DE3322405A1 - Pressure-proof connection between the ends of two pipelines - Google Patents
Pressure-proof connection between the ends of two pipelinesInfo
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Abstract
Description
Druckdichte Verbindung zwischen den Enden zweier LeitungsrohrePressure-tight connection between the ends of two conduits
Die Erfindung betrifft eine druckdichte Verbindung zwischen den Enden zweier Leitungsrohre nach Art einer Male-female-Verbindung, bestehend aus mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren, bei denen der Ringraum zwischen den Rohren bzw. bei mehr als zwei konzentrischen Rohren mindestens einer der Ringräume vakuumisoliert ist.The invention relates to a pressure-tight connection between the ends two conduits in the manner of a male-female connection, consisting of at least two pipes arranged concentrically to one another, in which the annular space between the tubes or, if there are more than two concentric tubes, at least one of the annular spaces is vacuum insulated.
Der Anschluß von vakuumisolierten Leitungen für flüssiges Helium an Apparaturen verschiedenster Art bzw. auch zur Verbindung der vakuumisolierten Leitungen untereinander erfolgt bisher mit Hilfe von Schraub-oder Klemmkupplungen. Für Anwendungen, wie verschiebbare supraleitende Magnete, verschiebbare supraleitende Generatoren bzw. nicht ortsfeste Kryostate, bildet eine tiefkalte feste Verbindung stets ein Hemmnis bezüglich der Handhabung.The connection of vacuum-insulated lines for liquid helium to Various types of apparatus and also for connecting the vacuum-insulated lines with each other has so far been done with the help of screw or clamp couplings. For applications like sliding superconducting magnets, sliding superconducting generators or non-stationary cryostats, always form a deep-frozen solid connection Obstacle to handling.
Man hat sich bisher damit geholfen, daß man die Verbindung durch eine in Schlaufen gelegte flexible Leitung herstellte. Bei einer Drehung des Kryostaten bzw. des Generators wurde das Maß der Drehung von den Schlaufen aufgenommen, d. h. die Drehung wurde in eine Biegung der Leitung umgewandelt.So far one has helped by connecting the connection through a made looped flexible conduit. When the cryostat is rotated or of the generator, the amount of rotation was recorded by the loops, i. H. the twist has been converted into a bend in the conduit.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen zwei Leitungsrohren nach Art einer Male-female-Verbindung anzugeben, die drehbar ist und bei der dennoch die Leckverluste auf ein Minimum reduziert sind.The present invention is based on the object of a connection between two conduits in the manner of a male-female connection, the is rotatable and in which the leakage losses are nevertheless reduced to a minimum.
Diese Aufgabe wird bei einer druckdichten Verbindung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Außenrohrenden unter Zwischenlegung einer O-Ring-Dichtung lösbar miteinander verklammert sind und durch die Verklammerung die Innenrohrenden fest gegeneinander gepreßt sind, wobei die Abdichtung der Innenrohre durch an den Innenrohrenden angebrachte ringförmige Keramikscheiben erzielt -ist. Durch die O-Ring-Dichtung wird einmal eine Abdichtung des äußeren Ringraumes gegenüber der Atmosphäre gewährleistet, wobei jedoch eine Drehbarkeit aufrechterhalten bleibt. Die an den Innenrohrenden vorgesehenen Keramikscheiben dichten aufgrund ihrer Anpressung gegeneinander den Innenraum des Innenrohres nach auen hin ab, wobei sie eine Drehung zulassen.In the case of a pressure-tight connection, this task is the one at the beginning mentioned type solved in that the outer pipe ends with the interposition of a O-ring seal are releasably clamped together and by the clamp the inner pipe ends are pressed tightly against each other, the sealing of the inner pipes by means of ring-shaped ceramic disks attached to the inner tube ends. The O-ring seal creates a seal against the outer annular space the atmosphere ensured, but rotatability is maintained. The ceramic disks provided on the inner tube ends seal due to their contact pressure against each other the interior of the inner tube towards the outside, with a rotation allow.
Mit besonderem Vorteil sitzen die Keramikscheiben auf den Innenrohrenden auf, ragen über das Innenrohrende heraus und sind in einer Kammerung gehalten. Diese konstruktive Ausgestaltung zeichnet sich durch eine besondere Einfachheit bei voller Wirksamkeit aus. Zweckmäßigerweise sind die Keramikringe in der Kammerung durch Klebstoff gehalten. Dies wirkt sich vorteilhaft bei der Zusammenfigung der Verbinduny aus, d. h. die Keramikringe können nicht aus der Kammerung herausfallen. Daruber hinaus bewirkt die Verklebung eine Abdichtung in Bereich der Kammerung. L)ie gegeneinander gepreiiten Oberflächen der Keramikringe sind zweckmä[#-'igerweise plangeschliffen, so daß sie groflächig gegeneinanderliegen.The ceramic disks sit on the inner tube ends with particular advantage on, protrude beyond the inner pipe end and are held in a chamber. These structural design is characterized by a particular simplicity at full Effectiveness. The ceramic rings are expediently through in the chamber Adhesive held. This is beneficial in making the connection off, d. H. the ceramic rings cannot fall out of the chamber. About that In addition, the bond creates a seal in the area of the chambers. L) ie against each other The surfaces of the ceramic rings are expediently ground flat, so that they lie against each other over a large area.
Dadurch wird eine Dichtheit erreicht, die im Bereich kleiner als 1 dr x l/ (gt. Um den Anprel5druck für die Keramikscheiben steuern zu können, ist weiterhin vorgesehen, daiS in unmittelbarer Nähe der Keramikringe zumindest an einem Innenrohr ein den Anpreßdruck erzeugender bzw. regelnder Faltenbalg angeordnet ist. Im Einbauzustand ist der aus Metall bestehende Faltenbalg zusammengepreßt und drückt aufgrund der Federwirkung die Keramikscheiben gegeneinander. Der Anpreßdruck kann durch unterschiedliche Faltenbälge oder zusätzliche Federn variiert werden.This achieves a tightness that is less than in the area 1 dr x l / (gt. In order to be able to control the contact pressure for the ceramic disks, is furthermore provided that in the immediate vicinity of the ceramic rings at least one Inner tube a bellows generating or regulating the contact pressure is arranged. In the installed state, the metal bellows is compressed and pushes due to the spring action, the ceramic disks against each other. The contact pressure can can be varied by different bellows or additional springs.
Die 0-Ring-Dichtung ist vorteilhafterweise durch einen Stützring gegen Verschieben gesichert. Auch diese Maljnahme vereinfacht die Montage der druckdichten Verbindung. Eine Fettung der 0-Ring-Dichtung sorgt dafür, da die Drehung in diesem Bereich besonders leichtgängig ist, zusätzich sorgt die Fettung auch noch für eine verbesserte Abdichtung. Die Verklammerung der AuBenrohrenden ist durch einen Spannring erreicht, dessen Vorspannung veränderbar ist. Normalerweise wird man die Vorspannung möglichst hoch wählen, um die Leckverluste im Bereich der Innenrohrenden und der Außenrohrenden möglichst niedrig zu halten. Eine leichte Verringerung der Vorspannung erhöht zwar die Verluste geringfügig, erleichtert aber das Drehen erheblich.The O-ring seal is advantageously counteracted by a support ring Moving secured. This also simplifies the assembly of the pressure-tight Link. Greasing the O-ring seal ensures that the rotation in this The area is particularly easy to move, the greasing also ensures a improved sealing. The outer tube ends are clamped together with a clamping ring reached, the preload can be changed. Usually one gets the bias Choose as high as possible to avoid leakage losses in the area of the inner pipe ends and the Keep the outer pipe ends as low as possible. A slight decrease in preload increases the losses slightly, but makes turning much easier.
Da die beschriebenen Leitungsrohre üblicherweise nur für den Transport von tiefgekühlten Medien verwendet werden, wird an das Material, welches die Innenrohrenden abdichten soll, eine erhöhte Anforderung gestellt.Since the pipes described are usually only for transport used by deep-frozen media is to the material that makes up the inner tube ends to seal, an increased requirement is made.
Beim Transport von beispielsweise flüssigem Helium herrscht im Innenrohr und somit auch an der Innenrohrwandung eine Temperatur von in etwa 4 0K vor. Normale Dichtungsmaterialien, wie Kunststoffe oder Gummi, zerbrechen bji diesen geringen Temperaturen sehr leicht aufgrund ihrer Sprödigkeit. Keramik hat sich für diesen Zweck als besonders vorteilhaft erwiesen.When transporting liquid helium, for example, there is prevailing in the inner tube and thus a temperature of around 4 ° K on the inner pipe wall as well. Normal Sealing materials, such as plastics or rubber, break at this small amount Temperatures very easily due to their brittleness. Pottery has opted for this Purpose proven to be particularly beneficial.
Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is shown schematically on the basis of FIGS. 1 and 2 Embodiments explained in more detail.
Die Figur 1 zeigt einen seitlichen Schnitt durch eine Verbindung gemäß der Lehre der Erfindung. Figur 2 zeigt eine vergrölderte Darstellung der Innenrohrverbindung.FIG. 1 shows a lateral section through a connection according to FIG the teaching of the invention. FIG. 2 shows an enlarged representation of the inner pipe connection.
Die Erfindung ist am Beispiel einer Rohrleitung beschrieben, die aus vier konzentrisch zueinander angeordneten gewellten Metallrohren besteht, welche beispielsweise zum Transport von Helium dient. Die gewellten Rohre 1, 2, 3 und 4 sind durch nicht dargestellte Abstandshalter in konzentrischer Lage zueinander gehalten. Zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei solchen Rohren bzw. auch zum Anschluß einer solchen Leitung an ein aus vier konzentrischen Rohren bestehendes Rohrleitungssystem werden zunächst die Rohre 4, 3 und 2 gegenüber dem Rohr 1 abgesetzt. Auf die Enden der Rohre 1, 2, 3 und 4 werden Schraubbuchsen 5, 6, 7 und 8 aufgeschraubt und stirnseitig mit den Enden der Rohre 1, 2, 3 und 4 verschweißt. An die Schraubbuchse 5 wird dann ein Rohrstück 9 angeschweißt und die Schraubbuchsen 5 und 6 über ein Rohrstück 10 druckdicht miteinander verbunden. Auf die Schraubbuchse 7 wird ein Rohr 11 geschweißt, an dessen freies Ende ein Abschiußring 12 angeschweißt ist. Auf den Abschlußring 12 wird ein weiteres Rohrstück 13 unter Bildung eines Ringraumes zwischen den Rohren 11 und 13 aufgeschweilit, dessen anderes Ende mit einem Flanschring 14 verschweißt ist.The invention is described using the example of a pipeline that consists of consists of four concentrically arranged corrugated metal tubes, which for example used to transport helium. The corrugated tubes 1, 2, 3 and 4 are held in a concentric position to one another by spacers (not shown). For establishing a connection between two such pipes or for connection such a line to a pipeline system consisting of four concentric pipes the tubes 4, 3 and 2 are first set down opposite the tube 1. On the ends the tubes 1, 2, 3 and 4 are screwed on screw sockets 5, 6, 7 and 8 and on the face side welded to the ends of tubes 1, 2, 3 and 4. The screw socket 5 is then a pipe section 9 is welded on and the screw sockets 5 and 6 via a pipe section 10 connected to each other in a pressure-tight manner. A pipe 11 is welded onto the screw socket 7, a closing ring 12 is welded to its free end. On the locking ring 12 becomes a further pipe section 13 with the formation of an annular space between the pipes 11 and 13 aufgeschweilit, the other end of which is welded to a flange ring 14 is.
Der Flanschring i4 ist über ein Rohrstück 15 mit der Schraubbuchse 8 verschweißt. Das eben beschriebene Ende ist das sogenannte Male-Ende einer Vierfachkoaxialleitung, bei welcher der Raum zwischen den Rohren 1 und 2 und 3 und 4 vakuumisoliert ist, wogegen der Raum zwischen den Rohren 2 und 3 von Kaltgas durchströmt ist. Auf das sogenannte Female-Ende werden nach entsprechenden Vorarbeiten die Schraubbuchsen 5 a, 6 a, 7 a und 8 a aufgeschraubt und in gleicher Weise mit den Rohren 1, 2, 3 und 4 verschweißt. Die Anbringung der Teile 9 a, 10 a und 15 a geschieht in der vorbeschriebenen Weise. Im Unterschied zum Male-Ende wird jedoch nur ein Rohr 16 auf die Schraubbuchse 7 a aufgeschweißt und mit dem Flanschteil 14 a verschweißt. Wesentlich ist, daß der Innendurchmesser des Rohres 16 nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 13, so dalj das Male-Ende in das Female-Ende leicht einschiebbar ist, ohne daß es zu größeren Kälteverlusten in diesem Bereich kommt. Die Festlegung der beiden Enden gegeneinander erfolgt durch einen sogenannten Spannring 17, welcher die Flanschteile 14 und 14 a umfaßt.The flange ring i4 is connected to the screw socket via a pipe section 15 8 welded. The end just described is the so-called male end of a quadruple coaxial line, in which the space between pipes 1 and 2 and 3 and 4 is vacuum insulated, whereas cold gas flows through the space between pipes 2 and 3. On the So-called female ends become the screw sockets after appropriate preparatory work 5 a, 6 a, 7 a and 8 a screwed on and in the same way with the Pipes 1, 2, 3 and 4 welded. The attachment of the parts 9 a, 10 a and 15 a is done in the manner described above. In contrast to the male ending, however, there is only one Tube 16 is welded onto the screw socket 7 a and welded to the flange part 14 a. It is essential that the inner diameter of the tube 16 is only slightly larger than the outside diameter of the tube 13, so the male end into the female end can be easily pushed in without causing large losses of cold in this area comes. The two ends are fixed against each other by a so-called Clamping ring 17, which comprises the flange parts 14 and 14 a.
Um eine solche Verbindung drehbar zu machen, wie es beispielsweise wünschenswert ist für verschiebbare supraleitende Magnete, für supraleitende Generatoren bzw. nicht ortsfeste Kryostate, ist vorgesehen, zwischen den Flanschteilen 14 und 14 a eine 0-Ring-Dichtung 18 vorzusehen, die zur Erhöhung der Drehbarkeit und der Abdichtung gefettet ist.To make such a connection rotatable, as for example is desirable for displaceable superconducting magnets, for superconducting generators or non-stationary cryostats, is provided between the flange parts 14 and 14 a to provide an O-ring seal 18 to increase the rotatability and the Seal is greased.
Ein Stützring 19 soll eine Verschiebung des 0-Ringes 18 verhindern.A support ring 19 is intended to prevent the O-ring 18 from shifting.
Die Verbindung der Innenrohre 1 miteinander wird dadurch erreicht, dalf am Ende der Rohrstücke 9 und 9 a Kammerungen 20 und 21 vorgesehen sind, in denen Keramikringe 22 und 23 angeordnet sind, die über das Ende der Rohrstücke 9 und 9 a hinausragen. Der erforderliche Anpreßdruck, um die Abdichtung in diesem Bereich zu gewährleisten, wird durch den Spannring 17 aufgebracht. Ein in das Rohrstück 9 eingeschweißter Faltenbalg 24 sorgt für den notwendigen Anpreßdruck der Keramikscheiben 22 und 23. Die Keramikscheiben 22 und 23 sind in den Kammerungen 20 und 21 verklebt, um einmal ein Herausfallen beim Zusammenfügen der beiden Enden zu verhindern, andererseits jedoch die Dichtigkeit an dieser Stelle zu gewährleisten. Eine besonders hohe Abdichtwirkung erreicht man, wenn die einander berührenden Stirnflächen der Keramikscheiben 22 und 23 plange- schliffen sind, wodurch darüber hinaus noch die Drehbarkeit in diesem Bereich erhöht wird. Da im Innern der Rohre 1 eine Temperatur von in etwa 4 0K vorherrscht und somit auch die Keramikscheiben 22 und 23 eine annähernd gleiche Temperatur annehmen, ist ein besonderer Werkstoff für die Abdichtung in diesem Bereich erforderlich. Keramik hat sich als Abdichtwerkstoff für derartig niedrige Temperaturen als ausgezeichnet erwiesen. Die Dichtheit der plan aufeinandergedrückten Keramikscheiben 22 und 23 liegt im Bereich kleiner als 10-1 mbar x ljs. Will man die Drehbarkeit im Bereich der Flanschteile 14 und 14 a erhöhen, so kann man den Spannring zweckmäßigerweise so ausbilden, daß eine Lockerung zwischen den Flanschteilen 14 und 14 a möglich ist, ohne daß die Leckverluste in diesem Bereich unzulässig ansteigen.The connection of the inner tubes 1 to one another is achieved by dalf at the end of the pipe sections 9 and 9 a chambers 20 and 21 are provided, in which ceramic rings 22 and 23 are arranged, which over the end of the pipe sections 9 and 9 a protrude. The required contact pressure to create the seal in this Ensure area is applied by the clamping ring 17. One in the pipe section 9 welded bellows 24 ensures the necessary contact pressure of the ceramic disks 22 and 23. The ceramic disks 22 and 23 are glued in the chambers 20 and 21, on the one hand to prevent falling out when joining the two ends, on the other hand however, to ensure the tightness at this point. A particularly high sealing effect is achieved when the mutually contacting end faces of the ceramic disks 22 and 23 planned are ground, which also makes it possible to rotate is increased in this area. Since inside the tubes 1 a temperature of approximately 4 0K prevails and thus the ceramic disks 22 and 23 are approximately the same Assume temperature is a special material for sealing in this area necessary. Ceramic has proven to be a sealing material for such low temperatures proven to be excellent. The tightness of the ceramic discs pressed flat on top of one another 22 and 23 is in the range less than 10-1 mbar x ljs. Do you want rotatability? increase in the area of the flange parts 14 and 14 a, so you can expediently the clamping ring train so that a loosening between the flange 14 and 14 a possible without the leakage losses increasing in this area in an impermissible manner.
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