DE4031879C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsstück aus mehreren konzentrischen Elementen für ebenso viele ineinan­ derliegende Rohre mit zwei Trennbereichen auf beiden Seiten zum Heraustrennen des gesamten Stückes aus einer Mehfach­ rohrleitung, z. B. zum Auswechseln einer aus drei ineinan­ derliegenden Kompensatoren bestehenden flexiblen Verbin­ dungsstelle dreier konzentrischer Rohre einer auf Tieftem­ peratur befindlichen Kryorohrleitung.

Zur Versorgung großer supraleitender Magnetspulen sind u. a. verschweißete Kryoleitungen mit z. B. 4,5 K flüssigem Helium notwendig. Während der Lebensdauer einer Anlage mit solchen Leitungen kann es vorkommen, daß die Kryorohrleitungen bzw. deren Komponenten ausgetauscht werden müssen. Bestimmte Soll­ trennstellen bzw. Verbindungsstücke sollen den Ein- und Ausbau solcher Komponenten durch Trennen und Wiederverbinden ermögli­ chen. Wegen eines evtl. hohen Strahlenpegels in der Nähe der Magnetspulen z. B. bei einer Fusionsanlage sollen alle Instand­ haltungsarbeiten an den Kryorohrleitungen fernbedient, d. h. mit einfachen Schneid- und Schweißvorrichtungen ausgeführt werden können. Die bekannten Muffenverbindungen bei Einfach­ rohrleitungen sind für solche Zwecke nicht geeignet, da sich damit nur nebeneinanderliegende Rohrleitungen trennen und wie­ derverbinden lassen.

Aus der US-PS 24 75 635 ist die Verbindungsstelle einer ko­ axialen Mehrfachrohrleitung bekannt. Bei dieser wird jedoch nur jeweils ein neues an ein vorhandenes Rohrstück angesetzt, wobei die angeschweißten Verbindungsmuffen vor dem Ansetzen übergeschoben werden müssen. Dazu muß jedoch immer ein Rohr­ stück der Verbindung entfernt sein. Zum Einsetzen eines neuen Rohrstückes oder einer ähnlichen Komponente in eine vorhandene Leitung ist die beschriebene Verbindung nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verbin­ dungsstück für koaxiale Mehrfachrohrleitungen zu schaffen, welches mit einfachen Trenn- und Schweißvorrichtungen leicht auszuwechseln ist. Unter Auswechseln ist dabei sowohl der Aus­ bau des alten sowie der Einbau eines neuen Stückes zu verste­ hen, wobei das Trennen durch Schneiden und das Wiedereinsetzen durch Schweißen erfolgen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Er­ findung ein Verbindungsstück vor, welches durch die Merkmale a) bis e) des Patentanspruches 1 gekennzeichnet ist. Weitere besondere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verbindungsstückes sind in dem Merkmal f) des Patentanspruches 2 sowie in den Merkmalen g) und h) des Anspruchs 3 gegeben.

Das erfindungsgemäße Verbindungsstück schafft nun die Mög­ lichkeit, konzentrisch angeordnete Mehrfachrohrleitungen auf einfachste Weise zu trennen und wiederzuverbinden, wobei das Trennen durch Schneiden und das Wiederverbinden durch Schweißen erfolgen kann. Die Vorteile bestehen dabei vor allem in einem sehr einfachen Aufbau und einer kompakten Bauweise des Verbindungsstückes. Es ermöglicht eine einfache Handhabung per Fernbedienung sowie spanlose Trennung. Dabei ist mehrma­ liges Trennen und Wiederverbinden an den jeweiligen Stellen möglich.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im fol­ genden und anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

die Fig. 1 das Verbindungsstück in Form eines sog. flexi­ blen Connectors zum axialen Dehnungsausgleich für eine dreifa­ che koaxiale Kryorohrleitung auf Tieftemperatur zusammen mit der Superisolierung und Zwischenvakuum als Beispiel;

die Fig. 2 das Verbindungsstück in vergrößerter Darstellung in eingebautem Zustand und

die Fig. 3 dasselbe Verbindungsstück von der Rohrleitung ge­ trennt und fertig zum Ausbau und

die Fig. 4 die Einzelheit X in der Fig. 2.

Gem. der Fig. 1 besteht das Verbindungsstück in einem Aus­ führungsbeispiel im wesentlichen aus folgenden Baugruppen:

• - Drei konzentrisch angeordnete Rohrleitungen 1, 2, 3 für Flüssighelium mit 4,5 K, Vor- und Rücklauf bzw. Vakuumiso­ lierung zwischen innerem und mittlerem Rohr,
• - den zur Mehrfachtrennung vorgesehenen rechten und linken Trennstrecken 7, 8, 9 bzw. 19, 20, 21,
• - den Schiebemuffen 4, 5, 6,
• - den auszutauschenden Kompensatoren, wobei Schie­ bemuffen 4, 5, 6 und Austauschteile 10, 11, 12 zusammen als Austauschelemente 27, 28, 29 bezeichnet werden,
• - einem zweigeteilten Strahlungsschild 13, 14,
• - einer Kühlrohrleitung 15 zum Kühlen des Strahlungsschildes,
• - der Außenmuffe 16, die mit dem Außenrohr 17 ein geschlos­ senes Vakuumkontainment bilden,
• - der Superisolierung 18 gegen Strahlungswärme.

Im folgenden werden die innerhalb des zweigeteilten Strah­ lungsschildes liegenden Komponenten gem. den Fig. 2 und 3 sowie 4, die das Verbindungsstück bilden, näher beschrieben.

Die drei Kompensatoren dienen zum thermischen Län­ genausgleich der Rohrleitungen 1, 2 und 3 und sind mittels der Ringe 24, 25, 26 auf später beschriebene Art an die Schiebe­ muffen 4, 5, 6 angeschweißt. Die Schiebemuffen sind im Durch­ messer so ausgelegt, daß sie sich zwischen zwei Kompensatoren einschieben lassen, z. B. die Schiebemuffe 4 in das äußere Austausch­ teil 10 über das mittlere Austauschteil 11. Ebenso entsprechend die Schiebemuffe 5. Dabei ist die Länge der Schiebemuffen 4, 5, 6 einschl. der Endstücke so bemessen, daß sie sich nach Abtrennen etwa voll­ ständig in die Kompensatoren bzw. Austauschteile 10, 11, 12 der Länge nach einschieben lassen.

Die innere Schiebemuffe 6 der Rohrleitung 1 braucht im Durchmesser nur etwas größer zu sein als diese, um darauf etwas verschoben werden zu können.

Als auszuwechselnde Elemente 27, 28, 29 sind nun jeweils ein Austauschteil 10, 11, 12 und eine Schiebemuffe 4, 5, 6 zusammengefaßt, wobei jedes dieser Elemente 27, 28, 29 einen ersten Trennbereich 22 und einen zweiten Trennbereich 23 aufweist, inner­ halb derer die Elemente 27, 28 und 29 herausgetrennt werden.

Dabei ist der erste Trennbereich 22 auf der rechten Seite der Figuren im Bereich der Schiebemuffen 4, 5, 6 für jedes der Elemente 27, 28, 29 in zwei Trennstellen aufgeteilt, und zwar für das äußere Element 27 die Stellen A und B, für das mitt­ lere Element 28 die Stellen C und D und für das innere Element 29 die Stellen E und F.

Der zweite Trennbereich 23 auf der linken Seite der Figuren im Bereich der Austauschteile 10, 11, 12 besteht nur aus jeweils einer Trennstelle, für außen G, für die mittige H und für die innere I. Die äußeren Trennstellen BDF und GHI beider Bereiche 22 und 23 liegen nun auf besonderen, zwischen die Rohrleitun­ gen 1, 2, 3 und die Elemente 27, 28, 29 an den Enden einge­ schweißten Trennstrecken 7, 8, 9 und 19, 20, 21, wobei diese Trennstrecken rohrförmige Zylinder größeren Durchmessers sind, die mehrere hintereinandergelegene, radiale Nuten aufweisen. Der jeweilige Schnitt an den Trennstellen BDF und GHI erfolgt nun pro Trennvorgang jeweils in der innersten Nut 30, so daß bei den jeweils fünf dargestellten Nuten 30 fünf Trennopera­ tionen möglich sind, sofern nach Abtrennen an der jeweiligen Nut wieder ein neues Teil eingeschweißt wird bzw. nicht direkt in der Nut, sondern am erhöhten Teil neben der Nut.

Wie bereits erwähnt, ist der erste Trennbereich 22 jeweils in zwei Trennstellen AB, CD und EF aufgeteilt, von denen AC und E jeweils zwischen Austauschteilen 10, 11, 12 und Schiebemuffen 4, 5, 6 gelegen sind. Diese Stelle ist in der Fig. 4 ver­ größert dargestellt, dabei wird die eigentliche Verbindung durch die Ringe 24, 25 und 26 hergestellt, die in den radialen Zwischenraum zwischen den sich ein Stück überlappenden Enden 31 und 32 der jeweils inneren Schiebemuffen 4 und 5 und der äußeren Verlängerung 33 und 34 der Austauschteile 10, 11 eingeschweißt sind.

Die Ringe 24, 25 und 26 weisen eine innere Hinterdrehung 35 auf und sind auf ihre Längsseiten bezogen umgekehrt ange­ schweißt, d. h. z. B. die der Schiebemuffe 4 zugewendete Seite an das Ende 31 des Austauschteils 10 bzw. seiner Verlängerung 33 und die diesen zugewendete Seite jedoch an das Ende 31 der Schiebemuffe. Somit ist zwischen den Außenflächen der Ringe 24 und 25 und den gegenüberliegenden Flächenenden 31 und 32 bzw. der Hinterdrehung 35 ein offener Spalt vorhanden, der für das Abtrennen wichtig ist.

Wird nun an den Trennstellen A bzw. C von außen durchge­ schnitten, so läßt sich z. B. der rechte Teil des Ringes 24 auf der Schiebemuffe 4 wegziehen. Der linke Teil bleibt am Ende 32 der Schiebemuffe 4 und läßt sich zusammen mit dieser in das Austauschteil 10 bzw. sein Ende 31 schieben. Genauso ist weiter die Verbindung zwischen Schiebemuffe 5 und Austauschteil 11 mit dem Ring 25 ausgebildet.

Der Austausch der drei Elemente 27, 28, 29 bezogen auf die Rohrleitungen 1, 2 und 3 geschieht nun wie folgt.

Die Beschreibung bezieht sich dabei nur auf den Austausch der drei innenliegenden konzentrisch angeordneten Kompensatoren, die außenliegenden Elemente der Fig. 1 bleiben außer Betracht, bzw. werden die Arbeitsoperationen zum Entfer­ nen bzw. Trennen der die Rohre umgebenden Außenmuffe 16 und des Strahlungsschildes 13, 14 mit der Kühlrohrleitung 15 hier nicht näher beschrieben.

Zuerst wird an der Trennstelle A des ersten Trennbereiches 22 (auf der rechten Seite der Figur) das Austauschteil 10 von der Schiebemuffe 4 getrennt, in das durch den Ring 24 in die Hin­ terdrehung 35 geschnitten wird.

Danach erfolgt durch einen Schnitt an der Trennstelle B des ersten Trennbereiches 22 die Trennung der Schiebemuffe 4 von der Rohrleitung 1.

Die freigetrennte Schiebemuffe 4 wird nun nach links in das Austauschteil 10 bzw. seine Verlängerung 33 geschoben, so daß nun der Zugang zur nächst innenliegenden Schiebemuffe 5 mög­ lich ist.

An den Trennstellen C und D wird nun die Schiebemuffe 5 ge­ trennt und ebenfalls nach links in das Austauschteil 11 gescho­ ben. Somit ist der Zugang zur inneren Schiebemuffe 6 frei. Nach dem Trennen der Schiebemuffe 6 an den Trennstellen E und F ist die rechte Seite der Austauschteile frei bzw. ist der rechte, erste Trennbereich 22 geöffnet.

Jetzt folgen die Schnittoperationen im zweiten Trennbereich 23, d. h. auf der linken Seite der Figuren.

Durch Schneiden an der Trennstelle G wird das äußere Austauschteil 10 völlig frei und kann in es zusammen mit der Schiebe­ muffe 4 nach rechts weggeschoben werden. Damit ist der Zugang zur Trennstelle H möglich.

Nach dem Trennen an der Trennstelle H ist das mittlere Austauschteil 11 frei und wird zusammen mit der in es eingeschobenen Schiebemuffe 5 gleichfalls nach recht weggeschoben. Dies ermöglicht jetzt den Zugang zur Trennstelle I.

Nach dem Trennen des inneren Austauschteils 12 an der Trenn­ stelle I sind nun alle auszutauschenden Teile frei und können aus der Rohrstrecke herausgenommen werden. Dieses Situation zeigt die Fig. 3.

Nach erfolgtem Austausch werden jetzt neue, in der Länge ange­ paßte Kompensatoren mit daran über die Ringe 24, 25 und 26 angeschweißten Schiebemuffen in umgekehrter Reihenfolge wieder eingeschweißt und die darumliegenden Isolierelemente wieder angebaut.

Wichtig ist nun bei der vorliegenden Erfindung, daß jedes äußere Element 27, 28 des Verbindungsstückes länger ist als das jeweils nächst innere, wobei jedes Element 27, 28, 29 aus zwei hintereinanderliegenden Teilen, besteht, von denen nach Trennen voneinander die dem ersten Trennbereich 22 zugewende­ ten Schiebemuffen 4, 5, 6 im wesentlichen vollständig in die dem zweiten Trennbereich zugewendeten Austauschteile 10, 11, 12 schiebbar sind. Dabei muß der innere Durchmesser eines je­ weils äußeren Elementes 27, 28 bzw. dessen Schiebemuffe 4, 5 größer sein als der äußere Durchmesser des jeweils inneren Elementes 28, 29 bzw. dessen Austauschteiles 11, 12. Der erste Trennbereich 22 auf der einen Seite jedes Elementes ist den Schiebemuffen 4, 5, 6 zugeordnet und ist mindestens jedes äußere Element 27, 28 in je zwei Trennstellen AB und CD aufge­ teilt, deren Abstände im Bereich der jeweiligen Schiebemuffen 4, 5 voneinander bei jeder weiter außenliegenden Schiebemuffe 4, 5 größer sind als die der nächst inneren Schiebemuffe 5, 6 und wobei je­ weils zwei innere Trennstellen EF und CD in Längsrichtung ge­ sehen innerhalb der zwei nächst äußeren Trennstellen CD und AB gelegen sind. Für den zweiten, auf der anderen Seiten zwischen Rohr­ leitungen 1, 2, 3 und Austauschteilen 10, 11, 12 gelegenen Trennbereich 23 ist wichtig, daß die Trennstellen GHI bei ei­ nem jeweils äußeren Element 27, 28 von dem Austauschteil 10, 11 größeren Abstand aufweisen als die Trennstellen eines je­ weils nächst inneren Elementes 28, 29.

Bezugszeichenliste

 1 äußere Rohrleitung
 2 mittlere Rohrleitung
 3 innere Rohrleitung
 4 äußere Schiebemuffe
 5 mittlere Schiebemuffe
 6 innere Schiebemuffe
 7 äußere rechte Trennstrecke
 8 mittlere rechte Trennstrecke
 9 innere rechte Trennstrecke
10 äußeres Austauschteil
11 mittleres Austauschteil
12 inneres Austauschteil
13 Strahlungsschild
14 Strahlungsschild
15 Kühlrohrleitung
16 Außenmuffe
17 Außenrohr
18 Superisolierung
19 äußere linke Trennstrecke
20 mittlere linke Trennstrecke
21 innere linke Trennstrecke 22 erster Trennbereich
23 zweiter Trennbereich
24 äußerer Ring
25 mittlerer Ring
26 innerer Ring
27 äußeres Austauschelement
28 mittleres Austauschelement
29 inneres Austauschelement
30 Radialnuten
31 Ende
32 Ende
33 Verlängerung
34 Verlängerung
35 Hinterdrehung
A B C D E F Trennstellen erster Bereich
G H I Trennstellen zweiter Bereich

Claims (3)

1. Verbindungsstück aus mehreren konzentrischen Elementen (27, 28, 29) für ebenso viele ineinanderliegende Rohrleitungen (1, 2, 3) mit zwei Trennbereichen (22, 23) auf beiden Seiten zum Her­ austrennen des gesamten Stückes aus einer Mehrfachrohrlei­ tung, insbesondere zum Auswechseln einer aus drei ineinan­ derliegenden Kompensatoren bestehenden flexiblen Verbin­ dungsstelle dreier konzentrischer Rohre einer auf Tiefst­ temperatur befindlichen Kryorohrleitung mit folgenden Merk­ malen:

• a) Jedes äußere Element (27, 28) ist länger als das jeweils nächst innere, wobei jedes Element (27, 28, 29) aus zwei hintereinanderliegenden Teilen, einem Austauschteil (10, 11, 12) und einer Schiebemuffe (4, 5, 6) besteht, von denen nach Trennen voneinander die dem ersten Trennbe­ reich (22) zugewendeten Schiebemuffen (4, 5, 6) in das dem zweiten Trennbereich (23) zugewendete Austauschteil (10, 11, 12) einschiebbar sind,
• b) der innnere Durchmesser eines jeweils äußeren Elementes (27, 28) mit dessen Schiebemuffe (4, 5) ist größer als der äußere Durchmesser des jeweils inneren Elementes (28, 29) mit dessen Austauschteil (11, 12),
• c) der erste Trennbereich (22) auf der einen Seite jedes Elements ist den Schiebemuffen (4, 5, 6) zugeordnet und ist für mindestens jedes äußere Element (27, 28) in je zwei Trennstellen AB und CD aufgeteilt, deren Abstände im Bereich der jeweiligen Schiebemuffe (4, 5) voneinan­ der bei jeder weiter außenliegenden Schiebemuffe (4, 5) größer sind als die der nächsten inneren Schiebemuffe (5, 6) und wo­ bei jeweils zwei innere Trennstellen EF und CD in Längs­ richtung gesehen innerhalb der zwei nächst äußeren Trennstellen (CD und AB) gelegen sind,
• d) der zweite Trennbereich (23) auf der anderen Seite ist zwischen Rohrleitungen (1, 2, 3) und Austauschteilen (10, 11, 12) gelegen und besteht aus nur einer Trenn­ stelle (GHI), wobei diese bei einem jeweils äußeren Ele­ ment (27, 28) von den Austauschteilen (10, 11) größeren Abstand aufweist als die Trennstellen eines jeweils nächst inneren Elementes (28, 29),
• e) die - in Längsrichtung gesehen- äußeren Trennstellen (BDF und GHI) liegen auf koaxialen, mit den Rohrleitungen (1, 2, 3) verbundenen Rohrstücken mit ge­ genüber den Rohrleitungen (1, 2, 3) vergrößertem Durchmesser, wobei die Rohrstücke an die Schiebemuffen (4, 5, 6) und die Rohrstücke an die Aus­ tauschteile (10, 11, 12) angeschweißt sind.

2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

• f) die Rohrstücke bilden Trenn­ strecken (7, 8, 9 und 19, 20, 21) und weisen mehrere umlaufende Nuten (30) auf, wobei der Schnitt für die jeweilige Trennstelle (BDF und GHI) in der jeweils innersten, der den Schiebemuffen und den Austauschteilen jeweils nächstliegenden Nut (30) er­ folgt.

3. Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch die weiteren Merkmale:

• g) die Verbindungsstellen zwischen den Austauschteilen (10, 11, 12) und den Schiebemuffen (4, 5, 6) bestehen aus jeweils einem, zwischen den überlappenden Enden (31, 32) gelegenen in­ neren hinterdrehten Ring (24, 25, 26), dessen axiale Seiten in umgekehrter Zuordnung mit den überlappenden Enden (31, 32) verschweißt sind, so daß zwischen Hinter­ drehung (35) und Schiebemuffenende (32) ein Spalt bleibt, wobei
• h) der Schnitt für die inneren Trennstellen (AC) des ersten Trennbereiches (22) nur durch das Ende (31) des Austauschtei­ les und die Ringe (24, 25, 26) lediglich bis in die Hinterdrehung (35) zwischen den Schweißstellen erfolgt.