt ein Detail bei A in Fig. 2 dar.

Der Kompensator besteht aus dem Wellrohr.1,.welches an den Stellen 2 und 3 mit den Rohrstutzen.4 und_v5.zum Anschluss der zugehörigen Rohrleitungsenden dicht verschweisst ist,

Das Wellrohr ist gemäss Fig. 2 zwei- oder mehrwandig- aufgebaut.'· Ss umfasst stets eine -innere-gewellte Rohrsehicht 6 und eine äussere gewellte. Rohrsehicht 7. Bei höherem Druck in der Rohrleitung werden oft mehrere Schichten-notwendig, da die. Schichten zur. Erhaltung einer grossen Flexibilität, ,geringe Wandstärken, beispielsweise-.nur 0,3 mm haben. Diese zusätzlichen Schichten 8 befinden-sich-zwischen- der äusseren und der inneren ■ Rohrsehicht 6 und 7. Die zusätzlichen Schichten 8 können als Spirale.Oder^: als in sich geschlossene Rohre ausgebildet sein. Fig. 3 zeigt als-Beispiel ein Mehrlagenrohr mit einer inneren und einer äusseren geschlojsseneii Rohr schicht und einer Spirale. als Kohrlafenzwischenschicht rait Anfang .9 und Ende 1,0. .Ein.-gas-.. förn;i.ces"a.der flüssiges Medium kann somit zur Innenseite der

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äusseren Schicht 7 dann vordringen, wenn "die Innenschicht undicht wird. Ebenso kann auf der Aussenseite des Wellrohres befindliches Medium zur Aussenfläche der innern Schicht 6 vordringen, wenn die äussere Schicht 7 eine Undichtheit aufweist. Sind die Zwischenschichten von geschlossenen Rohren mit Kreisquerschnitt gebildet, so können Bohrungen vorgesehen sein, über welche in allen Rohren im Zwischenraum gleicher Druck hergestellt ist.

Die äussere Schicht wird nun an der Stelle 12 dicht mit einem Rohr 13 verbunden, welches in einen Behälter 14 mündet. Am Behälter ist ein an sich bekannter Membranfederbalg 15 befestigt und mit seinem offenen Ende 15^r mit den Rand einer Oeffnung in einer Wand 14' des Behälters 14 verbunden. Der kembranfederbalg ist daher von aussen durch den Umgebungsdruck und von innen durch den Druck im Zwischenraum zwischen den Rohrschichten 6 und 7 beaufschlagt. Der i-iembranf ederbalg 15 trägt an seinem Boden einen Stift 16.

Der Behälter 14, die Rohre 13, 21 und der Membranfederbald 15 bilden einen Druckgeber. Der Druckgeber ist mit dem Zwischenraum 11 des Wellrohres dicht verbunden und steht zusammen mit diesem unter einem Vakuum, welches durch Absaugen der im Druckgeber und Zwischenraum vorhandenen Luft über das Rohrstück 21, 21' mittels einer Vakuumpumpe bei geöffnetem Ventil 22 erzeugt wird. Nach Erreichen des notwendigen Unterdruckes von beispielsweise 100 mm Quecksilbersäule wird das Ventil 22 geschlossen. Bricht nun die innere 6 oder die äussere gewellte Rohrschicht 7, so wird das Vakuum durch das in den Zwischenraum 11 eintretende Medium aufgefüllt, wodurch der I-iembranf ederbalg

15 sich in seiner Achsrichtung verlängert und über den bolzen

16 den Schalter 17 betätigt. Ueber die Leitungen 18 kann das so erzeugte elektrische Signal an einem für die Ueberwachung der Leitung geeigneten Ort geleitet werden.

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Bei V/ellrohrkonstrukt ionen mit mehr als zwei Wandungen,-,
bei welchen die Zwischenschichten aus in sich geschlossenen Rohren bestehen, können diese angebohrt oder-perforiert-werden, um ein Vakuum im Innenraum zwischen innerster und äusserster Rohrschicht zu erzeugen. Auch in diesen Fällen zeigt der Druckgeber die geringfügigste Veränderung des Vakuum und damit jede Undichtheit an. .

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Claims

Pat entansprüche

. Ueberwachungseinrichtung für einen zwei- oder mehrwandigen Rohrleitungskompensator mit einer inneren und einer äusseren gewellten Rohrschicht-sowie einem Druckgeber zum Erfassen einer Druckerhöhung im Zwischenraum.zwischen der inneren und der äusseren Rohrschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (20) zwischen innerer und äusserer Rohrschicht (6 und 7) auf einem geringeren Druck als die Medien innerhalb der inneren Rohrschicht (6) und ausserhalb der äusseren Rohrschicht (7) gehalten ist. -
2. Ueberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal des Druckgebers (13-16) elektrisch angezeigt wird.
3. Ueberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal des Druckgebers optisch oder pneumatisch angezeigt wird.
4. Ueberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgeber (2 3-16) einenI-enibranfederbalg (16) umfasst, der auf seiner einen Seite dem Druck im Zwischenraum und auf seiner anderen Seite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist und einen Stift (16) trägt, mittels dem er bei Längenänderung aufgrund einer Druckänderung im Zwischenraum einen Schalter (16) betätigen kann.
5. Ueberv.'achungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hembranfederbalg (15) mit seinem offenen Ende (15') mit dem Rand einer Oeffnung in der Vvand (14') eines Behälters (14) verbunden ist, der mit dem Zwischenraum (20) in Verbindung steht.

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