DE2657398B2

DE2657398B2 - Rohrverbindung für zwei Rohrstücke

Info

Publication number: DE2657398B2
Application number: DE2657398A
Authority: DE
Inventors: Pamela Mary East Preston Sussex Davies (Grossbritannien)
Original assignee: LE CARBONE (GREAT-BRITAIN) Ltd PORTSLADE EAST SUSSEX (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: LE CARBONE (GREAT-BRITAIN) Ltd PORTSLADE EAST SUSSEX (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1978-11-16
Also published as: LU76394A1; FR2335780A1; DE2657398A1; US4127287A; FR2335780B1; BE849372A; DE2657398C3; NL7614041A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für zwei Rohrstücke, von denen jedes ein äußeres Metallrohr h> und eine innere Auskleidung aus Gummi oder Kunststoff umfaßt, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Derartige Rohrverbindungen sind allgemein bekannt und werden vor allem in der chemischen Industrie in großem Umfang genutzt

Unter dem Begriff »Rohrstück« werden nachfolgend nicht nur gerade Rohre sondern auch L-, T- und Y-Stücke sowie Kreuzungsstücke, Ventile, Schieber und dergleichen verstanden.

Zur Vereinigung von zwei ausgekleideten Rohren wird gewöhnlich jedes Rohrstück mit einem Metallflansch versehen und die Auskleidung jedes Rohrstükkes so angeordnet, daß sie über den Flansch vorsteht Der vorstehende Teil der Auskleidung, also der Überstand, wird verformt, so daß er parallel mit den Flanschflächen wird und die beiden Flansche werden dann zusammengezogen, beispielsweise mittels Schraubenbolzen, so daß die aufgeweiteten Überstände der Auskleidungen eine Dichtung zwischen den zwei Rohrstücken bilden. Unter normalen Umständen stellt diese Anordnung sicher, daß das Medium in den Rohrleitungen nur mit der Auskleidung in Berührung kommt Im Falle eines Brandes jedoch oder einer anderen Art von äußerer Hitze sind die aufgeweiteten Überstände der Auskleidungen einer erhöhten Temperatur ausgesetzt und da Gummi und Kunststoffe wie z. B. Kunstharze gewöhnlich einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als das Metall der äußeren Rohre, können die Auskleidungen schmelzen oder sich in anderer Weise zersetzen, so daß die Abdichtung zwischen den Rohrstücken unterbrochen ist. Wenn das Medium in den Rohrleitungen unter Druck steht und brennbar ist, wird es dann durch die Verbindungsstelle herausgedrückt und dem Feuer neue Nahrung geben. Wenn statt dessen oder zusätzlich das Medium in der Rohrleitung korrosiv oder toxisch ist, entsteht eine weitere Gefahr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der angegebenen Gattung dahingehend weiterzubilden, daß mit geringem zusätzlichen Aufwand die Gefahr des Austretens großer Flüssigkeitsmengen zwischen den zwei Rohrstücken bei Überhitzung der Rohrverbindung stark gemindert ist, solange nicht die Gefahr des Platzens der Rohrstücke oder der Verbindungsstelle als solcher zu befürchten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Eine weitere Lösung ist im Kennzeichen des Anspruchs 6 angegeben.

Beide Lösungen haben den Vorteil, auf einfache und billige Weise sicher zu stellen, daß bei einem Schaden an der Dichtung zwischen den aufgeweiteten Überständen der Auskleidungen die austretende Leckflüssigkeitsmenge sehr gering bleibt, solange die Rohrverbindung als solche der Hitze und dem etwaigen Innendruck standhält. Beide Lösungen können auch nachträglich an bereits installierten Rohrverbindungen verwirklicht werden.

Rohrverbindungen mit einem die Verbindungsstelle überdeckenden Metallring sind zwar bereits bekannt; der Metallring dient dabei jedoch nicht wie bei dem vorliegenden Vorschlag als erst bei Überhitzung wirksam werdende, zusätzliche Dichtung und Aufnahmeraum für geschmolzenes Auskleidungsmaterial, sondern entweder als rein mechanischer Schutz der Dichtungsstelle (US-PS 23 56 047) oder zur Druckentlastung des Dichtungsbereiches (FR-PS 8 83 048, US-PS 22 01 862).

In der Zeichnung ist eine Rohrverbindung nach der Erfindung anhand von beispielsweise gewählten Ausführungsformen in zum Teil schematischer Vereinfa-

chung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Rohrverbindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine gegenüber F i g. 1 abgewandelte Ausführungsform des Metallrrnges,

F i g. 3 und 4 teilweise im Schnitt gehaltene Aufsichten auf weitere Ausführungsformen des Metallrings für die Rohrverbindung nach F i g. 1,

F i g. 5 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Rohrverbindung,

Fig.6 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform und

F i g. 7 einen Schnitt durch ein Rohrstück mit Flansch während der Vorbereitung zur Verbindung.

F i g. 1 zeigt eine Verbindung von zwei Rohrstücken 1 und 2, die jeweils aus einem äußeren Metallrohr 3 bzw. 4 und einer inneren Auskleidung 5 bzw. 6 bestehen. Die äußeren Metallrohre können beispielsweise aus Stahl und die inneren Auskleidungen beispielsweise aus Polytetrafluoraethylen bestehen. Auf das Ende des Metallrohres 3 ist ein Metallflansch 7 und auf das Ende des Rohres 4 ein Metallflansch 8 aufgeschweißt. Die Schweißnähte sind mit 9,10, IJ und 12 bezeichnet Nach dem Anbringen der Schweißnähte 10 und 11 wird die Fläche überdreht oder geschliffen, so daß am Ende jedes Rohrstückes eine plane Fläche entsteht. Diese plane Fläche besteht beispielsweise aus der erhabenen Stirnfläche 12 des Flansches 8, der Schweißnaht 11 und dem Ende 13 des Rohres 6.

Nach der Herstellung der planen Flächen werden die Auskleidungen 5 und 6 in die Metallrohre 3 und 4 eingeführt, wobei ein Teil der Auskleidungen über ά-.ζ Enden der jeweiligen Rohre übersteht. Diese Überstände werden dann verformt, so daß sie Aufweitungen 14 und 15 bilden.

Ein Ring 16 aus Federstahl wird über die Aufweitungen gestreift und die beiden Rohrstücke werden dann gegeneinandergesetzt, wobei die Aufweitungen sich berühren und der Ring 16 die Aufweitungen gemäß der Darstellung der F i g. 1 umgibt. Anschließend werden die Flansche mittels Schraubenbolzen und Muttern wie etwa 17 und 18 zusammengezogen. Selbstverständlich sind über den Umfang der Flansche entsprechend der üblichen Praxis vier oder mehr Schraubenbolzen verteilt angeordnet.

Bei der ersten Inbetriebname kann einige Flüssigkeit aus dem Stoß zwischen den zwei Aufweitungen 14 und 15 austreten. Diese Flüssigkeit gelangt dann in den Kanal 19 in den Ring 16. Damit diese Flüssigkeit ablaufen kann, ist der Ring 16 zweckmäßig mit Abflußlöchern wie etwa 20 versehen. Wenn die Verbindung dann endgültig in Betrieb ist, werden die Schraubenbolzen und Muttern normalerweise noch etwas weiter angezogen und dieses Nachziehen dichtet die Verbindung ab, so daß unter normalen Umständen keine weitere Flüssigkeit austreten wird.

Sollte nun in der diese Rohrverbindung enthaltenden Anlage ein Brand ausbrechen, dann verhindert der Metallring 16, daß die Flammen unmittelbar in Berührung mit den aufgeweiteten Überständen 14 und 15 kommen. Des weiteren bietet der Ring bis zu einem gewissen Grad eine Hitzeisolation und vermindert damit die Temperatur, der die Aufweitungen ausgesetzt sind. Wenn die Hitze jedoch so stark wird, daß der Kunststoff der Aufweitungen zu schmelzen beginnt, wird der Werkstoff in den Kanal 19 fließen und die Abflußlöcher 20 verstopfen, wodurch der für den Hauptteil der Aufweitungen 14 und 15 durch die vorgeschlagene Maßnahme gebotene Schutz noch vergrößert wird.

Die Abmessungen, die Festigkeit und die Elastizität

des Metallringes 16 sind so bemessen, daß die beiden

-, Kreisringscheiben 21 und 22 nach dem Anziehen der Bolzen 17 und 18 gegen die Flächen der beiden Flansche gepreßt werden. Andererseits darf der Widerstand des Metallringes gegen Verformung nicht so groß sein, daß er das normale Festziehen dieser Bolzen behindert In

in dir dargestellten Ausführungsform hat der Metallring eine außenliegende koaxiale Wandung, deren Dicke größer als diejenige der zwei Kreisringscheiben dieses Metallringes ist Diese dickere äußere Wandung verhindert, daß die Flansche zu nahe zusammengezogen

i) werden, wenn die Verbindung abknickt beispielsweise als Folge eines zu großen Druckes auf einer Seite der Verbindung.

Fig.2 zeigt einen Metallring 23 mit M-Querschnitt, der anstelle des Metallringes 16 mit U-Querschnitt der jo F i g. 1 verwendet werden kann und zusätzliche Flexibilität bietet

Fig.3 zeigt einen Metallring ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten, jedoch längs eines Durchmessers geteilt, so daß der Metallring aus zwei Hälften 24 und 25 .'". besteht. Diese Ausführungsform ist vor allem dann zweckmäßig, wenn eine bereits vorhandene Rohrverbindung nach dem vorliegenden Vorschlag geschützt werden soll. Die vorhandene Verbindung braucht dann nur einen ralativ kurzen Weg geöffnet zu werden und :-., die beiden Ringhälften 24 und 25 werden um den Umfang der Aufweitungen der Auskleidungen herum eingesetzt. Wenn dann die Bolzen wieder festgezogen werden, werden die beiden Ringhälften infolge der Elastizität ihrer Kreisringscheiben an Ort und Stelle Γι gehalten. Des weiteren können, wenn infolge eines Lecks an der Verbindung ein übergroßer Druck enstehen sollte, die zwei Ringhalter nur um einen kleinen Betrag auseinandergedrückt werden, bevor sie durch Anlage an die Bolzen wie etwa 17 und 18 in F i g. 1 in festgehalten werden.

Unter Umständen kann der Raum zwischen dem Umfang der Aufweitungen der Auskleidungen und dem Bolzenkranz zu klein sein, um einen Ring der gewünschten Größe aufzunehmen. In einem solchen π Fall würde zweckmäßig ein Ring nach Fig.4 benutzt. Der Ring ist hier mit Einprägungen 26, 27 an seiner außenliegenden koaxialen Wandung versehen, die Platz für die entsprechenden Bolzen lassen. Der linke Teil der Fig.4 zeigt einen Ring 28, der eine relativ dünne, in außenliegende Wand 29 besitzt, in welchem Fall die Einprägung 26 durch Nachinnenbiegen der Wandung erhalten wird wie bei 30 angedeutet. Im rechten Teil der F i g. 4 ist andererseits ein Ring wiedergegeben, der eine ralativ dicke außenliegende Wandung 31 aufweist und in γ, diesem Fall wird die Einprägung oder Vertiefung 27 durch Materialabtrag von der Außenseite dieser Wandung erhalten.

Wie schon im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert wurde, umfaßt das normale Verfahren zur Herstellung in einer Verbindung zwischen zwei mit Auskleidung versehenen Rohrstücken das Überschleifen der Schweißnaht am Ende des Rohres, um eine plane Fläche zu erzielen, um die die Auskleidung zur Bildung der eigentlichen Abdichtung umgeschlagen werden kann. hi Zur Vermeidung dieses Schleif- oder eines anderen Bearbeitungsschrittes wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die koplanare Anordnung des Flansches und des Rohrendes in der Darstellung der F i g. 1 durch eine

gestufte Anordnung entsprechend der Fig.5 zu ersetzen. In dieser Ausführungsform sind die Flansche 7 und 8 auf die Enden der Rohre 3 und 4 mittels Schweißnähten 32, 33,34 und 35 aufgeschweißt. Da die Flansche 7 und 8 überstehend auf die Enden der zugehörigen Rohre geschweißt sind, brauchen die Schweißnähte 33 und 34 nicht geschliffen oder sonstwie bearbeitet zu werden. Um jedoch die benötigten planen Flächen zur Auflage der Auskleidungen 5 und 6 zu schaffen, sind die Flansche mit Metalleinsätzen 36 und 37 ausgerüstet. Diese Einsätze umfassen jeweils einen ringförmigen Abschnitt 38 bzw. 39 zur Abstützung desjenigen Teils der Auskleidungen, der koaxial zu den Rohren ist, sowie jeweils einen scheibenförmigen Bereich 40 bzw. 41 zur Auflage der aufgeweiteten Überstände der Auskleidungen. Außerdem besitzen die Metalleinsätze vorzugsweise lippen- oder schulterartig verbreiterte Auflageränder 42 bzw. 43 zur Aufnahme des Umfanges der jeweiligen Aufweitungen der Auskleidungen.

Bei dieser Ausführungsform wird die Hilfsdichtung für die Rohrverbindung gebildet von einem Metallring mit flachem Querschnitt, der auch als Manschette 44 bezeichnet werden kann und gleitend auf den Auflagerändern 42 und 43 sitzt. Die Breite dieses Ringes ist etwas kleiner als der Spalt zwischen den zwei Flanschen nach deren Zusammenziehen mittels Schraubenbolzen und Muttern nicht dargestellt zur Bildung der Abdichtung. Daher behindert der Ring oder die Manschette 44 nach normalem Verbolzen der Verbindung nicht.

Zur Herstellung einer Verbindung gemäß Fig.5 werden zunächst die einander gegenüberliegenden Enden von zwei Rohrstücken entsprechend hergerichtet, und zwar durch Einfügen der Metalleinsätze 38 und 39 und durch Verformen der Auskleidungen 5 und 6 um die Metalleinsätze herum, so daß sie die Aufweitungen 14 und 15 bilden. Anschließend wird der Ring oder die Manschette 44 über den Auflagerand eines der Einsätze geschoben und die beiden Rohrstücke werden zusammengezogen, so daß der Auflagerand des anderen Metalleinsatzes in den Ring oder die Manschette zu liegen kommt. Wenn die Bolzen nun angezogen werden, um die beiden Flansche gegeneinanderzuziehen, gleitet der zweite Auflagerand innerhalb des Ringes oder der Manschette 44.

Fig. 7 veranschaulicht einen Schnitt bei der Herstellung der Verbindung nach F i g. 5. F i g. 7 zeigt hierzu hiezu das Rohrstück 3 mit dem in der richtigen Stellung darauf geschweißten Flansch 7 und dem eingefügten Metalleinsatz 38. Die Auskleidung 5 wird gerade mittels eines Werkzeuges 45 zur Bildung der Aufweitung 14 verformt. Zur vollständigen Bildung der Aufweitung wird dabei die Auskleidung durch einen nacheinander benutzten Satz von Werkzeugen wie etwa 45 aufgeweitet und umgeschlagen, wobei das jeweils folgende Werkzeug einen größeren Kegelwinkel besitzt als das vorhergehende, so daß die Aufweitung von Mal zu Mal stärker umgeschlagen wird.

Gemäß der Darstellung besitzt das Rohrstück 3 einen größeren Innendurchmesser als der Metalleinsatz 38. Der Durchmesserunterschied ist in der Zeichnung übertrieben dargestellt; in der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß die Innendurchmesser von Rohren eines bestimmten Außendurchmessers um relativ groß Beträge schwanken. Daher ist es in der Prax notwendig, eine große Zahl von verschiedenen Werk zeugen für jeden einzelnen Kegelwinkel vorrätig zi ■"> halten, wobei die Nasen 46 dieser Werkzeug unterschiedliche Durchmesser aufweisen, damit sie ii die verschiedenen Durchmesser der Rohre passen. Eil beträchtlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dal nur ein Werkzeugsatz für Rohre eines bestimmte

in Außendurchmessers verwendet werden muß, da di Nase des Werkzeuges lediglich in den innerhalb de Einsatzes 38 liegenden Teil der Auskleidung 5 eingreif' Die Einsätze können nämlich mit eng toleriertei Innendurchmessern hergestellt werden und für Rohr

¹. mit schwankenden Innendurchmesser verwendet wer den.

Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform de Rohrverbindung, die sich von der Ausführungsforn nach Fig.5 insofern unterscheidet, als die Flansch

.'ii derart auf die Rohrenden geschweißt sind, daß ihr erhabenen oder vorspringenden Flächen mit den Ender der Rohre fluchten. Anstelle der Einsätze 36 und 3' werden nun ähnliche Einsätze 47 und 48 verwendet, di( jedoch keine ringförmigen Abschnitte 38 und 3'

:". aufweisen. Unverändert vorhanden sind jedoch die scheibenförmigen Bereiche 40 und 41 und die Auflageränder 47 und 48. Diese Auflageränder 47 und 4J unterscheiden sich etwas von den Auflagerändern 4: und 43 gemäß Fig.5 insofern, als sie zum leichterer

■ ■ Aufsetzen des Metallringes oder der Manschette Φ abgeschrägt sind. Selbstverständlich können auch di Einsätze 36 und 37 gemäß F i g. 5 mit einer entsprechen den Fase versehen sein.

Abschließend ist festzustellen, daß der Vorschlaj

• nach der Erfindung Rohrleitungen, die mit einen Gummi, mit Kunststoff oder einer ähnlichen Ausklei dung ausgekleidet sind, feuerfest oder feuerbeständige macht. Der zusätzlich vorgesehene Metallring schütz die Gummi- oder Kunststoffaufweitungen zwischen der

■: Flanschen und verhindert das Ausfließen von großer Mengen des Inhaltes der Rohrleitungen aus eine beschädigten Verbindungsstelle.

Die Metallringe können bei neu herzustellender Rohrverbindungen oder bei bereits vorhandener

^; · Rohrverbindungen rasch eingefügt werden und in der verschiedensten Breiten geliefert werden, so daß sie fü die meisten Materialstärken der Auskleidungen passen Bei der elastischen Ausführungsform des Metallringe« sollen die scheibenförmigen Bereiche bei eingesetzter

■'· Ringen zusammengedrückt werden, jedoch sollte du äußere, dickere Wandung Spiel gegenüber den Flan sehen haben. Im Fall des verschieblichen Ringes oder der Manschette hält der Einsatz den Metallring verschieblich aber ansonsten fest an seiner Stelle

• > Außerdem beseitigt die Benutzung eines Einsatzes di<

Probleme, die sich aus den Schwankungen de« Innendurchmessers des Rohrleitungsnetzes ergeben Die Einsätze können mit ähnlichen Bohrungsdurchmes sern hergestellt werden, so daß über die Länge dei •i Führung oder Nase des in das Rohr eingeführter Werkzeuges die Bohrung im wesentlichen konstant is und daher das Vorrätighalten unterschiedlicher Werk zeuggrößen entbehrlich macht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung für zwei Rohrstücke, von denen jedes ein äußeres Metallrohr und eine innere Auskleidung aus Gummi oder Kunststoff umfaßt und an deren zu verbindenden Enden Metallflansche angeordnet sind, die zu einem Teil von einem umgeschlagenen Oberstand der aus dem Rohrstück herausreichenden Auskleidung bedeckt sind, und deren Zugglieder die Flansche gegeneinanderpressen, so daß die aufeinanderliegender) Flächen der Überstände der Auskleidungen eine Dichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flanschen (7, 8) ein die umgeschlagenen Überstände (14, 15) überdeckender Metallring vorgesehen ist, der aus einer außenliegenden, zu den Rohrstücken (1, 2) koaxialen Wandung mit wenigstens zwei daran elastisch verformbar anschließenden Kreisringscheiben senkrecht zur Rohrachse besteht.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (16) U-Querschnitt hat.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (23) M-Querschnitt hat.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Wandung des Metallrings größer als diejenige seiner Kreisringscheiben ist.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (24,25) längs eines Durchmessers geteilt ist.

6. Rohrverbindung für zwei Rohrstücke, von denen jedes ein äußeres Metallrohr und eine innere Auskleidung aus Gummi oder Kunststoff umfaßt und an deren zu verbindenden Enden Metallflansche angeordnet sind, die zu einem Teil von einem umgeschlagenen Überstand der aus dem Rohrstück herausreichenden Auskleidung bedeckt sind, und deren Zugglieder die Flansche gegeneinander pressen, so daß die aufeinanderliegenden Flächen der Überstände der Auskleidungen eine Dichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Metallflansch (7, 8) und dem zugehörigen, umgeschlagenen Überstand (14,15) ein Metalleinsatz mit einem scheibenförmigen Bereich (40, 41; 47, 48) angeordnet ist und daß die scheibenförmigen Bereiche am Außenumfang über den Rand der umgeschlagenen Überstände hinausreichende Auflageränder (42, 43) für einen darauf gleitend verschieblichen Metallring (44) besitzen.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flansch (7, 8) mit dem zugehörigen Ende der Rohrstücke (3 4) überstehend verbunden ist und jeder Metalleinsatz einen in der Flanschbohrung unter der Auskleidung (5, 6) liegenden, ringförmigen Abschnitt (38,39) aufweist.

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