DE838672C

DE838672C - Axialkompensator mit Druckausgleich

Info

Publication number: DE838672C
Application number: DEP966A
Authority: DE
Inventors: Albert Dreyer
Original assignee: METALLSCHLAUCHFABRIK AG
Current assignee: METALLSCHLAUCHFABRIK AG
Priority date: 1945-12-07
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-05-12

Description

Axialkompensator mit Druckausgleich Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Axialkompensator mit Druckausgleich für Rohrleitungen, welcher den Zweck hat, die durch Temperaturdifferenzen bedingten Längenveränderungen der Rohrleitungen aufzunehmen und dadurch deren Fixpunkte zu entlasten.
Es sind schon solche Axialkompensatoren mit Druckausgleich bekannt, die Druckkammern mit Federrohrkörpern, sog. Federbalge aufweisen, d. h. elastische Faltenrohre, welche sich axial sowohl dehnen wie zusammendrücken lassen und nach außen im Gegensatz zu den sog. Stopfbüchsenkomperisatoren einen vollständig dichten Abschluß bilden.
Ein bekannter derartiger Axialkompensator nach der schweizerischen Patentschrift 215 472 weist zwei äußere Federrohrkörper auf, zwischen welchen ein dritter Federrohrkörper angeordnet ist, dessen aktive Fläche doppelt so groß ist wie jene der beiden äußeren Federrohrkörper, wobei die drei Federrohrkörper derart miteinander verbunden sind, daß bei der Verlängerung der beiden äußeren Federrohrkörper der mittlere Federrohrkörper verkürzt und beim Verkürzen der äußeren Federrohrkörper der mittlere Federrohrkörper verlängert wird. Die gegenseitige Verbindung der drei Federrohrkörper erfolgt dabei entweder durch ein innen angeordnetes Führungsrohr oder durch äußere Zugstangen.
Bei einer anderen bekannten Konstruktion eines solchen Axialkompensators nach der deutschen Patentschrift 54392g sind zwei hintereinanderliegen:de Federrohrkörper und ein dritter äußerer Federrohrkörper vorgesehen, welcher einen der beiden hintereinanderliegenden Federrohrkörper umfaßt. Außen um alle .drei Federrohrkörper herum ist ferner ein Gehäuse angeordnet, welches derart mit den Federrolirkörpern verbunden ist, daß zwei Kammern entstehen, die durch einen Führungsring voneinander getrennt sind. In der einen Kammer befindet sich der einzelne Federrohrkörper und in der anderen Kammer die beiden anderen Federrohrkörper, von welchen der eine den anderen umgibt. Der einzelne Federrohrkörper steht auf der Innenseite mit der Außenluft in Verbindung, während in der anderen Kammer der Raum zwischen den beiden Federrohrkörpern mit der Außenluft in Verbindung steht. Die Räume an der Außenseite des einzelnen Federrohrkörpers und der Außenseite des äußeren Federrohrkörpers sowie die Innenseite des inneren Federrohrkörpers stehen unter Leitungsdruck. Dabei wird das Druckmedium durch radiale Bohrungen den äußeren Räumen zugeführt. Die Arbeitsweise ist bei diesem Kompensator,derart, daß beim Dehnen des einzelnen Federrohrkörpers die Kammer mit den zwei Federrohrkörpern zusammengedrückt wird und umgekehrt.
Währenddem die erstgenannte Konstruktion wesentlich einfacher, billiger und von wesentlich kleinerem Außendurchmesser ist, hat die zweitgenannte Konstruktion den Vorteil, daß sie etwa ein Drittel kürzer ist. Währenddem es aber bei der erstgenannten Bauart verhältnismäßig leicht ist, nicht nur den Leitungsdruck, sondern auch den Eigenwiderstand der Federrohrkörper auszugleichen, ist dies bei der zweiten Bauart praktisch überhaupt nicht möglich. Bei der erstgenannten Bauart kann der Eigenwiderstand des mittleren, größeren Federrohrkörpers durch die Wahl einer entsprechenden Wellenhöhe und Wandstärke praktisch genau dem Eigenwiderstand der beiden kleineren Federrohrkörper angepaßt werden. Bei der zweiten Bauart ist dies deshalb vollständig ausgeschlossen, weil auf der Seite der beiden Federrohrkörper der eine auf der Innenseite, der andere auf der Außenseite mit dem Leitungsdruck in Verbindung steht, wogegen auf .der Seite des einzelnen Federrohrkörpers dieser nur von außen mit dem Fördermedium in Verbindung kommt. Dazu kommt noch, daß die Wandstärken der drei Federrohrkörper sehr schwierig aufeinander. so abzustimmen sind, daß auch der Eigenwiderstand der Federrohrkörper untereinander einigermaßen ausgeglichen ist.
Bei beiden bekannten Konstruktionen besteht der Nachteil, daß die äußeren Federrohrkörper speziell bei großen Rohrlichtweiten sehr große Dimensionen annehmen und sehr große Wandstärken erfordern. Die Herstellung derart großer Federkörper stößt aber auf bedeutende technische Schwierigkeiten.
Je größer die Lichtweite des Kompensators ist, desto ungünstiger wird der Durchmesser des äußeren Federrohrkörpers und desto stärker muß dessen Wandung sein, um einen ebenso großen Betriebsdruck aushalten zu können wie die kleineren Federrohre. Ein weiterer Nachteil der bekannten Kompensatoren mit Druckausgleich ist der, daß sie eine relativ große Baulänge erfordern bzw. daß der erzielbare Hub im Verhältnis zur Baulänge ein relativ beschränkter ist. Zufolge der relativ großen Baulänge besteht ferner Neigung zu seitlichem Ausknicken, so daß entsprechend starke Führungen vorgesehen werden müssen. Die Baulänge eines Federrohrkörpers ist eine begrenzte und hängt vom Durch= messer ab. Die Erfahrungen haben gezeigt, daß die Neigung zu seitlichem Ausknicken stark zunimmt, sobald die aktive Baulänge des F ederrohrkörpers dessen Außendurchmesser überschreitet. Gleichmäßige Wandstärken des Federrohrkörpers vorausgesetzt, sind daher in den meisten Fällen Führungen, welche das Ausknicken vermeiden sollen, erst notwendig, wenn die aktive Länge -des Federrohrkörpers dessen Außendurchmesser übersteigt. Führungen haben stets den Nachteil, daß Reibungen entstehen, und solche sind in Anbetracht der relativ geringen Wandstärke der Federrohre unerwünscht. Wenn innen angeordnet, sind die Führungen hei einem Axialkompensator praktisch nicht kontrollierbar und durch Gleitmittel schwierig zu begünstigen, und außenliegend erfordern sie eine gewisse Wartung, sobald größere Reibungen auftreten. Bei Kompensatoren für Rohrleitungen sind die Bewegungen allerdings äußerst langsam und relativ selten (meistens ein- oder zweimal pro Tag), im Gegensatz zu einem Federrohrkörper in einem Druckregler, welcher dauernd in Bewegung ist. Ein Durchscheuern der Federrohrwandung tritt daher bei einem Axialkompensator meistens erst nach langer Betriebszeit ein. Aber bei langen Federrohrkörpern, ideren Baulänge den äußeren Durchmesser wesentlich überschreitet, können trotz Führungen; die das Ausknicken verhindern, Formveränderungen in der Wellung entstehen, die sich nachteilig auf die Lebensdauer auswirken.
Diese Nachteile sollen durch den Axialkompensator gemäß vorliegender Erfindung behoben werden durch einen wenigstens annähernd der Lichtweite der Rohrleitung entsprechenden Hauptfederrohrkörper und durch eine Anzahl außen um denselben herum angeordnete Druckausgleichfederrohrkörper, deren aktive Gesamtfläche gleich der aktiven Fläche des Hauptfederrohrkörpers ist und die derart, mit dem Hauptfederrohrkörper verbunden ist, daß bei einer Verlängerung des Hauptfederrohrkörpers. die Druckausgleichfederrohrkörper verkürzt werden und umgekehrt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. i zeigt einen Längsschnitt nach der Linie I-1 der Fig. 2, und Fig. 2 ist eine Draufsicht zu Fig. i.

Der annähernd der Lichtweite der Rohrleitung, in welche der Kompensator eingebaut werden soll; entsprechende Hauptfederrohrkörper i weist zylindrische Enden 2, 2' auf, die außen mit Bördeln 3, 3' versehen sind, welche zwischen Flanschen q, q.' und Gegenflanschen 5, 5' festgeklemmt und mittels Dichtungsringen 6, 6' ab-

gedichtet sind. Die Flansche 4, 4'*

und Gegen-

flansche 5, 5' sind mit Nut und Feder versehen und

mittels Gewindebolzen 7 und Muttern 8 zusammen-

gezogen.

Die zylindrischen Enden 2, 2' des Hauptfeder-

rohrkörpers i sind zwischen den einwärts gerich-

teten Rohrteilen 9, g' der Flansche 4, 4 und Ringen

io, io' festgehalten. Am Rohrteil j ist ein dünn-

wandiges Rohr i i mittels Nieten 12 befestigt. Es

könnte jedoch auch durch Schweißen befestigt sein.

Dieses Mohr i t gleitet im Rohrteil 9 und verhindert

dadurch <las Eindringen von Fremdkörpern in den

durch den Federrohrkörper 1 begrenzten Druck-

raum. Gleichzeitig sorgt dieses Rohr i i für einen

glatten Durchfluß des Fördermediums durch den

l@onilxnsator, cla sein Innendurchmesser gleich dem

Durchmesser der Rohrleitung ist, die z. B. an die

Flansche 4, angeschweißt werden kann.

:fußen um den Hauptfederrohrkörper i sind acht

kleinere Feclerrolirkörper 13 angeordnet, deren

aktive Gesanitfl:iclie gleich groß ist wie die aktive

Fläche des Hauptfederrohrkörpers i. Die zylin-

drischen Enden der Federrohrkö rper 13 sind

zwischen Platten 14, 14' und Ringen 15, 15' fest-

geklemmt und verschweißt, wobei die Platten 14,

14' den A1>schlu13 der Federrohrkörper 13 bilden.

:%1 it der Platte 14 ist ein inneres Führungsrohr 16

für den Federrohrkörper 13 verschweißt. Dieses

Rohr 16 dient gleichzeitig zur Hubbegrenzung der

Federrolirkörher i und 13.

Die Platten und Ringe 14, 15 bzw. 14', 15' sind

mittels Schrauben 17 auf Flanschringe 18, 18' auf-

geschraubt, die zur Gewichtserleichterung mit Aus-

sparungen i9, 20 versehen sind. Mit dem oberen

Flanschring 18 sind vier Zugstangen 21 ver-

scliraubt, welche mit den Endflanschen 4', 5' fest

verbunden und in den Endflanschen 4, 5 gleitbar

sind. Ferner sind mit (lern unteren Flanschring 18'

vier 7tigstangen 22 verschraubt, welche mit den

Endflanschen 4.5 fest verbunden und in .den End-

flansclien 4', 5' gleitbar sind.

An die Platten 14 aller acht Federrohrkörper 13

sind in der Mitte Zweigrohre 23 angeschlossen, die

zu einer ringförmigen Rohrleitung 24 führen. An

diese Leitung 24 ist mittels einer Flanschverbin-

dung 25 eine biegsame Leitung 26, z. B. ein Metall-

schlauch, angeschlossen, die mit der nicht gezeigten

1lauptrohrleitung in Verbindung steht.

Wird der Hauptfederrohrkörper i im Betrieb

verkürzt, so werden die Ausgleichfederrohrkörper

13 infolge der Verbindung der' Endflansche 4, 5 und

4', 5' mit den Flanschringen 18, 18' durch die

Stangen 2 r, 22 verlängert, und zwar so weit, bis die

Endflansche 5, 5' an den Flanschringen 18, 18' an-

liegen, wodurch der Hub in dieser Richtung be-

grenzt wird. Bei eileer Verlängerung des Haupt-

federro'lirkörpers i werden die Ausgleichfederrohr-

körper 13 verkürzt, bis die oberen Enden der

Führungsröhre i6 an den Platten 14 anliegen, wo-

durch auch der Hub in dieser anderen Richtung

begrenzt wird und somit ein schädliches Über-

dehnen oder "Zusammendrücken der Federrohr-

körper in axialer Richtung verhindert ist.

An Stelle der in der Zeichnung dargestellten acht Ausgleichfederrohrkörper 13 könnte auch eine kleinere oder größere Anzahl solcher Körper von entsprechender Größe angewendet werden. Wählt man eine größere Anzahl kleinerer Federrohrkörper, so kann dadurch der Außendurchmesser des Kompensators entsprechend herabgesetzt werden, weil der Durchmesser dieser Federrohrkörperkleiner wird.

Die Verbindung der Federrohrkörper 13 mit den Platten 14 könnte statt in der dargestellten auch in anderer Weise, z. B. durch Bördeln wie beim Federrohrkörper i, erfolgen.
Da der beschriebene neue Axialkompensator nur einen einzigen großen Hauptfederrohrkörper i aufweist und die kleinenAusgleichfederrohrkörper außen um den Körper i herum angeordnet sind, ist die Baulänge gegenüber den bekannten Kompensatoren mit großen hintereinander angeordneten Federrohrkörpern bedeutend verringert, was auch einen stabileren Aufbau des Kompensators ermöglicht.
Da bei einem Kompensator, welcher zum Dehnungsausgleich einer Rohrleitung verwendet wird, die Bewegung in den meisten Fällen sehr langsam erfolgt, so genügt ein verhältnismäßig sehr kleiner Querschnitt der Ringleitung 24 für die Zuführung des Fördermediums zu den Ausgleichfederrohrkörpern. In Eällen, wo eine rasche Bewegung erforderlich ist, muß der Querschnitt der Zuleitung entsprechend vergrößert werden, oder es können an Stelle der Ringleitung 24 getrennte bewegliche Leitungen von der Rohrleitung zu jeden einzelnen Federrohrkörper 13 geführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Axialkompensator mit Druckausgleich für Rohrleitungen, gekennzeichnet durch einen wenigstens annähernd der Lichtweite der Rohrlee tungentsprechenden Hauptfederrohrkörper(i ) und durch eine Anzahl außen um denselben herum angeordnete Druckausgleichfederrohrkörper (13), deren aktive Gesamtfläche gleich der aktiven Fläche des Hauptfederrohrkörpers (i) ist und die derart mit dem Hauptfederrohrkörper (i) verbunden sind, daß bei einer Verlängerung des Hauptfederrohrkörpers (i) die Druckausgleichfederrohrkörper (13) verkürzt werden und umgekehrt.
2. Axialkompensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichfederrohrkörper (13) beiderends durch Platten (14, 14') abgeschlossen sind, welche an zwei gemeinsamen Ringflanschen (18, 18') befestigt sind, die durch Stangen (21, 22) mit den gegenüberliegenden Erndflanschen (4, 5, 4', 5') des Hauptfederrohrkörpers (i) verbunden sind.
3. Axialkompensator nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckausgleichfederrohrkörpern (13) je ein inneres Führungsrohr (i6) für den Federrohrkörper (13) angeordnet ist, das ,gleichzeitig zur Begrenzung des Hubes der Federrohrkörper (1, 13) in der einen Richtung dient, während die Hubbegrenzung in der anderen Richtung durch Zusammenwirken der Endflansche (5, 5) des Hauptfederrohrkörpers (i) mit den Ringflanschen (18, 18') der Ausgleichfederrohrkörper (13) erfolgt.
4. Axialkompensator nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichfederrohrkörper (13) an eine Ringleitung (24) angeschlossen sind, die durch eine biegsame Leitung (26) mit der Rohrleitung verbunden wenden kann.