DE29923650U1 - Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Wärmedehnungen unterworfenen Rohren - Google Patents

Description

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01.10.2000

Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Wärmedehnungen unterworfenen

Rohren

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Wärmedehnungen unterworfenen Rohren, die bislang im Stand der Technik ohne Vorbild ist, sowie einige die vorgeschlagene Neuerung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Ausführungsformen.

Ein allgemein bekanntes Problem liegt in den Verspannungen, die sich aufgrund von Wärmedehnungen in Rohrsystemen ergeben und dadurch Schäden verursachen können. Insbesondere in Produktionsanlagen der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie unterliegen Rohrsysteme oder deren Teilbereiche unterschiedlichen Temperaturen, da die verfahrenstechnischen Prozeßschritte im Rahmen der Produktion bei unterschiedlichen Temperaturen ablaufen oder weil im Zuge der automatischen Reinigung (Wechsel von kalt und warm) größere Temperaturun- ^v~ terschiede zwangsläufig auftreten. So zeigt die Erfahrung, daß die dabei auftretenden Temperaturunterschiede 60 bis 80° Celsius betragen können, was bei einem Stahlrohr in nicht rostender Ausführung (hochlegierter Cr-Ni-Stahl) eine Längenänderung von ca. 1 bis 1,4 mm/(m Rohr) hervorruft. Bei einer Erwärmung um den vorgenannten Temperaturunterschied ergibt sich eine dementsprechende Längenausdehung (Dilatation), während eine nachfolgende Abkühlung um die entsprechende Größe eine gleichgroße Längenverkürzung (Kontraktion) nach sich zieht.

Um Wärmedehnungen, ausgeprägt als Dilatationen oder Kontraktionen, aufzunehmen, sind für längere Rohrstrecken verschiedene Maßnahmen hinlänglich bekannt. So werden in lange Rohrleitungen sogenannte Kompensatoren zwischen Festpunkten eingebaut. Es haben sich verschiedene Ausführungsformen herausgebildet, wie beispielsweise ein VARIVENT-Dehnungsausgleicher (siehe Firmendruckschrift Tuchenhagen, 5.042.Od), Wellrohr-Kompensator, U-Bogen-Kompensator oder eine Rohrverlegung mit entsprechenden Ausgleichsschenkeln.

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Derartige Maßnahmen lassen sich jedoch nur bei langen Rohrleitungsstrecken und ausreichenden Platzverhältnissen realisieren. Darüber hinaus sind diese bekannten Dehnungskompensatoren nicht gegen Auseinanderdrücken durch den Rohrinnendruck geschützt.

Vielfach werden heute komplexe Rohrleitungssysteme, in denen sich Rohrleitungen in mehreren vertikal übereinander angeordneten Ebenen kreuzen können, an diesen Kreuzungspunkten mit schaltbaren Ventilen versehen, wobei eine Vielzahl von Ventilen in einer sog. Ventilmatrix oder einem Ventilblock zusammengefaßt sein können. Eine derartige Anordnung wird in der Regel vormontiert und aus Platz- und Kostengründen ist man hierbei bestrebt, diese so kompakt wie möglich auszuführen. Dies bedeutet wiederum, daß die Rohrverbindungen zwischen den einzelnen Ventilgehäusen relativ kurz ausgeführt sind und das Gesamtsystem der Ventilmatrix ihrer vernetzten Struktur wegen eine außerordentlich große Steifigkeit besitzt.

In den vormontierten Anordnungen können die vorgenannten bekannten Dehnungskompensatoren aus Platzgründen nicht angeordnet werden. Zwar sind die Rohrleitungsabschnitte zwischen den einzelnen Ventilgehäusen relativ kurz, jedoch ergeben sich bereits bei diesen relativ geringen Abmessungsverhältnissen infolge der hohen Steifigkeit der Gesamtanordnung hohe Wärmespannungen, die noch durch unvermeidbare Fertigungsungenauigkeiten vergrößert werden. Das vorliegende Problem wird noch vergrößert, wenn die Ventile, die aus mehreren übereinander angeordneten und durch Sitzringe verbundene Ventilgehäuseteilen bestehen können, mit verschweißten Sitzringen ausgestattet sind, wodurch eine erhöhte Steifigkeit der Ventilgehäuse und damit ein geringeres Spannungen abbauendes Deformationsvermögen der einzelnen Ventilgehäuse gegeben ist.

Während die aus den Wärmedehnungen resultierenden Spannungen innerhalb der vorgenannten Anordnungen bislang zwangsläufig hinzunehmen sind, lassen sich die durch Fertigungsungenauigkeit bedingten Spannungen in Grenzen be-

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einflussen. Hierzu sind allerdings die Anforderungen an die Genauigkeit bei der Fertigung zu erhöhen, was wiederum mit hohen Kosten verbunden ist.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß insbesondere bei der kompakten An-Ordnung von Ventilen in einem Ventilblock oder einer Ventilmatrix kein Platz für die bekannten Dehnungskompensatoren gegeben ist, daß andererseits infolge der hohen Steifigkeit der Gesamtanordnung bereits geringe Fertigungsungenauigkeiten und Temperaturunterschiede in der vorgenannten Größenordnung Spannungen ergeben können, die zu erhöhtem Verschleiß- und erhöhter Rißgefahr führen oder diesen Gefahren zumindest Vorschub leisten. Selbst bei spannungsfreier und damit aufwendiger und maßgenauer Fertigung der vormontierten Ventilblöcke oder Ventilmatrizes sind die aus den auftretenden Temperaturänderungen resultierenden Längenänderungen bzw. Wärmespannungen unvermeidlich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Wärmedehnungen unterworfenen Rohren zu schaffen, die die vorgenannten Wärmedehnungen aufnehmen kann, die gegen öffnen durch Innendruck (Über- oder Unterdruck gegen Atmosphärendruck) gesichert ist und die platzsparende und kompakte Bauform aufweist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die vorgeschlagene Vorrichtung schafft die Voraussetzungen, daß Wärmedehnungen durch die axiale Verschiebebewegung der Anschlußteile zueinander weitestgehend spannungsfrei möglich sind. Da im Rahmen der vorgenannten Anwendungen die auftretenden Längenänderungen relativ gering und auch vorhersehbar sind, können sie durch die vorgeschlagene Vorrichtung vollständig kompensiert werden. Dabei fungiert das eine Anschlußteil als Festteil und bildet das sog. Festlager, während das andere Anschlußteil das bewegliche Teil oder Losteil und somit das Loslager darstellt. Dem Kompensationselement kommt einerseits

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die Aufgabe zu, die relativ zueinander verschieblichen Anschlußteile gegenüber der Umgebung der Vorrichtung abzudichten und andererseits hat es unter Beibehaltung der jeweiligen Dichtwirkung die Aufgabe, den sich durch die axialen Verschiebebewegungen zwischen den Anschlußteilen veränderlichen Abstand zu überbrücken. Damit es diese Aufgabe erfüllen kann, besitzt es gleichermaßen elastische und abdichtende Eigenschaften. Das Kompensationselement befindet sich zu diesem Zweck in einer in den Anschlußteilen ausgebildeten, zur Rohrachse hin geöffneten, ringförmig umlaufenden Kammer, wobei wenigstens ein Kompensationselement vorgesehen ist, das vom Rohrquerschnitt axial durchdrungen ist. Damit das Kompensationselement im entspannten Zustand, wenn es noch keine die Anschlußteile in ihrem Abstand zueinander verkürzende Verschiebebewegung aufnehmen mußte, eine hinreichende Abdichtwirkung gegenüber jedweder Art von Innendruck in der Rohrleitung (Über- oder Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck) entfalten kann, ist es in seiner Kammer kraftschlüssig auf die notwendige Dichtwirkung gegen die Anschlußteile vorgespannt. Dies wird mittels eines die Anschlußteile zusammendrückenden, am ersten Anschlußteil anschlagenden Verbindungsteils erreicht. Der zwischen dem Kompensationselement und seiner Kammer vorgesehene Formschluß begünstigt zum einen die Abdichtwirkung zwischen Kompensationselement und Anschlußteilen und seine sichere Einbaulage unter allen in der Rohrleitung wirkenden Drücken und zum anderen schafft er die Voraussetzungen für eine weitestgehend hygienische Ausgestaltung der Vorrichtung an den Abdichtungsstellen.

Eine vorteilhafte.Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung sieht am ersten Anschlußteil ein Führungsteil und am zweiten Anschlußteil ein geführtes Teil vor, die die Anschlußteile koaxial führen. Durch diese Maßnahme wird ein koaxialer Versatz, d.h. ein radiales Verschieben der Anschlußteile gegeneinander und damit der miteinander verbundenen Rohrenden vermieden.

Sofern es aufgrund der Temperaturverhältnisse und -Verteilungen an einem Ventilblock bzw. einer Ventilmatrix erforderlich oder erwünscht ist, daß sowohl eine axiale Verschiebebewegung der Anschlußteile zueinander als auch eine leichte

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Winkelbildung zwischen den Rohrachsen der Anschlußteile gegeben ist, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß am ersten Anschlußteil ein Führungsteil und am zweiten Anschlußteil ein geführtes Teil ausgebildet ist, die die Anschlußteile zum einen axial führen und zum andern eine begrenzte Winkelbildung zwischen den sich in einem Punkt schneidenden Rohrachsen der Anschlußteile zulassen. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung in sehr begrenztem Umfang wie ein Rohrleitungsgelenk wirkt, wodurch die dem Gelenk unmittelbar benachbarten Ventilgehäuse im jeweiligen Anschlußbereich der Rohrleitung von Drehmomenten teilweise entlastet werden.

Vom Rohrinnenraum aus gesehen erhält der Raum hinter der Abdichtung des Kompensationselementes eine Leckanzeige, wenn das Kompensationselement, wie dies eine andere Ausführungsform vorsieht, an seinem äußeren Umfang und im Bereich zwischen den Anschlußteilen von einem ringförmigen Hohlraum umgeben ist, der über wenigstens eine Verbindungsöffnung mit der Umgebung der Vorrichtung verbunden ist. Ist dieser Hohlraum über wenigstens zwei Verbindungsöffnungen mit der Umgebung verbunden, dann ist der kritische Bereich hinter dem Kompensationselement spül- und reinigungsfähig.

Der vorgenannte Hohlraum läßt sich dann in sehr einfacher und vorteilhafter Weise realisieren, wenn das Kompensationselement, wie dies auch vorgeschlagen wird, an seinem äußeren Umfang und mittig zu seiner axialen Erstreckung eine umlaufende nutförmige Aufnehmung ausweist und seine Verbindung mit der Umgebung in der vorstehend angegebenen Weise erfolgt.

Um dem Kompensationselement die notwendige Elastizität und abdichtende Eigenschaft zu geben, wird es, wie dies ein Vorschlag vorsieht, aus einem Elastomer hergestellt. Hier kommen vorzugsweise Perbunan, Flourkautschuk (Viton), Ethylen-Propylen oder Silikon zur Anwendung.

Damit das Kompensationselement im Rahmen seiner Gesamtbeanspruchung auch bei in der Rohrleitung wirkenden Unterdrücken gegenüber Atmosphären-

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druck, d.h. auch im Vakuumbetrieb, die notwendige Stabilität aufweist, sieht eine weitere Ausführungsform vor, daß in das Kompensationselement wenigstens ein Versteifungselement eingebettet ist, das einer zur Rohrachse hin gerichteten Deformation des Kompensationselementes entgegenwirkt. Eine zur vorgenannten Maßnahme zusätzliche oder alternative Stützung des Kompensationselementes unter den genannten Arbeitsbedingungen stellt eine andere Ausführungsform sicher, bei der das Kompensationselement an seinem inneren Umfang, bündig mit dem Rohrquerschnitt, mit einem Stützring stoffschlüssig armiert ist. Dieser Stützring wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform aus einem metallischen Werkstoff hergestellt.

Um dem Kompensationselement den notwendigen Formschluß innerhalb seiner aufnehmenden Kammer in den Anschlußteilen zu sichern, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß es an jeder seiner beiden Stirnseiten einen umlaufenden wulstförmigen Vorsprung aufweist, der jeweils in eine zugeordnete komplementäre nutförmige Vertiefung innerhalb der Kammer im jeweils zugeordneten Anschlußteil eingreift.

Die Anpressung und die daraus resultierende Abdichtwirkung des Kompensationselementes gegenüber den Anschlußteilen wird weiter verbessert, wenn es, gemäß einem weiteren Vorschlag, in der Rohrachse gesehen, beiderseits und in symmetrischer Anordnung zueinander jeweils einen kegelstumpfförmigen Endabschnitt aufweist, der es jeweils zum Ende hin verjüngt.

Eine besonders sichere Einbettung des Kompensationselementes beiderseits in die Anschlußteile wird gemäß einer anderen Ausführungsform dadurch erreicht, daß es an jedem stimseitigen Ende einen ausgeprägten, nahezu einen Winkel von 360 Grad umschließenden Wulst aufweist. Dabei findet der erste Wulst teilweise einerseits in einer komplementären, nutförmigen ersten Ausnehmung im ersten Anschlußteil und teilweise andererseits in einer mit letzterer korrespondierenden komplementären, nutförmigen Ausnehmung in einem ersten Gegenflansch Aufnahme, wobei der erste Wulst zwischen dem ersten Anschlußteil und dem er-

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sten Gegenflansch vorgespannt ist. In gleicher Weise ist der andere, der zweite Wulst teilweise im zweiten Anschlußteil und teilweise in einem zweiten Gegenflansch angeordnet und er ist zwischen dem zweiten Anschlußflansch und dem zweiten Gegenflansch in gleicher Weise vorgespannt. 5

Die vorgenannte sichere und ausgeprägte form- und kraftschlüssige Vorspannung des beschriebenen Kompensationselementes erlaubt es, letzteres in seinem Bereich zwischen den beiden Wulsten mit einer relativ geringen radialen Erstrekkung auszubilden. Um dem derart ausgestalteten Kompensationselement die notwendige Stabilität gegenüber in der Rohrleitung ggf. herrschendem Überdruck gegenüber Atmosphärendruck zu geben, sieht eine weitere Ausführungsform vor, daß das Kompensationselement an seinem äußeren Umfang und in seinem mittleren Bereich von einer Hülse umgeben ist, die einerseits mit ihrem ersten Endteil in eine dritte Ausnehmung im ersten Gegenflansch und andererseits mit ihrem zweiten Endteil in einer vierten Ausnehmung im zweiten Gegenflansch verschieblich eingreift. Die Hülse weist gegenüber den Endteilen einen durchmessergrößeren Mittelteil auf, an dem beiderseits jeweils eine radial orientierte Anschlagfläche für die Gegenflansche ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist die axiale Verschiebebewegung der Anschlußteile zueinander infolge von Dilatation der miteinander verbundenen Rohrleitungsenden sicher begrenzt.

Um den mit der vorgeschlagenen Vorrichtung angestrebten Dehnungsausgleich der miteinander verbundenen Rohrenden auch beispielsweise unter Verwendung von Norm- oder Standardflanschen auf einfache Weise sicherzustellen, sieht ein weiterer Vorschlag vor, daß mehr als ein Kompensationselement in Hintereinanderschaltung vorgesehen ist, daß zwischen zwei benachbarten Kompensationselementen jeweils ein Zwischenring angeordnet ist, der vom Rohrquerschnitt durchdrungen ist, und daß jeder Zwischenring im formschlüssigen Eingriff mit seinen benachbarten Kompensationselementen steht. Eine derartige Anordnung der Kompensationselemente in Verbindung mit den notwendigen Zwischenringen läßt sich relativ einfach in einem Zwischenflansch anordnen, der zwischen den beiden

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Norm- oder Standardflanschen, die keiner besonderen Anpassungsmaßnahmen bedürfen, angeordnet ist.

Die Anordnung wird weiter vereinfacht, wenn, wie dies ein weiterer Vorschlag vorsieht, das in Hintereinanderschaltung angeordnete Kompensationselement jeweils als O-Ring ausgeführt ist.

Um die aus einer Hintereinanderschaltung von Kompensationselementen bestehende Anordnung hinter dem Abdichtungsbereich mit einer Leckanzeige versehen oder reinigen und spülen zu können, sieht ein anderer Vorschlag vor, daß der jeweilige Zwischenring an seinem äußeren Umfang eine in Richtung der Rohrachse orientierte Durchtrittsöffnung aufweist.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen

Figur 1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß der Neuerung, wobei sich in der oberhalb der Rohrachse gezeigten Darstellung die beiden Anschlußteile in ihrer Endlage im größtmöglichen Abstand voneinander befinden und in der unterhalb der Rohrachse gezeigten Darstellung das als Losteil fungierende Anschlußteil um eine bestimmte axiale Verschiebebewegung in Richtung des als Festteil fungierenden anderen Anschlußteils verschoben ist;

Figur 2 einen Ausschnitt aus einer Ventilmatrix, wobei, bezogen auf die Darstellungslage, jeweils zwischen zwei benachbarten Ventilgehäusen eines waagerechten Rohrleitungsstranges eine Vorrichtung gemäß der Neuerung angeordnet und in diesem Zusammenhang gleichzeitig dargestellt ist, wie sich beispielsweise eine Längendilatation der mittleren Rohrleitung im Zusammenwirken mit der vorgeschlagenen Vorrichtung auswirkt;

Figur 3 einen Mittelschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Kompensationselementes in einer Vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 4 einen Mittelschnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß der Neuerung, wobei ein Kompensationselement an jedem stimseitigen Ende einen ausgeprägten, nahezu einen Winkel von 360 Grad umschließenden Wulst aufweist, der jeweils zwischen dem zugeordneten komplementär ausgebildeten Anschlußteil und einem Gegenflansch Aufnahme findet und jeweils mit dem Gegenflansch vorgespannt ist und

Figur 5 einen Mittelschnitt durch eine dritte Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung gemäß der Neuerung, wobei mehr als ein Kompensationselement in Hintereinanderschaltung vorgesehen und zwischen zwei benachbarten Kompensationselementen jeweils ein Zwischenring angeordnet ist.
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In einer ersten Ausführungsform (Figur 1) ist die vorgeschlagene Vorrichtung 1 als Rohrverschraubung ausgebildet. Aufgrund der Eigenschaften, die sie durch die neuerungsgemäßen Merkmale erhält, kann man eine derartige Rohrverschraubung auch als „Dehnungsverschraubung" bezeichnen. Sie besteht aus einem ersten Anschlußteil 4 (Festteil) und einem zweiten Anschlußteil 5 (Losteil), die über ein Verbindungsteil 7, im vorliegenden Falle eine sog. Überwurfmutter, miteinander verbunden sind. Das erste Anschlußteil 4 ist mit einem ersten Rohrende 2 und das zweite Anschlußteil 5 ist mit einem zweiten Rohrende 3 stoffschlüssig verbunden. Ein am ersten Anschlußteil 4 hülsenförmig ausgebildetes Führungsteil 4a nimmt konzentrisch ein am zweiten Anschlußteil 5 ausgebildetes geführtes Teil 5a auf. In den Anschlußteilen 4, 5 ist eine zur Rohrachse R hin geöffnete, ringförmig umlaufende Kammer 4b, 5b ausgeformt, die ein vom Rohrquerschnitt axial durchdrungenes Kompensationselement 6.1 formschlüssig aufnimmt. Die in beide Anschlußteile 4, 5 eingreifende Kammer 4b, 5b wird durch eine erste Ausnehmung 4.1a im ersten Anschlußteil 4 in Verbindung mit dem Führungsteil 4a und eine zweite Ausnehmung 5.1a in dem zweiten Anschlußteil 5 in Verbindung mit dem geführten Teil 5a ausgebildet. Der Formschluß wird durch

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einen an jeder der beiden Stirnseiten des Kompensationselementes 6.1 vorgesehenen umlaufenden wulstförmigen Vorsprung 6.1a bzw. 6.1b realisiert, der jeweils in eine zugeordnete komplementäre nutförmige erste bzw. zweite Vertiefung 4.1b, 5.1b innerhalb der Kammer 4b bzw. 5b im jeweils zugeordneten Anschlußteil 4, 5 eingreift.

In der oberhalb der Rohrachse R dargestellten Endlage der Anschlußteile 4, 5 ist die zur Abdichtung notwendige Anpressung des Kompensationselementes 6.1 an die Wandungen der berandenden Kammer 4b, 5b dadurch sichergestellt, daß das Kompensationselement 6.1 unter die notwendige Vorspannung gesetzt wird. Diese Vorspannung wird beim Fügen der beiden Anschlußteile 4, 5 durch Anziehen des als Überwurfmutter ausgebildeten Verbindungsteils 7 bis zu dessen Anschlag mittels seiner zweiten Anschlagfläche 7b am Führungsteil 4a erreicht. Eine erste Anschlagfläche 7a am Verbindungsteil 7 stellt bei diesem Fügevorgang die Endlagenbegrenzung für das zweite Anschlußteil 5 sicher. Der durch a gekennzeichnete Abstand zwischen den beiden Anschlußteilen 4, 5 resultiert aus der vorgenannten Endlage.

In der Darstellung unterhalb der Rohrachse R hat eine Verschiebung des als Losteil ausgebildeten zweiten Anschlußteiles 5 gegenüber dem ersten Anschlußteil 4 um das axiale Maß al stattgefunden, so daß nunmehr der vorgenannte maximale Abstand a auf b = a - al reduziert ist. Der Abstand b kennzeichnet bei der aktuellen Verschiebung des zweiten Anschlußteils 5 (Losteil) um das Maß al die noch vorhandene Dehnungsreserve bis zur Anlage des geführten Teils 5a an einem zweiten Anschlag 4c am ersten Anschlußteil 4. Da das Kompensationselement 6.1 inkompressibel ist, muß die axiale Verschiebung al des zweiten Anschlußteiles 5 zu einer in Richtung des Rohrinnenraumes gerichteten Auswölbung 6.1c führen. Damit die Vorrichtung 1 in allen Betriebszuständen, d.h. auch bei größtmöglicher Verschiebung a des zweiten Anschlußteils 5, hinter den durch das Kompensationselement 6.1 realisierten Abdichtungsstellen noch sicher gespült und gereinigt werden kann, ist das Kompensationselement 6.1 an seinem äußeren Umfang und im Bereich zwischen den Anschlußteilen 4, 5 von einem ringför-

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migen Hohlraum 8 umgeben, der vorteilhaft über wenigstens zwei, vorzugsweise diametral angeordnete Verbindungsöffnungen 4d mit der Umgebung der Vorrichtung 1 verbunden ist.

Bezogen auf die Darstellungslage bleiben in einer in Figur 2 ausschnittsweise dargestellten Ventilmatrix beispielsweise die beiden waagerechten, äußeren Rohrleitungsstränge kalt, während im mittleren Rohrleitungsstrang, und hier von rechts bis zum rechten Ventilgehäuse V2, eine Erwärmung der Rohrleitung stattfindet. Jede der drei waagrechten Rohrleitungen ist auf der linken Seite an einer Stelle F festgelegt, so daß dieser Bereich dort jeweils als Festlager fungiert. Zwischen zwei benachbarten Ventilgehäusen V1/V4, V2/V5 und V3/V6 ist in dem jeweils verbindenden Rohrleitungsabschnitt jeweils eine Vorrichtung 1 gemäß der Neuerung angeordnet. Infolge der Erwärmung der mittleren, rechtsseitigen Rohrleitung um das Maß al dehnt sich diese aus und verschiebt das zugeordnete Ventilgehäuse V2 und das mit diesem verbundene zweite Rohrende 3 in Richtung der Vorrichtung 1. Letztere ist neuerungsgemäß mit einer axialen Verschieblichkeit a > al des zweiten Anschlußteiles 5 gegenüber dem ersten Anschlußteil 4 versehen, so daß die erwärmte Rohrleitung in den zugelassenen Grenzen in axialer Richtung „arbeiten" kann, ohne daß es zu einer nennenswerten Kraftwirkung auf das zweite Rohrende 2 kommt.

Weiterhin wird deutlich, daß es durch die axiale Verschiebung des Ventilgehäuses V2 um das Maß al in Richtung der Vorrichtung 1 zu einer Verdrehung der zu den beiden benachbarten Ventilgehäusen V1 und V3 führenden jeweiligen Rohrleitungsabschnitte kommt. Diese Verdrehung muß zum größten Teil von den zugeordneten Ventilgehäusen V1, V3 aufgenommen werden, wobei die Spannungen dort teilweise reduziert werden, wenn die neuerungsgemäße Vorrichtung 1 in begrenztem Umfang Gelenkfunktion übernimmt. Dies gelingt beispielsweise dadurch, wenn das Führungsteil 4a und das geführte Teil 5a (vgl. auch Figur 1) derart ausgebildet sind, daß sie zum einen eine axiale Verschiebebewegung zulassen und zum andern eine begrenzte Winkelbildung zwischen den sich in einem Punkt schneidenden Rohrachsen der Anschlußteile 4, 5 ermöglichen. Erreicht

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wird dies beispielsweise dadurch, daß das geführte Teil 5a außenseite geringfügig kugelförmig oder ballig ausgeführt ist, wodurch es sich dann allseits in der zylindrischen Führungsfläche innerhalb des Führungsteils 4a in Grenzen gelenkartig bewegen kann.
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Ein abgewandeltes Kompensationselement 6.2 zeigt Figur 3. Es weist, in der Rohrachse R gesehen, beiderseits und in symmetrischer Anordnung zueinander jeweils einen kegelstumpfförmigen Endabschnitt 6.2a, 6.2b auf, der das Kompensationselement 6.2 jeweils zum Ende hin verjüngt. Dabei greift der erste kegelstumpfförmige Endabschnitt 6.2a in eine komplementäre erste kegelstumpfförmige Ausnehmung 4.2a im ersten Anschlußteil 4 (Festteil) ein. In gleicher Weise findet der zweite kegelstumpfförmige Endabschnitt 6.2b in einer zweiten kegelstumpfförmigen Ausnehmung 5.2a im zweiten Anschlußteil 5 (Losteil) Aufnahme. Um die Dichtwirkung des Kompensationselementes 6.2 in der aufnehmenden Kammer 4b, 5b, und hier insbesondere im Bereich der kegelstumpfförmigen Endabschnitte 6.2a, 6.2b, zu verbessern, ist die Kammer 4b bzw. 5b im Bereich ihres Austritts in den Rohrinnenraum jeweils mit einer ersten radial orientierten Begrenzung 4.2b bzw. 5.2b ausgeführt. Hierdurch wird in der durch das Verbindungsteil 7 bewirkten vorgespannten Stellung das Kompensationselement 6.2 im Bereich seiner kegelstumpfförmigen Endabschnitte 6.2a, 6.2b verpreßt, wodurch hygienisch bedenklichen Spaltbildungen zwischen dem Kompensationselement 6.2 und den Anschlußteilen 4, 5 vorgebeugt wird.

Um das Kompensationselement 6.2 in besonderer Weise gegen im Rohrinnenraum ggf. vorliegenden Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck zu sichern, ist es an seinem inneren Umfang, bündig mit dem Rohrquerschnitt, mit einem Stützring 6d stoffschlüssig armiert. Letzterer kann in vorteilhafter Weise aus einem metallischen Werkstoff bestehen und wird beispielsweise an das aus einem Elastomer hergestellte Kompensationselement 6.2 anvulkanisiert. Das Kompensationselement 6.2 weist weiterhin an seinem äußeren Umfang und mittig zu seiner axialen Erstreckung eine umlaufende nutförmige Ausnehmung 6e auf, die in Verbindung mit der korrespondierenden Berandung der Kammer 4b, 5b einen Hohl-

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raum 8 ausbildet, der zum Zwecke der Leckanzeige über wenigstens eine Verbindungsöffnung 4d mit der Umgebung der Vorrichtung 1 verbunden ist. Zum Zwecke der Durchspülung des Hohlraumes 8 werden wenigstens zwei Verbindungsöffnungen 4d vorgesehen, wobei durch geeignete Ausnehmungen 4d* im geführten Teil 5a auch bei maximaler Dehnungsbeanspruchung der Vorrichtung 1 eine Verbindung zwischen der nutförmigen Ausnehmung 6e und dem Hohlraum 8 bzw. der Verbindungsöffnung 4d sichergestellt ist.

In einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß der Neuerung (Figur 4) weist ein Kompensationselement 6.3 an jedem stimseitigen Ende einen ausgeprägten, nahezu einen Winkel von 360 Grad umschließenden Wulst 6.3a bzw. 6.3b auf. Der erste Wulst 6.3a findet teilweise einerseits in einer komplementären, nutförmigen ersten Ausnehmung 4.3a in einem ersten Anschlußteil 4 und teilweise andererseits in einer mit letzterer korrespondierenden, komplementären, nutförmigen Ausnehmung 9a in einem ersten Gegenflansch 9 Aufnahme. Das erste Anschlußteil 4 und der erste Gegenflansch 9 spannen den ersten Wulst 6.3a zwischen sich vor. In gleicher Weise findet der zweite Wulst 6.3b teilweise einerseits in einer komplementären, nutförmigen zweiten Ausnehmung 5.3a in einem zweiten Anschlußteil 5 und teilweise andererseits in einer mit letzterer korrespondierenden, komplementären, nutförmigen Ausnehmung 10a in einem zweiten Gegenflansch 10 Aufnahme. Der zweite Gegenflansch 10 und das zweite Anschlußteil 5 sorgen für die notwendige Vorspannung des zweiten Wulstes 6.3b. Die Ausnehmungen 4.3a und 9a bilden zusammen die Kammer 4b und die Ausnehmungen 5.3a und 10a formen gemeinsam die Kammer 5b aus.

Der zwischen den beiden Wulsten 6.3a und 6.3b vorgesehene mittlere Teil 6.3c kann mit einer relativ geringen radialen Erstreckung ausgeführt werden. Gegen Deformation in Richtung der Rohrachse R infolge von im Rohr gegenüber Atmosphärendruck ggf. wirkenden Unterdrücken sind Versteifungselemente 6c eingebettet. Letztere können beispielsweise in Form von einvulkanisierten Versteifungsringen, Versteifungsspiralen oder in Form eines Versteifungsgewebes ausgeführt sein.

Das Kompensationselement 6.3 ist an seinem äußeren Umfang und in seinem mittleren Bereich von einer Hülse 11 umgeben, die einerseits mit ihrem ersten Endteil 11a in eine dritte Ausnehmung 9b im ersten Gegenflansch 9 und andererseits mit ihrem zweiten Endteil 11b in eine vierte Ausnehmung 10b im zweiten Gegenflansch 10 verschieblich eingreift. Zwischen den beiden Endteilen 11a und 11b ist ein durchmessergrößeres Mittelteil 11c ausgebildet, welches beiderseits jeweils eine radial orientierte Anschlagfläche 11d, 11e für die Gegenflansche 9, 10 besitzt. Auf die Darstellung eines Verbindungsteiles 7 zwischen den beiden Anschlußteilen 4 und 5 wird verzichtet. Hier sind Verbindungen mit Hilfe schraubbarer Bolzen ebenso möglich, wie eine Rohrverschraubung in der Ausführung der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1. Die Gegenflansche 9, 10 werden mit dem jeweils zugeordneten Anschlußteil 4 bzw. 5 zweckmäßigerweise verschraubt (lösbare Verbindung S). Als Material für die Hülse 11 hat sich insbesondere Tetrafluorethylen (PTFE) bewährt.

Zwischen zwei als Norm- oder Standardflansche ausgebildeten Anschlußteilen 4 und 5 (Figur 5) ist ein Zwischenflansch 12 angeordnet, der in einer umlaufenden ringförmigen Kammer 12a, die sich zum Rohrinnenraum hin öffnet, mehr als ein Kompensationselement 6.4 in Hintereinanderschaltung aufweist. Zwischen zwei benachbarten Kompensationselementen 6.4 ist jeweils ein Zwischenring 6.4a angeordnet, der, ebenso wie die Kompensationselemente 6.4, vom Rohrquerschnitt durchdrungen ist. Dabei steht jeder Zwischenring 6.4a jeweils im formschlüssigen Eingriff mit seinen benachbarten Kompensationselementen 6.4. Die Anordnung vereinfacht sich weiterhin, wenn das jeweilige Kompensationselement 6.4 als O-Ring ausgeführt ist. Damit der Bereich, vom Rohrinnenraum aus gesehen, hinter den Kompensationselementen 6.4 mit einer Leckanzeige versehen oder gespült und gereinigt werden kann, sind die dort jeweils vorgesehenen Hohlräume 8* miteinander zu einem gemeinsamen Hohlraum 8 verbunden. Dies wird dadurch erreicht, daß jeder Zwischenring 6.4a an seinem äußeren Umfang eine in Richtung der Rohrachse R orientierte Durchtrittsöffnung 6.4b aufweist. Der Hohlraum 8 ist

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über wenigstens eine Verbindungsöffnung 4d mit der Umgebung der Vorrichtung 1 verbunden.

Damit die als Anschlußteile 4, 5 fungierenden Norm- oder Standardflansche keinerlei Anpassungen erfahren müssen, ist im Zwischenflansch 12, an der rohrinnenseitigen Kontaktstelle zum ersten Anschlußteil 4, eine erste statische Dichtung 13 vorgesehen. Die aus mehreren Kompensationselementen 6.4 in Hintereinanderschaltung bestehende Anordnung wird in Verbindung mit den erforderlichen Zwischenringen 6.4a durch einen Druckring 15 vorgespannt, der an seiner rohrinnenseitigen Kontaktstelle mit dem als Norm- oder Standardflansch ausgeführten zweiten Anschlußteil 5 über eine zweite statische Dichtung 14 abgedichtet ist. Die Gesamtanordnung wird beispielsweise über als schraubbare Bolzen ausgestaltete Verbindungsteile 7, die nicht näher dargestellt sind, zusammengehalten und vorgespannt.

In sämtlichen Ausführungsformen der Kompensationselemente 6.1 bis 6.4 sind Versteifungselemente 6c und Stützringe 6d anwendbar, wie sie beispielhaft in der Ausführung des Kompensationselementes 6.2 (Stützring 6d) und des Kompensationselementes 6.3 (Versteifungselemente 6c) dargestellt sind. Die vorgeschlagene Vorrichtung 1 kann in jedem der vorstehend beschriebenen Fälle als Verschraubung oder als Flanschverbindung ausgestaltet werden.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von Wärmedehnungen unterworfenen Rohren,

- die aus einem mit einem ersten Rohrende (2) verbundenen ersten Anschlußteil (4) und

- aus einem mit einem zweiten Rohrende (3) verbundenen zweiten Anschlußteil (5) besteht, die axiale Verschiebebewegungen der Anschlußteile (4, 5) zueinander zuläßt und diese Verschiebebewegungen in jeder der beiden Richtungen durch einen Anschlag (4c; 7a) begrenzt,

- die in einer in den Anschlußteilen (4, 5) ausgebildeten, zur Rohrachse (R) hin geöffneten, ringförmig umlaufenden Kammer (4b, 5b) wenigstens ein vom Rohrquerschnitt axial durchdrungenes Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) formschlüssig aufnimmt,

- das elastische und abdichtende Eigenschaften besitzt und

- die mittels eines die Anschlußteile (4, 5) zusammendrückenden, am ersten Anschlußteil (4) anschlagenden Verbindungsteils (7) das Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) in der Kammer (4b, 5b) kraftschlüssig auf Dichtwirkung gegen die Anschlußteile (4, 5) vorspannt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Anschlußteil (4) ein Führungsteil (4a) und am zweiten Anschlußteil (5) ein geführtes Teil (5a) ausgebildet ist, die die Anschlußteile (4, 5) koaxial führen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Anschlußteil (4) ein Führungsteil (4a) und am zweiten Anschlußteil (5) ein geführtes Teil (5a) ausgebildet ist, die die Anschlußteile (4, 5) zum einen axial führen und zum anderen eine begrenzte Winkelbildung zwischen den sich in einem Punkt schneidenden Rohrachsen der Anschlußteile (4, 5) zulassen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) an seinem äußeren Umfang und im Bereich zwischen den Anschlußteilen (4, 5) von einem ringförmigen Hohlraum (8; 8*) umgeben ist, der über wenigstens eine Verbindungsöffnung (4d) mit der Umgebung der Vorrichtung (1) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) an seinem äußeren Umfang und mittig zu seiner axialen Erstreckung eine umlaufende nutförmige Ausnehmung (6e) aufweist, die über wenigstens eine Verbindungsöffnung (4d) mit der Umgebung der Vorrichtung (1) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) aus einem Elastomer hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) wenigstens ein Versteifungselemente (6c) eingebettet ist, das einer zur Rohrachse (R) hin gerichteten Deformation des Kompensationselementes (6.1; 6.2; 6.3, 6.4) entgegenwirkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (6; 6.1; 6.2; 6.3, 6.4) an seinem inneren Umfang, bündig mit dem Rohrquerschnitt, mit einem Stützring (6d) stoffschlüssig armiert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (6d) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationselement (6.1) an jeder seiner beiden Stirnseiten einen umlaufenden wulstförmigen Vorsprung (6.1a; 6.1b) aufweist, der jeweils in eine zugeordnete komplementäre nutförmige Vertiefung (4.1b, 5.1b) innerhalb der Kammer (4b, 5b) im jeweils zugeordneten Anschlußteil (4, 5) eingreift.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationselement (6.2), in der Rohrachse (R) gesehen, beiderseits und in symmetrischer Anordnung zueinander jeweils einen kegelstumpfförmigen Endabschnitt (6.2a; 6.2b) aufweist, der das Kompensationselement (6.2) jeweils zum Ende hin verjüngt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationselement (6.3) an jedem stirnseitigen Ende einen ausgeprägten, nahezu einen Winkel von 360 Grad umschließenden Wulst (6.3a; 6.3b) aufweist, von denen der erste Wulst (6.3a) teilweise einerseits in einer komplementären, nutförmigen ersten Ausnehmung (4.3a) im ersten Anschlußteil (4) und teilweise andererseits in einer mit letzterer korrespondierenden, komplementären, nutförmigen Ausnehmung (9a) in einem ersten Gegenflansch (9) Aufnahme findet und das erste Anschlußteil (4) und der erste Gegenflansch (9) den ersten Wulst (6.3a) zwischen sich vorspannen und der zweite Wulst (6.3b) teilweise einerseits in einer komplementären, nutförmigen zweiten Ausnehmung (5.3a) im zweiten Anschlußteil (5) und teilweise andererseits in einer mit letzterer korrespondierenden, komplementären, nutförmigen Ausnehmung (10a) in einem zweiten Gegenflansch (10) Aufnahme findet und das zweite Anschlußteil (5) und der zweite Gegenflansch (10) den zweiten Wulst (6.3b) zwischen sich vorspannen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (6.3) an seinem äußeren Umfang und in seinem mittleren Bereich von einer Hülse (11) umgeben ist, die einerseits mit ihrem ersten Endteil (11a) in eine dritte Ausnehmung (9b) im ersten Gegenflansch (9) und andererseits mit ihrem zweiten Endteil (11b) in einer vierten Ausnehmung (10b) im zweiten Gegenflansch (10) verschieblich eingreift und die beiderseits an einem gegenüber den Endteilen (11a, 11b) durchmessergrößeren Mittelteil (11c) jeweils eine radial orientierte Anschlagfläche (11d, 11e) für die Gegenflansche (9, 10) ausbildet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Kompensationselement (6.4) in Hintereinanderschaltung vorgesehen ist, daß zwischen zwei benachbarten Kompensationselementen (6.4) jeweils ein Zwischenring (6.4a) angeordnet ist, der vom Rohrquerschnitt durchdrungen ist, und daß jeder Zwischenring (6.4a) im formschlüssigen Eingriff mit seinen benachbarten Kompensationselementen (6A) steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement (6.4) als O-Ring ausgeführt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (6.4a) an seinem äußeren Umfang eine in Richtung der Rohrachse (R) orientierte Durchtrittsöffnung (6.4b) aufweist.